煤礦電氣工程自動(dòng)化中智能技術(shù)的運(yùn)用路徑探究

高亞超

【關(guān)鍵詞】煤礦;電氣工程;自動(dòng)化;智能技術(shù)

【中圖分類號(hào)】F406.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）10-0058-03

0 引言

煤礦作為重要的戰(zhàn)略資源，隨著市場(chǎng)需求的不斷增大，對(duì)煤礦資源的開(kāi)采效率與質(zhì)量提出了更高的需求。傳統(tǒng)煤礦開(kāi)采體系中采用的機(jī)械化挖掘模式，極易因?yàn)樾畔⒉粚?duì)稱而產(chǎn)生開(kāi)采能源過(guò)度耗用的問(wèn)題，同時(shí)地下半密閉式的開(kāi)采結(jié)構(gòu)，易增大開(kāi)采安全風(fēng)險(xiǎn)。伴隨著智能化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的更新與應(yīng)用，煤礦開(kāi)采體系逐漸向自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變，特別是在國(guó)家政策機(jī)制的導(dǎo)向作用下，“四化”建設(shè)和發(fā)展機(jī)制的落實(shí)，更是加強(qiáng)機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化、智能化之間的聯(lián)動(dòng)質(zhì)量，進(jìn)而打造出基于基礎(chǔ)層面、主導(dǎo)層面、支撐層面、目標(biāo)層面的一體化發(fā)展格局。從煤礦工程的運(yùn)營(yíng)模式來(lái)看，在現(xiàn)代化技術(shù)的支持下，可構(gòu)建以集成操控平臺(tái)為核心，企業(yè)管理網(wǎng)—工業(yè)網(wǎng)—通信網(wǎng)為輔助，云端服務(wù)系統(tǒng)—數(shù)據(jù)監(jiān)管中心為平臺(tái)的智慧化運(yùn)營(yíng)體系，進(jìn)一步提升煤礦事業(yè)的發(fā)展效率，推動(dòng)煤礦產(chǎn)業(yè)鏈條的革新。本文針對(duì)煤礦電氣工程自動(dòng)化中智能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 智能技術(shù)在煤礦電氣工程自動(dòng)化中的價(jià)值體現(xiàn)

電氣工程是指通過(guò)信息化手段實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部機(jī)械設(shè)備的集成化操控，確保各項(xiàng)指令下達(dá)與執(zhí)行的對(duì)接性，保證每一項(xiàng)機(jī)械化運(yùn)作模式符合系統(tǒng)程序邏輯。煤礦電氣工程體系的建設(shè)和應(yīng)用，則是通過(guò)自動(dòng)化操控體系實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)煤礦開(kāi)采與運(yùn)營(yíng)過(guò)程中機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)籌與操控，確保地下半封閉的空間信息可同步反饋到地上接收設(shè)備中，保證信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與對(duì)稱性，強(qiáng)化對(duì)接效率[1]。煤礦電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用智能化技術(shù)，可保證系統(tǒng)功能性的實(shí)現(xiàn)是建立在智能控制系統(tǒng)之上的，結(jié)合智能操控機(jī)制所具備的屬性，實(shí)現(xiàn)固有信息傳輸下的多元操控模式，提高電氣工程的運(yùn)行質(zhì)量，降低煤礦工作人員的投入，增強(qiáng)煤礦開(kāi)采的安全性。

1.1 提高工作效率

智能化技術(shù)與煤礦電氣工程自動(dòng)化控制的整合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的處理，保證在固有的信息傳輸渠道下，數(shù)據(jù)信息可以通過(guò)雙向反饋的模式強(qiáng)化數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，能深化操作系統(tǒng)運(yùn)行的精準(zhǔn)性，避免數(shù)據(jù)信息在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生差異問(wèn)題。搭載智能系統(tǒng)可以直接下達(dá)指令，不用再將數(shù)據(jù)信息局限在整個(gè)自動(dòng)化程序之內(nèi)，而是通過(guò)人工智能優(yōu)化的模式，針對(duì)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)指令行為進(jìn)行預(yù)測(cè)，此數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)運(yùn)算的過(guò)程可有效緩解崗位人員的工作壓力。此外，在智能技術(shù)的支撐下，煤礦電氣工程自動(dòng)化運(yùn)作模式不需要人員操作便可實(shí)現(xiàn)針對(duì)化處理，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的智能化、自動(dòng)化操控平臺(tái)，規(guī)避了因?yàn)槿斯げ僮鳟a(chǎn)生的誤差問(wèn)題。智能化操作模式可有效降低人力成本，通過(guò)智能平臺(tái)可對(duì)整個(gè)電氣工程的運(yùn)作模式實(shí)現(xiàn)智能化操控，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

1.2 優(yōu)化工程設(shè)計(jì)

