智慧煤矿建设与智能化开采关键核心技术分析

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　　摘  要：煤炭是推动社会和经济不断前行的重要资源，近年来，智慧矿山建设和智能化开采引起了广泛关注;在大数据和新型互联网技术的支撑下，煤矿开采工作正朝着智能化方向不断推进，智能化手段在煤矿开采中得到了广泛应用，该文主要是针对现在煤矿开采中所使用智能化开采关键核心技术进行分析和研究。
　　关键词：智慧煤矿;智能化开采;关键;核心技术
　　中图分类号：TD82      文献标志码：A
　　0 前言
　　在全国煤矿安全基础建设推进大会上，国家提出了坚持“管理、装备、素质、系统”并重的煤矿发展要求，大力发展和推进煤矿“四化”（机械化、自动化、信息化、智能化）建设，推进智慧矿山建设步伐，智慧矿山的建设，不但提高了煤矿安全生产水平，还有力地推进了煤炭工业转型升级向中高端迈进。
　　1 煤矿基础平台建设
　　煤矿在融入新型智能化技术过程中，需要对以下2个方面引起重视，以下主要是针对煤矿基础平台建设进行介绍。
　　2 智慧煤矿基础
　　意识决定行为，理念引领行动，智慧煤矿建设是近年煤炭行业提出的一种新发展理念，是指通过物联网、人工智能等新型技术跟煤矿开采技术进行融合，从而让其形成具有全面感知、自助分析等功能的智慧系统。在使用系统的时候，其可以对煤矿开采、运通、安全等方面产生影响。开发智慧煤矿目标就是为了能够让煤矿形成一个完整系统，然后通过智能化技术运行，从而开启科学绿色产业发展模式。对于智慧煤矿基础建设，其主要解决以下这3个方面的问题。
　　第一个方面，要解决数字煤矿异构数据统一表达方式问题。换句话说，就是要对煤矿多源数据进行信息动态关联;第二个方面，要能够对复杂环境当中开采系统机理和设备路径进行理论基础创新;第三个方面，要能够针对矿井机械设备系统健康正常运行情况进行预测和维护。智慧煤矿平台基础建设离不开上面这些方面，因此，这三方面也会成为以后工作研究重点。
　　3 智慧煤矿平台建设
　　智慧煤矿所拥有的功能需要符合现实情况和煤矿发展需要，进行智慧煤矿平台建设，主要是针对以下这些智能系统进行设计。
　　煤矿多系统综合管理操作平台其主要是面向矿山建设，它所拥有的功能非常强大，包括信息感知、传感器和智能设备等。通过综合管理平台操作，可以对应用业务逻辑进行分析，也可以进行智能生产和设备人员管理应用模块建设。通过系统，还可以构造智慧矿山骨架，可以全方位地覆盖矿山每一个环节，让矿山工作变得更加透明。同时，还可以解决矿山智慧化建设过程中存在的问题，象常见数据存储割裂、资源混乱等问题，其可以对生产过程实行自动化安全监督，还可以进行信息管理，这些对于矿井管理决策科学来说，是非常有帮助的。在建设管理操作平台时候，其平台是应该具备以下这些功能和特性。
　　第一，平台需要具有全面数据标准化。所有进入操作平台中的数据，应该使用统一标准格式，数据可以用同一种格式来进行交换或者存储。通過这样的手段，数据在交流互通当中就不会存在障碍。
　　第二，平台需要具备统一数据存储方案。所有监测数据都要使用统一存储方案，数据存储、查询性能在统一存储方案当中能够得到保障，也可以方便数据人员对数据进行合理科学的管理，可以充分地避免数据出现资源混乱问题。
　　第三，平台需要具备数据传输的实时性和稳定性。在传输数据的时候，其要有很强的实时性，能够解决一些数据延迟问题。而且，这个功能对于决策来说也会比较有效果。其所需要稳定性，是为了解决通信不稳定问题。只有稳定下来，才能够让智能系统长时间运行。
　　第四，平台需要具备组态化可配置。适当在操作系统前后端架设全面组态化开发，要能够支持应用和业务逻辑快速组态化，而且，要能够在配置中心进行统一配置。
　　第五，平台需要可以进行大数据分析。可以支持数据接入和全维度管理，能够与大数据平台保持高效性联系，可以支撑大数据技术应用，数据应该可视化。
