中煤陜西榆林能源化工有限公司/大海則煤業(yè)公司 陜西 榆林 719300

1 數(shù)字化礦山系統(tǒng)概述

1.1 應(yīng)用數(shù)字化礦山系統(tǒng)的必要性

數(shù)字化礦山系統(tǒng)是集信息技術(shù)、數(shù)據(jù)空間技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)軟件技術(shù)為一體的，實現(xiàn)對礦山集中化智能化控制的信息化平臺，結(jié)合了礦山開采實際需求而設(shè)計出來的具有協(xié)調(diào)性和針對性強(qiáng)的智能管理系統(tǒng)。采用數(shù)字化礦山系統(tǒng)，可實現(xiàn)對礦山開采安全性的分析、礦山設(shè)開采運行的合理調(diào)度以及過程控制和管理等。管理人員可通過就監(jiān)控及時發(fā)現(xiàn)危險情況并報警，然后采取應(yīng)急措施，同時還能結(jié)合開采是極其情況進(jìn)行全面分析，這些數(shù)據(jù)可以為接下來的工作調(diào)整提供重要依據(jù)[1]。

1.2 數(shù)字化礦山系統(tǒng)應(yīng)用的原則

在礦井開采中采用數(shù)字化礦山系統(tǒng)，首先，必須要結(jié)合礦井實際情況，結(jié)合礦山發(fā)展的未來方向來制定目標(biāo)，才能保證系統(tǒng)實際工作的可靠性。其次，由于礦山系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用都是長期的，所以還必須制定長遠(yuǎn)的總體規(guī)劃，綜合考慮礦井所在地的地質(zhì)地勢條件，以完善的測量數(shù)據(jù)為參考并進(jìn)行信息的統(tǒng)一化管理，使每一個環(huán)節(jié)都能得到有力實施。此外，在制定好計劃后應(yīng)構(gòu)建信息化構(gòu)架，并落實到每一個環(huán)節(jié)中。

1.3 數(shù)字化礦山系統(tǒng)基本構(gòu)造和實現(xiàn)功能

數(shù)字化礦山系統(tǒng)包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層。其中物理層是為了給數(shù)據(jù)接入提供物質(zhì)基礎(chǔ)，由路由器、井下防爆交換機(jī)和地面機(jī)房交換機(jī)、井下輸采集設(shè)備與設(shè)備通道、地面機(jī)房服務(wù)器構(gòu)成。數(shù)據(jù)鏈路層是進(jìn)行數(shù)據(jù)的接入，使數(shù)據(jù)通過物理層通道在到達(dá)服務(wù)器后進(jìn)行是數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用。而應(yīng)用層則是數(shù)字化礦山系統(tǒng)的核心，包含數(shù)據(jù)的收集、挖掘、決策和處理等。應(yīng)用層可以實現(xiàn)的功能包括：第一對井下特地區(qū)域數(shù)據(jù)的反饋，比如對瓦斯、人員等數(shù)據(jù)設(shè)置上限，如果超出限制就會自動進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋，從而進(jìn)行相應(yīng)的救援控制工作。第二對歷史數(shù)據(jù)的分析來實現(xiàn)對生產(chǎn)工作的智能化控制。即對礦井總產(chǎn)量、日產(chǎn)量和設(shè)備運行數(shù)據(jù)、井下生產(chǎn)環(huán)境等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到開采的最佳日產(chǎn)量，在該日產(chǎn)量下既能保證效率最高又能保證安全性，還能減少對人員的需求。第三，實現(xiàn)各個系統(tǒng)的融合，即刻通過對某一個數(shù)據(jù)的分析能實現(xiàn)多個系統(tǒng)的聯(lián)動，能在最短的時間內(nèi)實現(xiàn)管理的最高效化，比如在瓦斯超出限制以后可實現(xiàn)通信系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)的自動化調(diào)度，能在第一時間內(nèi)采取措施從而減少了經(jīng)濟(jì)損失，保障生命財產(chǎn)的安全。第四，實現(xiàn)數(shù)字化礦山的移動智能化，即刻通過手機(jī)上的app實現(xiàn)對礦井人員、井下和地面相關(guān)設(shè)備的查看和數(shù)據(jù)的監(jiān)督控制。第五，實現(xiàn)數(shù)字礦山的智能化救援，即通過對礦山信息的收集與分析，及時掌握井下人員的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)危急情況然后快速定位并展開救援。第六，實現(xiàn)數(shù)字礦山的智能化調(diào)控。即通過對井下作業(yè)的實時監(jiān)督根據(jù)實際對機(jī)械設(shè)備等進(jìn)行自動化調(diào)控，控制生產(chǎn)運行狀態(tài)保持在最佳。

