刘淳元1 屈波2
1.神东煤炭集团设备管理中心 陕西榆林 719315
2.神东煤炭集团高端设备研发中心 陕西榆林 719315
摘要：煤炭是中国的主要能源，在未来相当长的一段时间内，煤炭仍继续占据世界能源结构的主导地位。在当前信息化、智能化革命到来之际，煤矿智能化是适应当代信息工业革命发展趋势、保障国家能源供应、促进煤炭工业高质量发展的核心。围绕智慧煤矿及智能化无人开采的重大技术需求，突破行业共性核心问题，加快智能、安全、高效现代煤炭生产体系建设成为主要目标。
关键词：煤矿；综采工作面；智能化开采
1 煤矿智能化定义
“智能化”是指控制对象具有精准敏感的感知能力、准确的判断和决策能力及高效快捷的执行能力，能够根据自身感知到的信息进行自主分析、判断、决策与执行，并具备自主学习及自主优化能力。智能化应具备以下3 个特征：a) 具备对外界信息的实时感知与实时采集能力；b) 具备对感知采集的信息进行分析、判断、自主学习、自主决策的能力；c) 具备基于自主判断与决策可以自主执行的能力。
煤矿智能化开采是在煤矿自动化开采系统中加入自主学习及自主决策功能，使煤机装备能够实时感知并采集井下环境变化及围岩条件并自动进行控制参数调整，智能感知、智能决策和智能控制是煤矿智能化开采的三要素。煤矿智能化开采的特点是煤机装备具有自主学习和决策的能力，具有自感知、自分析、自控制、自修正的功能，从而实现不同条件下的自适应开采，只有具备自适应开采能力的智能化综采装备才能根据生产环境的实时改变，实现真正意义上的智能化开采，实现在相对有限条件下的无人化开采。其中，自感知是进行条件信息的采集，自分析是对采集到的信息进行实时分析，自控制是基于分析数据自主决策控制方案，自修正是在装备运行过程中不断修改和改善控制参数，实时响应环境变化。煤矿智能化系统构成如图1 所示，即以自动化为基础，应用现代智能理念完成矿山开采信息的精准实时采集、网络化传输、规范化集成、可视化呈现、自动化操作和智能化服务的一种智能化系统。
图1 煤矿智能化系统构成图
2煤矿综采工作面相关智能化开采装置探讨
2.1智能采煤机装置概述
对于智能采煤机装置来说，能够紧密参考采煤技术具体的需求情况，合理设计出多样化的运行形式，达到对联动管控刮板输送机设备和支架有效协调的效果。利用先进的MEMS传感器技术，完成采集采煤机支架运行状况的任务，同时合理预测采煤机具体位置关系计算和运作轨迹的情况，实现闭锁采煤机与其它相关设备有效联通的目的。运用智能采煤机装置，能够以自动的形式，完成煤炭分界的科学探测任务，并结合有关采煤技术，逐渐形成一个系统化的煤矿开采体系。在有关监控中心当中安设一台采煤机远程操控平台，并和采煤机装置的位置监测系统实现通信，以便获知采煤机装置具体的运行方向。
2.2智能液压支架
针对煤矿综采液压支架电液管控系统而言，属于支架生产以后的一个其附属产品，并没有在液压支架结构当中实现引入，后续的相关支架产品应该进行设计之初，便运用到电液管控系统，使支架相应的机械结构、控制器以及传感器等装置实现统一化，降低了支架的成本，达到提高支架自动化能力的目的。在有关监控中心当中安设一台液压支架远程操控平台，把相应的工作面视频、电液管控计算机界面当成主要的形式，并借助支架远程控制台，达到远程管控液压支架的目的。由于煤矿综采工作面液压支架电液控制系统得到了广泛的应用，促使采煤机设备的支架得以自动化。
2.3智能刮板运输机装置
