智慧煤礦建設(shè)與智能化開采關(guān)鍵核心技術(shù)分析

前言
　　在全國煤礦安全基礎(chǔ)建設(shè)推進(jìn)大會(huì)上，國家提出了堅(jiān)持“管理、裝備、素質(zhì)、系統(tǒng)”并重的煤礦發(fā)展要求，大力發(fā)展和推進(jìn)煤礦“四化”（機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化、智能化）建設(shè)，推進(jìn)智慧礦山建設(shè)步伐，智慧礦山的建設(shè)，不但提高了煤礦安全生產(chǎn)水平，還有力地推進(jìn)了煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)向中高端邁進(jìn)。
　　1 煤礦基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)
　　煤礦在融入新型智能化技術(shù)過程中，需要對(duì)以下2個(gè)方面引起重視，以下主要是針對(duì)煤礦基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)進(jìn)行介紹。
　　2 智慧煤礦基礎(chǔ)
　　意識(shí)決定行為，理念引領(lǐng)行動(dòng)，智慧煤礦建設(shè)是近年煤炭行業(yè)提出的一種新發(fā)展理念，是指通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新型技術(shù)跟煤礦開采技術(shù)進(jìn)行融合，從而讓其形成具有全面感知、自助分析等功能的智慧系統(tǒng)。在使用系統(tǒng)的時(shí)候，其可以對(duì)煤礦開采、運(yùn)通、安全等方面產(chǎn)生影響。開發(fā)智慧煤礦目標(biāo)就是為了能夠讓煤礦形成一個(gè)完整系統(tǒng)，然后通過智能化技術(shù)運(yùn)行，從而開啟科學(xué)綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。對(duì)于智慧煤礦基礎(chǔ)建設(shè)，其主要解決以下這3個(gè)方面的問題。
　　第一個(gè)方面，要解決數(shù)字煤礦異構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)一表達(dá)方式問題。換句話說，就是要對(duì)煤礦多源數(shù)據(jù)進(jìn)行信息動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián);第二個(gè)方面，要能夠?qū)?fù)雜環(huán)境當(dāng)中開采系統(tǒng)機(jī)理和設(shè)備路徑進(jìn)行理論基礎(chǔ)創(chuàng)新;第三個(gè)方面，要能夠針對(duì)礦井機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)健康正常運(yùn)行情況進(jìn)行預(yù)測(cè)和維護(hù)。智慧煤礦平臺(tái)基礎(chǔ)建設(shè)離不開上面這些方面，因此，這三方面也會(huì)成為以后工作研究重點(diǎn)。
　　3 智慧煤礦平臺(tái)建設(shè)
　　智慧煤礦所擁有的功能需要符合現(xiàn)實(shí)情況和煤礦發(fā)展需要，進(jìn)行智慧煤礦平臺(tái)建設(shè)，主要是針對(duì)以下這些智能系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　煤礦多系統(tǒng)綜合管理操作平臺(tái)其主要是面向礦山建設(shè)，它所擁有的功能非常強(qiáng)大，包括信息感知、傳感器和智能設(shè)備等。通過綜合管理平臺(tái)操作，可以對(duì)應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行分析，也可以進(jìn)行智能生產(chǎn)和設(shè)備人員管理應(yīng)用模塊建設(shè)。通過系統(tǒng)，還可以構(gòu)造智慧礦山骨架，可以全方位地覆蓋礦山每一個(gè)環(huán)節(jié)，讓礦山工作變得更加透明。同時(shí)，還可以解決礦山智慧化建設(shè)過程中存在的問題，象常見數(shù)據(jù)存儲(chǔ)割裂、資源混亂等問題，其可以對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)行自動(dòng)化安全監(jiān)督，還可以進(jìn)行信息管理，這些對(duì)于礦井管理決策科學(xué)來說，是非常有幫助的。在建設(shè)管理操作平臺(tái)時(shí)候，其平臺(tái)是應(yīng)該具備以下這些功能和特性。
　　第一，平臺(tái)需要具有全面數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。所有進(jìn)入操作平臺(tái)中的數(shù)據(jù)，應(yīng)該使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)格式，數(shù)據(jù)可以用同一種格式來進(jìn)行交換或者存儲(chǔ)。通過這樣的手段，數(shù)據(jù)在交流互通當(dāng)中就不會(huì)存在障礙。
　　第二，平臺(tái)需要具備統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案。所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都要使用統(tǒng)一存儲(chǔ)方案，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢性能在統(tǒng)一存儲(chǔ)方案當(dāng)中能夠得到保障，也可以方便數(shù)據(jù)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理科學(xué)的管理，可以充分地避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)資源混亂問題。
　　第三，平臺(tái)需要具備數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，其要有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，能夠解決一些數(shù)據(jù)延遲問題。而且，這個(gè)功能對(duì)于決策來說也會(huì)比較有效果。其所需要穩(wěn)定性，是為了解決通信不穩(wěn)定問題。只有穩(wěn)定下來，才能夠讓智能系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行。
　　第四，平臺(tái)需要具備組態(tài)化可配置。適當(dāng)在操作系統(tǒng)前后端架設(shè)全面組態(tài)化開發(fā)，要能夠支持應(yīng)用和業(yè)務(wù)邏輯快速組態(tài)化，而且，要能夠在配置中心進(jìn)行統(tǒng)一配置。
　　第五，平臺(tái)需要可以進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析?？梢灾С?jǐn)?shù)據(jù)接入和全維度管理，能夠與大數(shù)據(jù)平臺(tái)保持高效性聯(lián)系，可以支撐大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用，數(shù)據(jù)應(yīng)該可視化。
