信息化背景下煤矿智能化建设的探索与实践

信息化背景下煤矿智能化建设的探索与实践

闫志敏

陕西华彬煤业有限公司雅店煤矿 陕西 咸阳 713500

摘要：随着自动化、信息化及智能化传感器技术的不断成熟和推广应用，矿井供配电系统在有条件的地点和系统进行集中自动化控制已成为现实。国家能源局《智能化示范煤矿验收管理办法》（试行）中明确提出了各类煤矿建设智能矿山的具体要求，包括信息基础设施、地质保障系统、掘进系统等10大类，其中信息基础设施部分“综合管控平台”指标包括了10项具体要求，其中与数据采集、传输、存储有关的共有4项。明确规定矿端安全管控平台需要具备专业数据采集、集成的数据要求，要求必须建立统一的系统接口标准，基于统一I/O采集服务设计与实现。要求能够将矿井监测监控类系统、生产执行类系统、经营管理类系统的数据全面场景化接入。这些系统功能的建设与完善，加强了煤矿安全管控及监管的技术手段，不但提升了煤矿现场自身安全管理的能力，也为政府安全监管监察的智能化提供了基础数据支撑。

关键词：信息化；煤矿智能化；建设

引言

作为我国的主要能源，煤炭资源的安全生产形势相对严峻，一些违法违规的行为导致生产开采过程存在较大的安全生产风险，部分煤矿企业缺乏主体责任，对于煤矿灾害治理能力相对有限，在安全生产过程中相关的责任制度及措施落实不够到位，导致违章作业和违章指挥的现象屡禁不止。在这一背景下，加强煤矿企业的安全生产管理工作，通过信息化和智能化的管理模式进行创新性改革，既能够有效地保障各项规章制度和措施的安全落实，也能够有效地排除各种危险因素，避免了人为作业过程中存在的各种风险问题，对于促进煤矿企业的安全生产工作具有至关重要的应用价值。

1信息智能化管理系统在煤矿中的应用优势分析

在煤矿开采过程中，信息管理涉及的内容具有较强的多样性，由此形成的数据信息也具有多样化的特点。信息智能化管理系统中的信息来源也相对广泛，不仅包括了遥感、数字摄影以及GPS，还能够通过网络技术形成三维地震勘探的各项信息。这些数据和信息的获取渠道相对较广，获取的手段也逐渐丰富，内容上包括了煤矿地质、水文地质、地面物探和瓦斯资料等多方面的信息，在信息的储存上也涉及了文本、图像、视频以及动画等各种各样的信息形式。这些丰富的数据内容和多样化的信息形式，导致信息处理的过程中也具有较大的困难，而智能化管理系统的应用能够促进煤矿资料管理、数据利用以及信息整合等方面不断优化，进而提升整体管理效果。

2信息化背景下煤矿智能化建设的探索

2.1井下信息传输网络线路

在煤矿开采过程中，通常需要在井下设置有线和无线传输通讯网络，从而为煤矿信息智能化管理系统提供必备的硬件设施。在网络线路的布设过程中，需要WIFI、LORA以及5G等技术，并且传输网络的设置上也应当保障宽带足够大、中继设备少以及设备功能强等基础优势。首先，矿井传输网络的宽带直接影响了信息的传输速率，足够大的宽带能够很好地保障无线的顺利接入，进而促进传输距离的进一步扩大，增强设备的抵抗故障能力，在面对突发事件时能够很好地处理。同时，网络架构中的荣誉架构也能能够有效促进光网络的形成。其次，在网络传输过程中，信息传输网络线路所需要的中继设备相对较少，网络设备的体积也相对较小，既能够满足系统兼容性的基础要求，也能够保障稳定的性能。从这一层面来看，加强井下信息传输网络线路的应用能够促进信息智能化系统的有效管理，确保网络环境安全。最后，设备功能的进一步强大是井下信息传输网络线路的一个技术应用，对于煤矿企业的核心业务来讲，所需要的服务器需要有较强的冗余功能，该技术的应用具有掉电保护功能，从而促进网络的良好运作。

