煤礦電氣工程自動(dòng)化中智能技術(shù)研究

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隨著時(shí)代的發(fā)展與進(jìn)步，人們對(duì)智能化的研究也不斷發(fā)展，并將其逐步滲透到生產(chǎn)生活的方方面面。智能技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了煤礦電氣工程的自動(dòng)化進(jìn)程，同時(shí)也提升了電氣設(shè)備的使用性能和效率，改善了設(shè)備運(yùn)行環(huán)境。此外，雖然新時(shí)期提倡使用和發(fā)展新能源，但煤炭資源的市場(chǎng)需求仍不斷擴(kuò)大，對(duì)煤炭資源開采效率和質(zhì)量的要求標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，傳統(tǒng)煤礦開采中采用的機(jī)械挖掘模式只能停留在地面以上，無法深入煤礦內(nèi)部進(jìn)行儲(chǔ)量和地形勘查，開采過程中極易造成資源浪費(fèi)和過度耗用。隨著智能化和自動(dòng)化技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，煤礦開采體系已經(jīng)逐漸向自動(dòng)化方向發(fā)展，在一定程度上提高了煤礦事業(yè)的發(fā)展效率，同時(shí)也推動(dòng)了煤礦產(chǎn)業(yè)鏈條的革新。

1煤礦電氣工程自動(dòng)化中智能技術(shù)的運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)

智能技術(shù)完美融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)，與傳統(tǒng)的電氣工程自動(dòng)化技術(shù)相比優(yōu)勢(shì)更為明顯。在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)不斷發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)模式已經(jīng)漸漸在行業(yè)消失，被時(shí)代淘汰，智能技術(shù)的應(yīng)用使煤礦電氣工程自動(dòng)化趨勢(shì)也越來越明顯，如圖1所示。在煤礦開采效率最大化、開采轉(zhuǎn)換成本降低上，智能技術(shù)都起到了積極的推動(dòng)作用［1］。

1．1提高設(shè)備的工作效率及煤炭資源開采質(zhì)量煤礦的開采過程需記錄和處理各種數(shù)據(jù)，包括采集及綜合分析挖煤的環(huán)境數(shù)據(jù)，還要根據(jù)分析結(jié)果確定其他的挖煤工藝參數(shù)，上述數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備的性能和效率考驗(yàn)極大。智能技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備的有機(jī)結(jié)合會(huì)使設(shè)備處理數(shù)據(jù)的能力得到質(zhì)的飛躍，還能減少人力資源的不必要耗用。此外，智能技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備也在一定程度上保障了數(shù)據(jù)結(jié)果的科學(xué)性，減少了員工的主觀因素和客觀原因帶來的誤差，提高勞動(dòng)效率及工藝參數(shù)選擇的科學(xué)性。另外，智能技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用有利于煤炭資源開采質(zhì)量和效率的提高。如全文所述，傳統(tǒng)的煤礦開采設(shè)備較為笨重、巨大，大多數(shù)只能在地面上應(yīng)用，難以深入地底對(duì)煤礦內(nèi)部地形和所在位置進(jìn)行勘測(cè)，不但會(huì)資源消耗，還不能保證煤礦開采的質(zhì)量和效率。而智能化技術(shù)包括了傳感勘測(cè)的設(shè)備，大大降低了煤礦開采前期準(zhǔn)備工作的難度，為后續(xù)煤礦開采打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1．2遠(yuǎn)程控制電氣開采設(shè)備，保障相關(guān)人員生命安全煤礦開采是綜合而復(fù)雜的工作，需要各種電氣設(shè)備對(duì)其進(jìn)行集中控制。智能技術(shù)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、合理調(diào)節(jié)資源、系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。智能化和自動(dòng)化控制方式與傳統(tǒng)的人力控制方式的根本區(qū)別在于其具備自動(dòng)分析功能，可以監(jiān)控電氣設(shè)備參數(shù)獲知電氣開采設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、煤礦開采現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施情況，不但減輕了工作人員工作負(fù)擔(dān)、降低了危險(xiǎn)系數(shù)，也實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)。通俗來說，即工作人員可以對(duì)煤礦電氣開采設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，既降低了技術(shù)人員工作量，又不妨礙設(shè)備運(yùn)行工作效率，更降低了工人受礦井惡劣工作環(huán)境影響導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)。工作人員遠(yuǎn)程操控也無需一直處于工作階段，在非工作階段，可以對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行智能調(diào)節(jié)和監(jiān)控，避免發(fā)生因無人看管而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)異常、造成事故情況發(fā)生［2］。