煤礦電氣工程自動(dòng)化控制體系的建設(shè)是以整個(gè)煤礦開(kāi)采和運(yùn)營(yíng)體系下呈現(xiàn)出的自動(dòng)控制模式為切入點(diǎn)，保證聯(lián)動(dòng)工序的實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)數(shù)據(jù)搭載模式界定更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)運(yùn)行模式，強(qiáng)化系統(tǒng)的整體操控質(zhì)量。在此過(guò)程，要想電氣工程的運(yùn)作緊密貼合自動(dòng)化運(yùn)行體系，則需要進(jìn)行前期的規(guī)劃設(shè)計(jì)，針對(duì)電子操控模式、終端顯示部件，制定相應(yīng)的控制措施，使電子控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多程序指令的操控，利用模式精準(zhǔn)闡釋數(shù)據(jù)傳輸、指令下達(dá)應(yīng)當(dāng)遵循的工序條件[2]。只有這樣，才能確保相關(guān)工作原理和工作機(jī)制是建立在系統(tǒng)且完善的工序之上實(shí)現(xiàn)的操作，提高自動(dòng)化處理效果。在智能技術(shù)的支撐下，可為整個(gè)工程設(shè)計(jì)體系提供相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)操控指標(biāo)，保證后續(xù)工程設(shè)計(jì)符合數(shù)據(jù)本體運(yùn)行參數(shù)且可通過(guò)內(nèi)部系統(tǒng)的自動(dòng)優(yōu)化處理，智能地調(diào)節(jié)當(dāng)前設(shè)計(jì)中存儲(chǔ)的參數(shù)誤差，進(jìn)而提高整體設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，簡(jiǎn)化運(yùn)作程序，提高系統(tǒng)整體控制性能，使各項(xiàng)操控工序可更為迅速地反應(yīng)，強(qiáng)化整體操控質(zhì)量。

1.3 增強(qiáng)控制精準(zhǔn)度

從電氣設(shè)備的運(yùn)行模式來(lái)看，受到電子結(jié)構(gòu)、操控模式等因素的影響，增大了設(shè)備運(yùn)行的復(fù)雜性，而傳統(tǒng)的自動(dòng)化處理模式已經(jīng)呈現(xiàn)出滯后性，甚至在實(shí)際操控過(guò)程中可能產(chǎn)生冗余風(fēng)險(xiǎn)，降低電氣工程設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。為此，電氣工程中必須做好數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作，分析每一項(xiàng)操控視域下數(shù)據(jù)信息在實(shí)際對(duì)接過(guò)程中可能存在的一系列問(wèn)題，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)化、動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，查證當(dāng)前操控視域下電氣設(shè)備運(yùn)行中存在的各項(xiàng)質(zhì)量問(wèn)題。在此過(guò)程中，智能化技術(shù)的應(yīng)用可為整個(gè)電氣自動(dòng)化控制體系提供基準(zhǔn)參數(shù)，保證各項(xiàng)控制指標(biāo)與實(shí)際操控功能之間的對(duì)接性，避免出現(xiàn)控制誤差問(wèn)題。與此同時(shí)，在智能化框架下，整個(gè)操控模式可以進(jìn)行虛擬化操控，擺脫傳統(tǒng)實(shí)體類操作的局限性，保證各項(xiàng)指令操控精準(zhǔn)地落實(shí)到個(gè)體中，提高實(shí)際操控性能[3]。

2 煤礦電氣工程自動(dòng)化中智能技術(shù)的運(yùn)用路徑

2.1 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)作為煤礦電氣工程的重要組成部分，因?yàn)檎麄€(gè)煤礦資源的開(kāi)采環(huán)境近乎密閉狀態(tài)，并且在開(kāi)采過(guò)程中設(shè)備的運(yùn)行和煤礦本身會(huì)產(chǎn)生一定的污染問(wèn)題，還會(huì)在礦采空間內(nèi)呈現(xiàn)出持續(xù)積累的現(xiàn)象，如果不能進(jìn)行及時(shí)處理，將對(duì)內(nèi)部礦井人員健康和設(shè)備造成嚴(yán)重的損害。通風(fēng)系統(tǒng)可以保證礦采空間內(nèi)的通風(fēng)質(zhì)量，為工作人員提供一個(gè)更為安全的工作環(huán)境。在智能技術(shù)的支持下，通風(fēng)系統(tǒng)的構(gòu)建可以通過(guò)主集成操控機(jī)構(gòu)下達(dá)指令，實(shí)現(xiàn)復(fù)合型的操控，其本身是立足于各個(gè)信息傳輸終端之上的，利用傳感器設(shè)備將整個(gè)地下開(kāi)采空間內(nèi)的各個(gè)信息檢測(cè)點(diǎn)設(shè)定相應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)，例如通風(fēng)速率、瓦斯氣體濃度及溫度值、濕度值等，通過(guò)傳感器將采集到的信息實(shí)時(shí)反饋到主系統(tǒng)中，可以確保整個(gè)系統(tǒng)中各類電子設(shè)備的精準(zhǔn)運(yùn)行，還可以通過(guò)相關(guān)指令的調(diào)控與識(shí)別，查證通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行是否符合當(dāng)前主系統(tǒng)的操控需求[4]。如果經(jīng)由傳感器采集到的信息與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出較大差異時(shí)，則通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)將此類信息界定為危險(xiǎn)標(biāo)識(shí)，并觸發(fā)警報(bào)系統(tǒng)，幫助工作人員及時(shí)了解當(dāng)前地下開(kāi)采空間中出現(xiàn)的各類問(wèn)題。當(dāng)然，此類數(shù)據(jù)檢測(cè)可以通過(guò)設(shè)定閾值界定整個(gè)空間內(nèi)反映出的危險(xiǎn)狀況是否達(dá)到一定的程度，如果未能達(dá)到報(bào)警指標(biāo)，則智能化系統(tǒng)將自動(dòng)對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行指令操控，例如提升風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行效率，提高地下空間的空氣置換率，以此保證整體工作環(huán)境的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 采掘機(jī)設(shè)備