2.2采煤机状态感知技术

以采煤机的定位感知为例。采煤机在实际的运行过程中，通常情况下设置的行走轨迹，与刮板输送机的导轨走向之间具有紧密的联系。在合理设置导轨走向的基础上，能对采煤机的作业行走轨迹进行确定。在采煤机械的工作范围内，通过对行走轨迹的科学布设，可以直接影响作业面煤壁当中的截割程度，并且通常是以笔直程度为主。在布设行走轨迹时，还会对液压支架带来影响，在自动调直效果当中有具体体现。在使用采煤机定位技术时，可以促进煤矿综采无人化的发展，并且将其作为基本类型的技术支持加以使用，将地质空间的三维定位功能作为技术的核心优势。现阶段,通过对采煤机的定位原理加以分析，可以看出主要包括了超声波、地理信息系统、红外线以及无线传感网等多种类型。通过对地理信息系统GIS定位技术加以分析，明确掌握GIS定位的具体原理。对于采煤机械的行走部位来说，应在安装轴编码器等基础设施的过程中，结合采煤机的行走距离，推动测量作业的顺利实施。基于完善的测量方式，保证测量结果的准确性，使相关人员能够及时掌握采煤机的行走距离和实际的运行速度。

2.3掘进工作面转载处堆煤监测与报警

掘进工作面转载处堆煤监测与报警主要是对掘进工作面易发生堆煤的地点进行场景分析。容易堆煤的地点主要有3处：①掘进机运输部（刮板输送机）与二运转载机机尾搭接处；②二运转载机机头与可伸缩带式输送机机尾搭接处；③可伸缩带式输送机机头与运输大巷带式输送机搭接处。系统中的堆煤监测与报警是掘进运输机巷带式运输系统安全、可靠运行的有效保障，其功能类似于带式输送机保护的矿用堆煤传感器，但又比矿用堆煤传感器更高端、更智能化。矿用堆煤传感器由于安装在转载点，环境较为恶劣，经常出现误报的情况，并且带式输送机受到自身和煤炭的惯性影响，停机后会继续运行一段时间，其转载点处会堆积大量煤炭，不仅影响矿井煤炭运输效率，而且增加了现场工人的劳动强度。为了提高掘进工作面带式输送机系统的运输能力、提高带式输送机搭接处堆煤检测的准确性，系统主要利用带式输送机堆煤识别模型对安装在带式输送机搭接处的KBA12S(A)图像处理摄像仪拍摄的实时视频数据进行分析处理。当模型识别到堆煤高度达到系统自定义堆煤高度线时，就地触发语音报警，及时提示现场值守人员采取措施并及时停机，避免出现堆煤现象。集控中心可以抓拍图片、录像、报警、生成报警记录，集控中心负责人可进行调度指挥、安排人员处理。KBA12S(A)图像处理摄像仪的识别结果可以与带式输送机控制器通过ModbusTCP/IP通信协议建立通信或者采用DO输出无源节点的方式进行联动控制，用于现场带式输送机报警或者控制停车。系统及时控制带式输送机停车，减少了搭接处的堆煤现象，减少了因堆煤造成的撒煤现象，降低了工人的劳动强度，提高了设备的开机率。

结语

随着智慧矿山的发展，一方面在工业物联网的大背景下煤矿生产设备逐步趋于智能化，显著提高了煤矿企业的生产效率；另一方面，智能感知矿山信息能够更好地满足井下动态作业人员设备实时定位的需求，准确获取位置信息，使得井下人员的生命安全得到更好的保证，同时实现了设备运行状态的实时监测，从而有效解决了煤矿生产的安全问题。

参考文献

[1]吴　寒．煤矿生产流程及其综合自动化［J］．科技与企业，2013（1）：107．

[2]赵小虎，张　申，谭得健．基于矿山综合自动化的网络结构分析［J］．煤炭科学技术，2004（8）：15-18．

[3]崔亚仲，白明亮，李　波．智能矿山大数据关键技术与发展研究［Ｊ］．煤炭科学技术，2019，47（3）：66-74．

[4]刘志强 , 宋朝阳 , 纪洪广 , 等 . 深部矿产资源开采矿井建设模式及其关键技术 [J]. 煤炭学报 ,2021,46(3):826-845.