1．3優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，強(qiáng)化對(duì)煤礦開采的控制在煤礦開采工作中，智能技術(shù)的出現(xiàn)和自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用歸根結(jié)底是煤礦電氣工程自動(dòng)化控制體系的構(gòu)建，目標(biāo)是在整個(gè)煤礦地區(qū)開采的運(yùn)營(yíng)模式中呈現(xiàn)出自動(dòng)控制體系，保證工地所有工序之間緊密聯(lián)系，并通過智能技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)搭載，構(gòu)建更科學(xué)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)運(yùn)行方式，從而提高對(duì)系統(tǒng)的操作質(zhì)量。在此過程中，首先要開展前期的工程規(guī)劃設(shè)計(jì)，其主要目的是促進(jìn)并保障電氣工程和自動(dòng)化運(yùn)行體系之間緊密聯(lián)合。除了工程設(shè)計(jì)，還可以通過智能技術(shù)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)存在的數(shù)據(jù)誤差，保證后續(xù)工程的設(shè)計(jì)符合數(shù)據(jù)運(yùn)行參數(shù)和內(nèi)部系統(tǒng)的自動(dòng)優(yōu)化處理要求，進(jìn)而優(yōu)化工程設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，保證系統(tǒng)的完備和順暢運(yùn)行，使各項(xiàng)操作工序和電子命令能夠準(zhǔn)確、迅速地下達(dá)和執(zhí)行，強(qiáng)化操作的整體質(zhì)量。

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監(jiān)控控制系統(tǒng)目前，智能技術(shù)具備便利性和安全性，越來越多的智能技術(shù)被熟練、廣泛地應(yīng)用于煤礦電氣工程自動(dòng)化中，特別是煤礦開采現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控控制系統(tǒng)中，如圖2所示。煤礦開采最重要的三個(gè)因素是資源開采質(zhì)量、資源開采效率、環(huán)境的安全性和可靠性，從煤炭資源的安全產(chǎn)出來看，要達(dá)到相應(yīng)的要求，依賴最多的就是監(jiān)控控制系統(tǒng)。煤礦開采行業(yè)發(fā)展到當(dāng)前階段，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)具備了較完善的機(jī)電設(shè)備。例如遙測(cè)儀、斷電儀和紅外線主動(dòng)噴霧等，都是常見、可靠的安全監(jiān)控手段。監(jiān)控控制系統(tǒng)能夠真正實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)的透明化，使煤礦生產(chǎn)管理的安全性得到提高。此外，監(jiān)控控制系統(tǒng)不僅管理煤礦的生產(chǎn)過程，還有助于管理人員提高電氣自動(dòng)化中智能技術(shù)的應(yīng)用管理水平。煤礦開采過程有了智能技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備的支持，大部分工作可以通過遠(yuǎn)程操作完成，但這并不意味著可以完全摒棄人力工作。企業(yè)專業(yè)人才作業(yè)技術(shù)培訓(xùn)、職工整體技術(shù)水平的提高仍是管理體系中的重要工作。監(jiān)控控制系統(tǒng)所得的信息可以幫助管理人員完善人力資源配置，更好地實(shí)現(xiàn)電氣工程自動(dòng)化過程中對(duì)智能技術(shù)的應(yīng)用［3］。

2．2通風(fēng)系統(tǒng)顧名思義，通風(fēng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)煤礦內(nèi)部與外界之間的聯(lián)通。通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦電氣工作不可缺少的組成部分，因?yàn)檎麄€(gè)煤礦開采環(huán)境，尤其是開采到煤礦深處時(shí)，幾乎處于完全密閉狀態(tài)，同時(shí)在開采過程中，設(shè)備的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生一定的空氣污染，并在采礦空間內(nèi)呈現(xiàn)持續(xù)積累的狀態(tài)，如果不能保證通風(fēng)系統(tǒng)的良好，對(duì)礦井內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)行、工作人員的身體健康與生命安全都會(huì)造成損害。通風(fēng)系統(tǒng)的主要功能和意義是保證開采空間內(nèi)的空氣流通，為工作人員提供更加安全的工作環(huán)境。在傳統(tǒng)的煤礦開采中，通風(fēng)系統(tǒng)一般較為簡(jiǎn)陋，數(shù)量性能也很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，所用的通風(fēng)風(fēng)扇往往達(dá)不到規(guī)格，自然也無法真正起到通風(fēng)作用。在智能技術(shù)的應(yīng)用和支持下，可以在主集成控制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建通風(fēng)系統(tǒng)，即通過主集成控制體系下達(dá)命令，同時(shí)利用通風(fēng)系統(tǒng)自身獨(dú)立的控制通道，實(shí)現(xiàn)復(fù)合型操控。不管是由主集成控制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行控制，還是由獨(dú)立的自身系統(tǒng)進(jìn)行控制，都立足于各個(gè)信息傳輸終端上。此外，相比傳統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)，智能化通風(fēng)系統(tǒng)的職能不僅是流通空氣，還包括利用傳感器對(duì)地下開采空間內(nèi)各方面的空氣參數(shù)值進(jìn)行測(cè)量，其中涵蓋礦井空氣濃度、通風(fēng)速度、瓦斯?jié)舛鹊葦?shù)據(jù)。通風(fēng)系統(tǒng)是針對(duì)礦井工人生命安全的一項(xiàng)智能系統(tǒng)，能在一定程度上改善工程的施工生產(chǎn)環(huán)境，促進(jìn)煤礦生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提高。此外，智能技術(shù)投入使用后，會(huì)對(duì)礦井空氣中各組分的濃度設(shè)置相應(yīng)的基準(zhǔn)閾值，并以此作為礦井內(nèi)部環(huán)境的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。如果傳感器感應(yīng)到某種有害氣體的濃度超過基準(zhǔn)閾值，相關(guān)控制系統(tǒng)會(huì)將礦井內(nèi)部空氣環(huán)境狀況認(rèn)定為危險(xiǎn)，加快通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時(shí)觸發(fā)警報(bào)系統(tǒng)，防止礦難發(fā)生。礦井內(nèi)部環(huán)境危險(xiǎn)程度的評(píng)定需要根據(jù)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)閾值之間的差距判斷。通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)系到礦井工作人員的生命安全和礦井內(nèi)部電子設(shè)備的使用，必須注意對(duì)其進(jìn)行日常維護(hù)和定期檢修，保證系統(tǒng)的靈敏度。此外，在煤礦開采過程中，不管是地上開采還是井下開采都要嚴(yán)防明火，防止火災(zāi)發(fā)生［4］。