　　第六，平台需要具备开放性。要能够支持多种开采设备应用和部署，可以运用在各种领域，也能够跟其他更先进智能装备对接。
　　4 智能化开采关键核心技术
　　智能化开采是现在煤矿建设中一个核心环节。其中涉及关键核心技术，对于煤炭智能化开采非常重要，以下就针对其一些关键核心技术进行介绍。
　　4.1 精确定位导航
　　在开采工作进行之前也需要配备地下开采机器和设备。而且，这些地下开采设备要有定位和导航功能。煤炭在开采过程当中，要沿着规划路线进行推进，要有一个准确测量的设备，可以对煤炭空间位置和运行轨迹进行测定。同时，煤矿本身就是有封闭性和复杂电磁影响，所以，在开采过程当中，需要借助导航信号，才能快速地对位置进行确定;在开采过程当中，可以利用GIS地理信息系统来导航。
　　4.2 传感系统
　　地下开采环境是复杂多变的。如果没有感知系统，想要实行智能决策控制是比较不容易的。在以前开采工作当中，都喜欢采用三维激光扫描图，但是这个设备已经没有办法满足现实需要。特别是在一些比较潮湿、电磁影响比较大的环境情况下，这项技术就不能够使用了。随着科技的发展，出现了很多新型技术。象地质雷达探测、激光扫描点云等。但是，应用这些技术还存在着一些问题，象在开采之前近距离高精度透探测技术相对不成熟。
　　4.3 大规模复杂系统数据分析
　　矿山生产系统本身就比较复杂。在其运行过程当中，会产生了很多数据，目前由于技术制约问题，缺乏有效的手段和解决办法对这些数据进行分析研究，也没有办法得知开采数据之间是否存在关联规律。其在未来还有很多核心技术需要突破。技术突破主要包括以下这些方面：一是多层次多种类数据分析。二是自主感知信息匹配和自动制定应对策略系统。三是根据视频内容进行识别分析处理平台。四是对矿山进行监测和生产过程数据能否进行融合和发现新问题。这些问题都需要逐一去研究解决。
　　4.4 智能决策控制
　　工欲善其事，必先利其器，智能化煤矿建设，就是为了在最大程度上减少用人，提高生产效率，增强对煤矿生产规律的认知和保障安全生产的能力。所以，相关采煤装备和智能化水平需要不断提高。但是，由于煤矿自然条件的特殊性，不可控因素很多，象在开采过程中，水文地质条件、地质构造情况、顶底板围岩等都会出现很大变化，这些对于煤炭安全高效开采工作都会产生很大影响，因此，煤炭建设平台还是要不断进行完善，相关理论需要不断进行拓展，象灰度理论，图像识别等方法需要进行研究，同时，在实践当中进行改进，这样，才能够在未来实现智能控制决策的目的。
　　4.5  设备群网络化协同控制
　　大家都知道，很多矿井都是利用无线网或者是以太网，在通信时候，会存在一些障碍，而且，这些网络承载能力比较差。因此，现在已经提出了一网到底的网络构架模式，但是，数据传输数量在不断增加，这项技术还不能真正落实到每个环节。在未来，还应该对其5 G标准下高速通信网络进行建设，还需要对互联网+数字化矿山技术进行更新，还有很多环节需要不断更新和改进。
　　5 结语
　　煤矿“四化”建设是煤炭产业转型升级的必由之路，特别是机器人、智能矿山应用是未来的发展方向，这是煤炭行业的一次技术革命，也是煤炭行业的战略发展方向和发展目标。要始终坚持创新驱动，大力推进高端装备制造，加快“四化”融合，充分利用大数据技术，深化信息化应用，通过系统融合和数据挖掘，充分总结现有数字矿山、区域自动化成果和经验，积极探索建设智慧矿山建设，积极抢占科技竞争和未来发展制高点，推动煤炭产业高质量发展。
　　参考文献
　　[1]谢和平， 王金华， 王国法，等.煤炭革命新理念与煤炭科技发展构想[J].煤炭学报，2018，43（5）：5-15.
　　[2]王国法，张德生.煤炭智能化综采技术创新实践与发展展望[J].中国矿业大学学报，2018（3）：4-12.
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