煤礦信息化與智能化要求與關(guān)鍵技術(shù)

一、煤礦信息化、智能化技術(shù)的基本要求
　　（1）以避免煤礦井下工作的一線人員人身安全為指導(dǎo)思想，以實(shí)現(xiàn)煤礦高效生產(chǎn)為目的。采用盡量減少井下人員的人數(shù)為安全手段。實(shí)現(xiàn)地面智能化技術(shù)的遠(yuǎn)程控制，以及煤塵、水、火等方面的安全監(jiān)控措施。
　?。?）采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，統(tǒng)一的信息處理方式，將智能化技術(shù)融入煤礦采集的數(shù)據(jù)分析步驟。避免大量的數(shù)據(jù)分析過(guò)度，一個(gè)小數(shù)據(jù)的漏洞，導(dǎo)致整個(gè)勘測(cè)采集煤礦信息的錯(cuò)誤。
　?。?）建立具有可調(diào)控性的檢測(cè)系統(tǒng)，便于煤礦采集的過(guò)程中依據(jù)實(shí)際情況隨機(jī)應(yīng)變，解決突發(fā)狀況。
　　（4）將遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)相結(jié)合。同時(shí)，輸入遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的圖像畫面，以便分析人員操控和實(shí)時(shí)掌握最新井下?tīng)顩r。
　?。?）建立有線與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由于煤礦井下工作的不確定性高，存在著危險(xiǎn)的不可預(yù)測(cè)性。電力的供應(yīng)是其中必不可少的設(shè)備。建立有線與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)結(jié)合，在一般情況下使用有線電力設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。提高設(shè)備輸出的穩(wěn)定性。
　?。?）注意礦下交換機(jī)的安裝。交換機(jī)要安裝于供電所井下，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)安裝在煤礦數(shù)據(jù)中心庫(kù)內(nèi)。與此同時(shí)，要注意系統(tǒng)光纜和電纜的保護(hù)。
　?。?）供電電源在波動(dòng)范圍之內(nèi)，安全系統(tǒng)指標(biāo)要達(dá)到最高。與此同時(shí)，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析指標(biāo)要在一定的范圍之內(nèi)正常運(yùn)行。
　?。?）煤礦井下安全系統(tǒng)要具備防爆監(jiān)控功能。在輸電過(guò)程中，要保證電纜和光纜的信號(hào)輸送必須在安全信號(hào)防范系統(tǒng)之內(nèi)。防爆電氣設(shè)備同時(shí)要具備便攜式功能，方便在井下工作人員的攜帶。 要保證用于煤礦井下工作的安全措施必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的審核和測(cè)驗(yàn)。
　　二、煤礦智能化信息系統(tǒng)構(gòu)架
　　2.1 監(jiān)控監(jiān)視與通信層
　　通過(guò)依照將監(jiān)視以及通信層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括了，礦井的監(jiān)控、通信以及監(jiān)視系統(tǒng)。在礦井的工作環(huán)境下，監(jiān)控系統(tǒng)還主要包含了諸多子系統(tǒng)，對(duì)于采煤的工作面監(jiān)控、對(duì)挖掘推進(jìn)工作的監(jiān)控、煤礦開(kāi)采質(zhì)量的檢測(cè)、斜井提升的監(jiān)控、以及立井提升的監(jiān)控、還有架空乘人的運(yùn)輸監(jiān)控、主要的通風(fēng)設(shè)備監(jiān)控、電動(dòng)機(jī)車設(shè)備的運(yùn)輸監(jiān)控、礦井的排水、安全、供電、火災(zāi)等監(jiān)控、此外還包括了對(duì)開(kāi)采礦山的壓力監(jiān)測(cè)預(yù)警、以及水文系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)等。
　　2.2 生產(chǎn)安全管理層