2 智能化在礦井中的應(yīng)用

2.1 在礦井中應(yīng)用電氣自動化技術(shù)的優(yōu)勢

第一，提升礦井開采的安全性，考慮到礦井生產(chǎn)環(huán)境很差、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，為保證開采的順利和安全，就需要采用更先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，引入現(xiàn)代化的電氣自動化控制技術(shù)實現(xiàn)智能化控制，可實時獲得開采相關(guān)數(shù)據(jù)，從而為礦井的安全生產(chǎn)提供可靠保障。第二，采用電氣自動化技術(shù)可解放傳統(tǒng)人力和單一機(jī)械控制，通過遠(yuǎn)程操控的方式不但降低了勞動強(qiáng)度而且也提高了生產(chǎn)效率。第三，自動化運行控制可實現(xiàn)對礦井內(nèi)部實時工況的實時監(jiān)督以及信息傳輸和集中化顯示、故障自動報警等功能，從而有利于提高開采作業(yè)的效率，并保證開采的質(zhì)量。第四，智能化控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)方式可減少對人力物力的消耗，同時可根據(jù)實際情況實現(xiàn)對采煤機(jī)、通風(fēng)機(jī)和照明燈等設(shè)備的自動化調(diào)整，優(yōu)化生產(chǎn)運行狀態(tài)，不但減少了成本而且也減少了設(shè)備運行時產(chǎn)生的電流等沖擊，減少故障發(fā)生概率，有利于節(jié)約資源。

2.2 電氣智能化在礦井中的應(yīng)用

（1）礦井智能排水系統(tǒng)。在礦井地下開采時就必須要考慮到排水系統(tǒng)的設(shè)計，在礦井中利用智能化技術(shù)采用智能化1，可實現(xiàn)對排水的控制能力，調(diào)節(jié)水泵工作頻率，通過對排水的智能化控制使排水工作更為安全可靠。具體應(yīng)用時，是通過對排水系統(tǒng)的加監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)緊急情況并自動報警，然后做好閥門的關(guān)斷準(zhǔn)備。智能化排水系統(tǒng)有統(tǒng)計排水量的功能，因此可及時傳遞排水信息，幫助管理人員及時了解實時情況以便于做好后續(xù)工作。

（2）智能化管理系統(tǒng)。智能化設(shè)備在礦井中的應(yīng)用，也有利于幫助企業(yè)提高綜合管理水平，根據(jù)智能化信息管理平臺實時提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行自動化信息存儲和分析，以便于各個部門能及時了解情況，然后執(zhí)行相關(guān)管理內(nèi)容，也便于企業(yè)高層的科學(xué)化決策。管理高層制定出來的后期計劃針對性強(qiáng)才能更好地實現(xiàn)礦井的生產(chǎn)目標(biāo)，而工作人員進(jìn)行工作信息的收集和統(tǒng)計分析，及時掌握井下人員的身體情況和工作狀態(tài)，把握危急情況并在發(fā)生時能快速定位進(jìn)行援救。此外，智能化管理系統(tǒng)的應(yīng)用，能真實了解工作人員的出勤情況，并按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自動計算薪酬和獎金，實現(xiàn)工人勞動數(shù)據(jù)和工資的公開公正，能起到一定的激勵作用，從而最終可有利于工作效率的提升。

3 結(jié)束語

綜上所述，礦井開采是否安全高效將關(guān)系到我國社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為此在礦井生產(chǎn)中一方面要考慮生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，另一方面則需要考慮生產(chǎn)的安全性，組減少安全事故的發(fā)生。隨著科學(xué)技術(shù)的日益成熟，現(xiàn)階段已經(jīng)將智能化技術(shù)手段和智能化電氣設(shè)備、數(shù)字化控制平臺等引入到了礦井工作中。通過數(shù)字化技術(shù)和智能化設(shè)備的引入，可以保證礦井生產(chǎn)的運行效率和安全，同時也提高了企業(yè)管理的綜合能力，減少企業(yè)的生產(chǎn)成本。