煤礦開(kāi)采工作是一種復(fù)雜的開(kāi)采體系，單純依靠人力無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)煤礦資源的有效挖掘，這就需要有效應(yīng)用機(jī)械設(shè)備和智能操控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在固有空間下的自動(dòng)化挖掘。在智能化技術(shù)的支撐下，依托自動(dòng)化控制機(jī)械化設(shè)備等，可以實(shí)現(xiàn)基于整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各類精準(zhǔn)化控制，保證煤礦開(kāi)采設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可以針對(duì)各類驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)制定相應(yīng)的指令，令每一項(xiàng)開(kāi)采工序貼合整個(gè)開(kāi)采環(huán)境。例如，以電牽引為驅(qū)動(dòng)主體的煤礦開(kāi)采設(shè)備，主要通過(guò)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)設(shè)備的操控，此過(guò)程中，智能化技術(shù)的應(yīng)用是針對(duì)系統(tǒng)本身運(yùn)行中呈現(xiàn)出的各類屬性界定出相應(yīng)的操作模型，然后以數(shù)字信息、數(shù)字信號(hào)等形式在整個(gè)系統(tǒng)的傳遞模式中進(jìn)行逐一審判與標(biāo)定處理，通過(guò)故障診斷和基準(zhǔn)核定，實(shí)現(xiàn)操控體系的智能化運(yùn)行，保證操控設(shè)備的每一項(xiàng)運(yùn)行工序符合整體規(guī)劃設(shè)計(jì)的訴求。此外，搭載智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)的人工智能操控平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備和開(kāi)采工藝的智能化管理，而在此過(guò)程中則不需要人員在現(xiàn)場(chǎng)操作，只需通過(guò)終端顯示界面了解當(dāng)前設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)路徑，引用主系統(tǒng)的操控功能便可遠(yuǎn)程控制設(shè)備運(yùn)行，并且智能操控軟件本身具備自主優(yōu)化屬性，可有效避免因?yàn)檎`操作而產(chǎn)生的開(kāi)采事故，保證整體開(kāi)采工程的順利進(jìn)行。

2.3 安全監(jiān)測(cè)

煤礦電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中，基于智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)的安全監(jiān)測(cè)功能主要針對(duì)整個(gè)煤礦開(kāi)采和運(yùn)營(yíng)環(huán)境進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)控，其本身是以信息技術(shù)、智能技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合測(cè)量工具，對(duì)整個(gè)開(kāi)采空間環(huán)境和內(nèi)部運(yùn)營(yíng)信息等進(jìn)行全過(guò)程的采集、存儲(chǔ)、分析及處理。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的基本信息進(jìn)行比對(duì)，可以提升整體監(jiān)控系統(tǒng)的安全系數(shù)。從現(xiàn)階段應(yīng)用的煤礦開(kāi)采運(yùn)營(yíng)模式來(lái)看，大多數(shù)是依據(jù)機(jī)械化設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)整體采礦傳輸?shù)囊惑w化加工，而在此過(guò)程中，整個(gè)自動(dòng)化體系的運(yùn)行是依靠主體系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌化的控制，只有這樣，才能保證各個(gè)獨(dú)立的操控機(jī)構(gòu)可以在主系統(tǒng)指令的協(xié)調(diào)下實(shí)現(xiàn)邏輯性運(yùn)轉(zhuǎn)，降低各類設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的冗余性問(wèn)題，提高生產(chǎn)過(guò)程的安全性[5]。此外，應(yīng)用智能技術(shù)對(duì)煤礦開(kāi)采工作進(jìn)行監(jiān)督的過(guò)程中采集的信息，可以為工作人員提供更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，保證后續(xù)管理工作質(zhì)量，提高整體開(kāi)采質(zhì)量。

