煤矿信息化自动化新技术与发展研究

魏雷雷

（山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿，山西 吕梁 033000）

随着当前我国科学技术的不断发展，信息化和自动化的相关技术已经能够有效运用在煤矿行业之中，煤矿生产自身具有一定的特殊性，在生产过程中具有一定的危险和污染性，而且信息化和自动化新技术的运用可以改善当前存在的问题，同时还能提高煤矿开采的整体速度。为此，技术人员应该加强相关技术的研究与应用，以此推动我国煤矿行业的整体发展。

1.1 提高生产效益

随着当前工业化的进程不断推进，我国发展与建设的过程中对于煤炭需求量不断增加，同时也呈现出不同的特征，为了进一步满足当前市场的需求，需要及时改善传统煤矿生产模式，利用信息化和自动化的生产可以更好的满足需求，通过获取相关信息进行检测做好数据收集，这样不仅有利于做好风险方面的控制，还能确保煤矿行业的稳定生产，以此提高煤矿企业的整体生产效率[1]。

1.2 保证生产安全

煤矿生产自身具有一定的独特性，在具体的生产运作的过程中因为多种因素的干扰，很容易造成安全问题。环境因素、技术因素、人为因素都会给生产安全带来影响，即便现在已经拥有较多的先进的设备，但是安全威胁指数仍然很高。因此，在整个煤矿生产的过程中设备的安全性和可靠性十分重要，自动化生产可以通过对应的软件进行操控，技术人员还可以利用软件获取一些相关的信息和数据，这样有利于及时找到存在的危险因素，并采取有效的方法做好预防和处理，这样的管理方式具有一定的安全性和科学性，在保证生产的同时，降低了安全事故的概率[2]。

1.3 节约企业资源

煤炭生产企业自身对于能源资源的需求较高，而且相关的技术人员需要具备较强的专业能力和实践经验才能胜任工作。在以往的操作管理中，由于多种因素困扰使得生产中大量资源被浪费，这不仅浪费企业的资金成本，还给企业的后续发展带来影响。而随着自动化和信息化设备的运用，不仅可以减少人力资源的使用，还能降低成本的投入，同时还可以提高生产效率，以此提高企业的生产效率，推动企业的稳定发展。

2.1 生产自动化信息化系统

目前，我国煤矿行业的长期发展以及信息技术的不断更新，已经取得较好的发展效果。在生产自动化信息系统中，生产自动化信息系统可以实现自动操作，通过集控自动和集控检修等多种功能结合，可以实现煤炭加工与生产。

（1）在井下主运输皮带、采区皮带以及顺槽皮带整体实现在地面集控中心一键起停、各类闭锁传感器数据实时传输至地面集控中心，实时监控井下各大小皮带的电机、变速器、开关及各类保护的数据，减少井下各皮带头值班人员及巡检人员，可帮助煤矿实现减人提效的目的，更还能降低生产所使用的成本，确保相关工作人员生命安全的同时，提高生产的整体效率。

（2）目前自动化在采煤工作面应用更为广泛，利用工业环网，在工作面支架中安装高清摄像头、红外感应器等传感器以及3D动画仿真软件，实时模拟工作面各电气设备的位置及动作情况，可实现自动拉架、推溜，工作面摄像头自动跟机等功能，且工作面各类设备的数据皆可实时传输至控制台，实现远程监控，工作面条件稍好的情况下，即可实现减人至2到4人即可完成一个工作面的工作任务，在新技术的不断应用与实践即可实现采煤工作面只需1人巡视或者真正实现无人综采工作面。

2.2 安全监控数字化系统

在煤矿井下实现智能开采、智能掘进、精准定位和无人值守等工作中，离不开地面一系列信息化系统的支持，更需建设现代化的数据中心机房，目前矿井已有建设较为成熟的综合管控一体化平台，可将人员定位、安全监测监控、应急广播、矿压、水文监测、变电所电力监控、井下供水、供液、排水、工业视频、主运、辅运等系统统一传输协议，统一存储分析、在井下部分区域出现异常状况时可实现各个系统应急联动，一方面可为井下安全生产提供有力保障，还可为地面管理层决策提供有力数据支撑。

3.1 5G技术在当前井下作业的应用以及未来的发展趋势

2020年12月7 日，华为创始人来到陕西地区，并深入当前煤矿一线进行考察，并提出全球首座“5G 煤矿”，通过5G技术达到“少人、无人、安全、高效”的智能化工作，而且利用5G可以将原本操作人员降至10%～20%，在当前煤炭领域中运用电子系统可以使得其自身得到较好的发展，同时还能解决当前煤矿中的一些生产难问题，这样可以让煤矿实现较好的机械或发展。