基于加快煤炭输送速度的目的，需要定期检测刮板运输机设备的直线性情况；从采煤机装置的支撑角度来说，应该保证一定的平整性。并且需要针对支架之间相对范围、彼此影响的情况加以管控和测定。以规避下滑上窜作为目的，需要科学分析相关刮板运输机设备的定位情况，并加大智能刮板运输机设备的研发力度。
3煤矿综采工作面智能化开采技术分析
3.1实时管控协议技术
基于达到远超遥控煤矿综采工作面情况的目的，应该尽可能减少传输视频延时的现象，并根据支架和相关采煤机装置的控制要求，使视频端的延时能够维系在40ms当中，由此需要煤矿综采工作面的摄像、传输、图像的解码以及储存的能力更强。由于被较长距离工作面所干扰，对采煤机装置的周边、刮板运输机链条、胶带运输机的出煤口以及工作面支架等位置进行采集，并以视频的形式加以呈现，并对摄像仪自身的容量因素予以考虑，科学利用基于以太网的数字化视频控制系统，达到双绞线传输的方式，无需布线，不过在数字视频系统当中的信号呈现到显示器以前，应该科学完成传输、编码、解码以及数字化等操控任务，由此造成时间延迟超过了200ms，需要对采集、传输以及呈现等环节加以不断改进。
3.2连续生产保障工艺
以确保有关智能机械装置可以在煤矿综采面上实现持续地生产作为目的，应该提高开采煤矿的安全性，一旦出现突发情况，应该有效进行应对。所以，科学运用输送平衡控制技术、防撞技术十分关键。进行智能化采煤技术应用的过程当中，应该对割煤速度加以严格管控，确保安全性，提高整体的效率。通常可以运用摄像仪设备图像采集辨识技术，能够完成采煤情况的监测任务。对于此环节来说，应该避免有关采煤装置间产生碰撞的情况，规避造成降低人为操控安全的不良现象。此外，借助雷达技术和三维扫描技术，能够实现远程监控的效果。
3.3视频监控技术
对于煤矿综采工作面模拟采矿系统而言，主要借助提升虚拟现实技术，进而建立起一个三维采矿环境，实现模拟相关运行技术设备以及采煤过程的目的。利用此系统，可以和相应的操控人员实现一定的互动，并能够穿越全部的空间到达该系统所模拟的所有区间内。依靠此系统，既明确了空间的状态、物体运作的管控，又可以辨识物体，准确输入与处理输入相关信息。这当中，最大的特点为建立了一个与现实十分近似的采掘三维环境，同时借助先进的计算机技术，能够清晰地呈现出采矿的情况，进而获取相关设备运行的相关参数、动态化图像等等，其中包含了相关设备的产能、间距以及时间等信息情况。
3.4记忆采煤技术的分析
为了发挥出煤矿综采工作面智能化开采技术的良好作用，应该在综采工作面中获取对应的采煤区域，实现对采煤工作水平面的合理管控，并加以纵向切割处理。应用煤矿综采工作面智能化开采技术的过程当中，基于弥补技术方面的缺陷，主要运用了记忆采煤技术。要求有关采煤司机科学操作采煤机设备，实现正确地采煤操作，然后借助采煤机智能操作系统准确记录相关数据信息，达到智能化管控的目的。如此，节约了人力资源，应用效果十分明显。
结语
煤矿智能化开采是煤炭产业转型升级和煤炭工业技术改革的核心，煤矿企业务必紧跟信息时代的发展步伐，应用信息技术的成果，将数字化、人工智能、大数据等技术应用于煤炭开采过程中，攻关智能化开采核心技术难题，逐步实现煤矿开采全过程的智能化监控，通过远程监控实现井下少人甚至无人作业，彻底改变传统的煤矿生产方式，使煤炭行业适应信息时代的发展，走可持续发展的道路。
参考文献
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[2]徐光宇.煤矿综采工作面无人化开采技术探析[J].中国高新技术企业,2015(36):143-144.
[3]王玺淦.煤矿综采工作面智能化技术探究[J].内蒙古煤炭经济,2015(01):17+93.