2.4 電氣工程自動(dòng)設(shè)計(jì)

電氣工程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，是通過(guò)主系統(tǒng)下達(dá)的指令和編程程序等，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有人工操作模式的轉(zhuǎn)變，以計(jì)算機(jī)設(shè)備為載體替代人工操作，可以有效提高控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時(shí)可避免設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生誤差。在智能化技術(shù)的支撐下，可以進(jìn)一步提升整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。依托內(nèi)部人工智能體系、精密算法及控制理論等，對(duì)前期自動(dòng)化設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐。例如，在設(shè)計(jì)挖礦機(jī)械設(shè)備時(shí)，該設(shè)備在整個(gè)操控體系中應(yīng)用的指令運(yùn)行模式是以現(xiàn)階段采礦工程設(shè)定的指標(biāo)為約束點(diǎn)，而應(yīng)用人工智能技術(shù)可以優(yōu)化整個(gè)操控模式，提供當(dāng)前時(shí)間段、空間點(diǎn)的最佳挖掘點(diǎn)，然后以內(nèi)部數(shù)據(jù)信息數(shù)字信號(hào)傳輸模式為基準(zhǔn)進(jìn)行最佳運(yùn)行路徑的解析，可以精準(zhǔn)地闡述設(shè)備在現(xiàn)階段的挖掘路徑，提高整體挖掘質(zhì)量。但是，目前我國(guó)電氣工程自動(dòng)化設(shè)計(jì)體系與國(guó)外相比，仍然存在一定的差距，特別是在部分復(fù)雜程度較高的運(yùn)行體系中，人工智能技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性較低，這就需要承接相關(guān)設(shè)計(jì)和技術(shù)的人員具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐技能，以煤礦自動(dòng)化工程大環(huán)境為主體，結(jié)合技術(shù)的實(shí)際效用，確保每一類自動(dòng)化操控程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是符合現(xiàn)階段整體煤礦開(kāi)采工程建設(shè)需求的。

2.5 光互聯(lián)系統(tǒng)

基于人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)的光互聯(lián)平臺(tái)在整個(gè)煤礦電氣工程體系中可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的同步傳輸，能將機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中呈現(xiàn)出的缺陷予以及時(shí)查證。與此同時(shí)，以光互聯(lián)技術(shù)為路徑的信息傳輸模式，可以有效規(guī)避外界因素的干擾，例如傳統(tǒng)通信模式在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾而對(duì)信號(hào)傳輸造成一定的影響，導(dǎo)致地上接收器與地下環(huán)境信息的不對(duì)稱性。通過(guò)光互聯(lián)技術(shù)可進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)木珳?zhǔn)性，使地下開(kāi)采環(huán)境信息可以通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)映射，進(jìn)而為自動(dòng)化、智能化工作的開(kāi)展提供基礎(chǔ)保障。

2.6 故障智能診斷

煤礦電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行具有持續(xù)性、負(fù)荷性的特點(diǎn)，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作中，內(nèi)部機(jī)械部件、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)等面臨嚴(yán)重的破損問(wèn)題，當(dāng)故障產(chǎn)生的損耗值超出設(shè)備固有的承受極限值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備損毀的風(fēng)險(xiǎn)?；谥悄芗夹g(shù)實(shí)現(xiàn)的故障智能診斷功能，是將智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到整個(gè)煤礦電氣工程中，結(jié)合主系統(tǒng)的集成功能、專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)功能等，依據(jù)傳感器機(jī)構(gòu)對(duì)整個(gè)電氣運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)控。在電氣設(shè)備運(yùn)行期間，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能可以進(jìn)行當(dāng)前操控視域下的各類數(shù)據(jù)信息的采集、識(shí)別與存儲(chǔ)，按照遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，深度挖掘系統(tǒng)運(yùn)行期間存在的數(shù)據(jù)異常問(wèn)題，一旦數(shù)據(jù)檢測(cè)值超出系統(tǒng)基準(zhǔn)值時(shí)，則可將此運(yùn)行模式界定為故障類型，然后結(jié)合自動(dòng)化處理系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)等，幫助操作人員明確電氣設(shè)備存在的問(wèn)題并針對(duì)性地予以解決，提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于智能技術(shù)的煤礦電氣工程自動(dòng)化體系，可以提高信息技術(shù)與煤礦自動(dòng)化控制體系之間的對(duì)接度，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的精準(zhǔn)性，為工作人員創(chuàng)建一個(gè)更為安全的施工環(huán)境。期待在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，智能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化層面的發(fā)展，不斷強(qiáng)化智能控制的操控屬性，降低人員投入，真正令煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)降損增益。

參 考 文 獻(xiàn)

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