　　生產(chǎn)與安全管理層主要包括了地測(cè)、調(diào)度、生產(chǎn)以及機(jī)電等多方面的管理，通過(guò)實(shí)施“一通三防”式管理方法，有效的保證了井下工作開(kāi)展中的全面化管理，包括了防治水以及安全管理，安全管理又有效的滿足了標(biāo)準(zhǔn)化工作、危險(xiǎn)源頭以及應(yīng)急救援類管理，還有對(duì)于采礦機(jī)電設(shè)備的選擇管理，開(kāi)采煤礦質(zhì)量管理、綜合性節(jié)能環(huán)保管理等子系統(tǒng)。
　　2.3 經(jīng)營(yíng)管理決策層
　　該管理層系統(tǒng)主要是為了實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的銷售、物資、財(cái)務(wù)、人力以及設(shè)備還有項(xiàng)目的諸多管理，此外還包括了與客戶關(guān)系之間的管理，產(chǎn)品的運(yùn)營(yíng)銷售協(xié)調(diào)調(diào)度的管理、工作開(kāi)展的相應(yīng)成本投入管理、全面化的資金預(yù)算管理、工作人員的績(jī)效管理，還有內(nèi)部審計(jì)的管理及綜合性科技、制度、文檔管理，此外還包括了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)、安全、戰(zhàn)略資源還有行政后勤以及決策支撐型管理系統(tǒng)。
　　三、煤礦信息化與智能化的關(guān)鍵技術(shù)
　　3.1礦井人員定位技術(shù)
　　隨著信息技術(shù)在煤礦行業(yè)內(nèi)的廣泛應(yīng)用，煤礦信息化與智能化得以實(shí)現(xiàn)，基于礦井人員定位技術(shù)所組建的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)安全避免，在煤礦井下作業(yè)人員管理和煤礦事故應(yīng)急救援等工作中發(fā)揮著重要作用。礦井人員定位技術(shù)作為煤礦信息化與智能化的關(guān)鍵技術(shù)之一，其在復(fù)雜環(huán)境下也具有良好的適用性，以場(chǎng)強(qiáng)和時(shí)間為主要參考因素對(duì)礦井人員進(jìn)行定位，能夠獲得精準(zhǔn)的定位參數(shù)，為煤礦安全生產(chǎn)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。
　　3.2礦用激光甲烷監(jiān)測(cè)技術(shù)
　　煤礦作業(yè)中，瓦斯屬于一種易燃易爆物質(zhì)，存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，礦用激光甲烷監(jiān)測(cè)技術(shù)作為煤礦信息化與智能化的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用主要通過(guò)甲烷監(jiān)測(cè)與斷電控制對(duì)瓦斯進(jìn)行有效防治，降低煤礦安全隱患。就礦用激光甲烷監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)看，其以熱催化、熱導(dǎo)、紅外和激光為礦用甲烷傳感器的主要工作原理，能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦甲烷濃度的全方位監(jiān)測(cè)，響應(yīng)速度快且礦用甲烷傳感器元件的使用性能優(yōu)良，能夠滿足全程監(jiān)測(cè)的應(yīng)用需求。在煤礦信息化與智能化應(yīng)用中，可應(yīng)用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)對(duì)礦用激光甲烷傳感器進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零，結(jié)合煤礦應(yīng)用需求對(duì)甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣樣設(shè)置靈敏度自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而在保證煤礦信息化與智能化的基礎(chǔ)上，降低井下維護(hù)任務(wù)量，切實(shí)提高煤礦井下作業(yè)效率。為促進(jìn)礦用激光甲烷監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的充分發(fā)揮，科學(xué)控制礦用激光甲烷傳感器的投入成本，可在煤礦信息化與智能化的過(guò)程中，于煤礦分站設(shè)置激光器和光電探測(cè)器等，以光纜將檢測(cè)氣室與分站有序連接，充分發(fā)揮激光器與光電探測(cè)器的使用價(jià)值，推進(jìn)煤礦生產(chǎn)活動(dòng)的高效開(kāi)展。
　　3.3礦井傳輸技術(shù)