2．3故障智能診斷在煤礦電氣工程自動(dòng)化中，智能技術(shù)的應(yīng)用途徑是由智能技術(shù)本身的特點(diǎn)決定的。煤礦電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行中的負(fù)荷較大，而經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，內(nèi)部的關(guān)鍵零部件和聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)必然會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的損耗，甚至?xí)绊懙阶詣?dòng)化系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。當(dāng)機(jī)械零部件的損耗程度超出設(shè)備固有的承受極限時(shí)，會(huì)對(duì)相關(guān)的機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生不可逆的損傷。基于智能技術(shù)的故障診斷功能，是將智能檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用到煤礦的電氣工程中，借助傳感器系統(tǒng)對(duì)電氣運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，確保工作人員通過終端顯示頁面所得的信息準(zhǔn)確、及時(shí)，能對(duì)損毀問題進(jìn)行及時(shí)解決。監(jiān)測(cè)功能的覆蓋范圍是極為廣泛的，幾乎可以涵蓋整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)，這是故障診斷系統(tǒng)天然具有的特性，因?yàn)楣收蠠o法預(yù)知，只能預(yù)防。如果控制系統(tǒng)哪一部分出現(xiàn)了故障或損毀，其相關(guān)數(shù)據(jù)的變動(dòng)必然會(huì)呈現(xiàn)在終端顯示屏幕上，而如果數(shù)據(jù)檢測(cè)異常程度超出了系統(tǒng)基準(zhǔn)值規(guī)定的范圍，電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)便會(huì)將其認(rèn)定為故障并劃分類型，然后結(jié)合自動(dòng)化處理系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)，幫助操作人員明確故障的具體位置和實(shí)際情況。以往依靠人工進(jìn)行故障診斷難免會(huì)由于各種影響因素出現(xiàn)誤差，但在智能化的前提下，借助計(jì)算機(jī)的精確化特性能有效減少診斷過程中出現(xiàn)的失誤，確保故障診斷工作及時(shí)、順利地進(jìn)行，提高整體的故障分析能力，完善工程的生產(chǎn)過程［5－6］。

3結(jié)語

綜上所述，在煤礦電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，智能技術(shù)起到的作用越來越重要，這是新時(shí)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和電氣工程技術(shù)結(jié)合的成果。在煤礦電氣工程自動(dòng)化控制的發(fā)展階段，智能技術(shù)的引進(jìn)和應(yīng)用使系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行和控制效能不斷提高，各項(xiàng)目的運(yùn)行指標(biāo)都能得到明顯優(yōu)化，對(duì)煤礦開采行業(yè)、自動(dòng)化和智能化意義重大。時(shí)至今日，已經(jīng)有越來越多的智能技術(shù)被應(yīng)用到煤礦電氣工程自動(dòng)化控制體系當(dāng)中，這一現(xiàn)象反映了智能技術(shù)水平的顯著發(fā)展，可以預(yù)見煤礦開采行業(yè)由智能技術(shù)的應(yīng)用帶來的巨大變革。

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作者:姚明 單位:國(guó)能神東高端設(shè)備研發(fā)中心