　　第六，平臺(tái)需要具備開放性。要能夠支持多種開采設(shè)備應(yīng)用和部署，可以運(yùn)用在各種領(lǐng)域，也能夠跟其他更先進(jìn)智能裝備對(duì)接。
　　4 智能化開采關(guān)鍵核心技術(shù)
　　智能化開采是現(xiàn)在煤礦建設(shè)中一個(gè)核心環(huán)節(jié)。其中涉及關(guān)鍵核心技術(shù)，對(duì)于煤炭智能化開采非常重要，以下就針對(duì)其一些關(guān)鍵核心技術(shù)進(jìn)行介紹。
　　4.1 精確定位導(dǎo)航
　　在開采工作進(jìn)行之前也需要配備地下開采機(jī)器和設(shè)備。而且，這些地下開采設(shè)備要有定位和導(dǎo)航功能。煤炭在開采過程當(dāng)中，要沿著規(guī)劃路線進(jìn)行推進(jìn)，要有一個(gè)準(zhǔn)確測(cè)量的設(shè)備，可以對(duì)煤炭空間位置和運(yùn)行軌跡進(jìn)行測(cè)定。同時(shí)，煤礦本身就是有封閉性和復(fù)雜電磁影響，所以，在開采過程當(dāng)中，需要借助導(dǎo)航信號(hào)，才能快速地對(duì)位置進(jìn)行確定;在開采過程當(dāng)中，可以利用GIS地理信息系統(tǒng)來導(dǎo)航。
　　4.2 傳感系統(tǒng)
　　地下開采環(huán)境是復(fù)雜多變的。如果沒有感知系統(tǒng)，想要實(shí)行智能決策控制是比較不容易的。在以前開采工作當(dāng)中，都喜歡采用三維激光掃描圖，但是這個(gè)設(shè)備已經(jīng)沒有辦法滿足現(xiàn)實(shí)需要。特別是在一些比較潮濕、電磁影響比較大的環(huán)境情況下，這項(xiàng)技術(shù)就不能夠使用了。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了很多新型技術(shù)。象地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)、激光掃描點(diǎn)云等。但是，應(yīng)用這些技術(shù)還存在著一些問題，象在開采之前近距離高精度透探測(cè)技術(shù)相對(duì)不成熟。
　　4.3 大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析
　　礦山生產(chǎn)系統(tǒng)本身就比較復(fù)雜。在其運(yùn)行過程當(dāng)中，會(huì)產(chǎn)生了很多數(shù)據(jù)，目前由于技術(shù)制約問題，缺乏有效的手段和解決辦法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，也沒有辦法得知開采數(shù)據(jù)之間是否存在關(guān)聯(lián)規(guī)律。其在未來還有很多核心技術(shù)需要突破。技術(shù)突破主要包括以下這些方面：一是多層次多種類數(shù)據(jù)分析。二是自主感知信息匹配和自動(dòng)制定應(yīng)對(duì)策略系統(tǒng)。三是根據(jù)視頻內(nèi)容進(jìn)行識(shí)別分析處理平臺(tái)。四是對(duì)礦山進(jìn)行監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)能否進(jìn)行融合和發(fā)現(xiàn)新問題。這些問題都需要逐一去研究解決。
　　4.4 智能決策控制
　　工欲善其事，必先利其器，智能化煤礦建設(shè)，就是為了在最大程度上減少用人，提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)對(duì)煤礦生產(chǎn)規(guī)律的認(rèn)知和保障安全生產(chǎn)的能力。所以，相關(guān)采煤裝備和智能化水平需要不斷提高。但是，由于煤礦自然條件的特殊性，不可控因素很多，象在開采過程中，水文地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造情況、頂?shù)装鍑鷰r等都會(huì)出現(xiàn)很大變化，這些對(duì)于煤炭安全高效開采工作都會(huì)產(chǎn)生很大影響，因此，煤炭建設(shè)平臺(tái)還是要不斷進(jìn)行完善，相關(guān)理論需要不斷進(jìn)行拓展，象灰度理論，圖像識(shí)別等方法需要進(jìn)行研究，同時(shí)，在實(shí)踐當(dāng)中進(jìn)行改進(jìn)，這樣，才能夠在未來實(shí)現(xiàn)智能控制決策的目的。
　　4.5   設(shè)備群網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同控制
　　大家都知道，很多礦井都是利用無線網(wǎng)或者是以太網(wǎng)，在通信時(shí)候，會(huì)存在一些障礙，而且，這些網(wǎng)絡(luò)承載能力比較差。因此，現(xiàn)在已經(jīng)提出了一網(wǎng)到底的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架模式，但是，數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量在不斷增加，這項(xiàng)技術(shù)還不能真正落實(shí)到每個(gè)環(huán)節(jié)。在未來，還應(yīng)該對(duì)其5 G標(biāo)準(zhǔn)下高速通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建設(shè)，還需要對(duì)互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字化礦山技術(shù)進(jìn)行更新，還有很多環(huán)節(jié)需要不斷更新和改進(jìn)。
　　5 結(jié)語
　　煤礦“四化”建設(shè)是煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必由之路，特別是機(jī)器人、智能礦山應(yīng)用是未來的發(fā)展方向，這是煤炭行業(yè)的一次技術(shù)革命，也是煤炭行業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展方向和發(fā)展目標(biāo)。要始終堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，大力推進(jìn)高端裝備制造，加快“四化”融合，充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，深化信息化應(yīng)用，通過系統(tǒng)融合和數(shù)據(jù)挖掘，充分總結(jié)現(xiàn)有數(shù)字礦山、區(qū)域自動(dòng)化成果和經(jīng)驗(yàn)，積極探索建設(shè)智慧礦山建設(shè)，積極搶占科技競(jìng)爭(zhēng)和未來發(fā)展制高點(diǎn)，推動(dòng)煤炭產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。