　　基于礦井通信及監(jiān)視技術(shù)建立煤礦綜合數(shù)據(jù)中心，通過(guò)身份認(rèn)證、授權(quán)及加密等機(jī)制做好安全管理與防護(hù)，并建立調(diào)度指揮中心，準(zhǔn)確顯示煤礦安全、生產(chǎn)、運(yùn)銷等數(shù)據(jù)信息，完善報(bào)警、調(diào)度和記錄等功能，進(jìn)一步完善設(shè)備故障診斷與提示、應(yīng)急救援指揮等功能，從而促進(jìn)煤礦信息化與智能化的順利實(shí)現(xiàn)。礦井傳輸技術(shù)是煤礦信息化與智能化的關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)之一，主要包括礦井有線傳輸網(wǎng)絡(luò)和礦井無(wú)線寬帶傳輸，二者的協(xié)調(diào)配合可以滿足煤礦監(jiān)控、通信、管理等多元化要求。
　　就礦井有線傳輸網(wǎng)絡(luò)來(lái)看，其應(yīng)具備良好的抗故障能力和標(biāo)準(zhǔn)化程度，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，并保證實(shí)際應(yīng)用的安全性。礦井有線傳輸網(wǎng)絡(luò)體系下，應(yīng)保持辦公網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互相聯(lián)通，采用網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備隔離，配備路由器和防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，以降低網(wǎng)絡(luò)安全隱患。礦井有線傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備 VPN 聯(lián)接功能，并可實(shí)現(xiàn)故障診斷與故障報(bào)警，從而將故障所造成的損害控制在最小范圍內(nèi)，提高煤礦信息化與智能化的整體水平。
　　就礦井無(wú)線寬帶傳輸來(lái)看，其設(shè)備體積應(yīng)較小，具備良好的電磁兼容性，標(biāo)準(zhǔn)化與安全性程度高，工作穩(wěn)定且故障率低，從而滿足煤礦信息化與智能化的特殊要求。礦井無(wú)線寬帶傳輸技術(shù)應(yīng)采用 4G 技術(shù)、WIFI 技術(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)礦井圖像監(jiān)視，優(yōu)先選用工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)療設(shè)備頻段等作為礦用無(wú)線電系統(tǒng)及設(shè)備頻段，應(yīng)用 RFID、WIFI 等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)煤礦動(dòng)目標(biāo)的精準(zhǔn)定位。礦井監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)科學(xué)應(yīng)用WIFI 技術(shù)、Z i g Bee 技術(shù)等實(shí)現(xiàn)礦井移動(dòng)監(jiān)控和無(wú)線接入，采用千兆以上礦用以太光網(wǎng)絡(luò)作為礦井監(jiān)控主干網(wǎng)絡(luò)，確保其具備良好的冗余功能，并應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)備實(shí)現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)的互相聯(lián)通，從而確保礦井監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，改善煤礦信息化與智能化效果。
　　由此可見(jiàn)，信息化智能化發(fā)展對(duì)煤礦安全方面帶來(lái)的益處，這些技術(shù)滲透到煤礦事業(yè)中有著顯著的成果，不但在很大程度上節(jié)約了人力、物力，而且也有效的避免人員發(fā)生傷亡的情況，在實(shí)際工作的時(shí)候僅僅依賴于現(xiàn)代化設(shè)備就可以對(duì)煤礦的實(shí)際情況做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，促使我國(guó)煤礦行業(yè)可以朝著更好的方向發(fā)展。
　　結(jié)束語(yǔ)：
　　應(yīng)根據(jù)煤炭開(kāi)采的具體情況，建立完善的現(xiàn)代煤礦信息化系統(tǒng)，并加強(qiáng)煤礦系統(tǒng)中的智能技術(shù)應(yīng)用，提升煤礦企業(yè)的開(kāi)采能力，保證煤礦企業(yè)生產(chǎn)的安全性。