在未来的发展中如果实现了井下5G 信号覆盖可以有效解决一些危险操作，针对于当前瓦斯检测工作可以取消人工操作，完全可以依赖通信技术进行检测，在一些特殊地区安装无线检测装置，这样可以在第一时间发现当前的整体情况，从而实现较好的工作，这样的情况下可以避免出现一些危险。还可以通过5G 网络将其信息传递到调度室，如果出现问题立即安排人员撤离，从而避免一些安全事故的出现。另外，在当前井下辅料运输环境以及变电站和风机等设备在工作的过程中完全可以让机械自行运作，相关人员通过有效的方法可以通过5G获取当前设备的运行情况，还可以利用5G技术对当前设备的运行参数进行设定，从而将对应的数据传输到数据中心，并做好相应的分析后再进行科学管理调度，这样有利于做好各项工作，从而通过5G技术实现管理工作。

3.2 云技术的融入煤矿自动化生产系统之中

现阶段随着我国各项技术的不断出现，云技术已经能够较好地运用在我国煤矿自动化生产之中，具体体现在以下几个方面：①煤矿以及井下信息资源的虚拟化技术，当前煤矿下生产的一些相关信息和虚拟化运作可以作为当前云技术的基础，通过云技术的运用可以实现接口虚拟化，从而代替了原有的物力资源，实现了物力资源的互相衔接，通过当前储存虚拟化和操作虚拟化对当前井下的信息资源进行具体分类。②矿井检测以及数据信息分布管理确保其自身能够构建相应的框架，这样能够确保管理工作能够在相应的环境中运行，其自身的关键点也是当前系统中的重要因素，矿井检测以及相关信息需要做好各项处理，从而确保机制稳定运行，以此实现多任务的模式展开。③煤矿信息的海量存储，在当前煤矿海量信息储存方面，云计算可以实现分布式的形式进行储存，从而实现实时监测，确保相应的信息和地质结构等内容，在具体的使用过程中其自身具有较强的经济性和可靠性，以此保障整体的使用效果。但是由于可靠性是依赖冗余储存实现的，所以如果计算机硬件不达标可能存在一定的异常效果，而通过云计算可以实现该方面的弥补。在具体的通过云平台下的多服务器进行解决，从而满足不同的储存需求，同时确保其自身的可靠性，以此实现井下信息资源的统一管理。

3.3 煤矿机器人的应用以及未来发展趋势

煤矿开采是当前公认的高危行业，其自身的作业环境比较恶劣，很容易出现水灾、火灾以及煤尘、瓦斯爆炸等问题，在这样的情况下也导致一些自动化设备使用受到一定的限制，这也给井下操作人员带来极大的生命危险。为了推动当前机器人的使用，智能化装备在当前危险工序和环节上实现了替代，而且根据当前一些相关内容调整，其自身实现了较好的改善。在2019 年1 月份我国相关监察局颁布了相应的内容，并针对关键岗位和危险岗位做出了重点研究，制作了采煤、运输以及安控和救援五类型机器人共38种，而且并对每个机器人的功能进行了完善达到了基本的要求，从而实现了智能化的采矿作业效果。

关于当前煤矿井下机器人的未来应用应该围绕以下几点展开：①新型功能材料的应用，在当前井下环境中对于机器人的要求较高，在防暴设计上导致机器人的自身体积较大，一些情况下会影响机器人的相关操作，同时也影响当前机器人的性能。为此，针对当前防暴设计方面应该适当地进行调整，采取轻质量的开发，既有保护的作用，又实现轻量化改善。②高效行走方式的应用，在当前煤矿井下及其人的运作形式上大多采用轨道式、轮式以及履带的形式展开，这样的情况下使得其自身的运作相对比较简单，而且功能单一，必须采取固定的形式才能进行运作，因为煤矿下条件比较恶劣，再加之一些地形原因导致可能无法按照要求进行建设相应的行动区域。为此，在当前具体的开展中应该进行改善，通过行走方式的运动机构对其进行改善，这样能够发挥自身的功能与特效，以此确保其整体效果，达到较好的运作模式。

综上所述，我国煤矿行业的发展关乎我国的整体发展，在当前时代的发展下应该重视煤矿行业中自动化和信息化技术的运用，同时还要结合实际情况做好适度的调整，这样有利于将自动化和信息化作用发挥至极致，以此推动煤矿行业的整体发展。相关的科学研究人员应该进一步加强对于自动化和信息化技术的研究，将更多的先进成果投入到煤矿行业中，以此带动我国的整体发展。

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