刘活
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摘要：随着“中国制造2025”和“互联网+”的强国政策深入实施，对于能源型企业来说，信息化与工业化的深度融合、促进传统产业转型升级，势在必行。聚焦国家及地方政策导向，加快煤矿智能化发展，实现智能化、无人化运行，是煤炭企业未来的发展目标。基于此，本文针对智能化矿山建设关键技术的初步研究及应用进行探讨分析，以供参考。
关键词：智能化矿山；关键技术；应用
引言
数字化和信息化技术日新月异的发展，促使人类生产和生活迈向新的阶段。随着矿山技术和市场的不断进行转型升级，矿山竞争的核心已经由传统的资源竞争优势逐渐转化为高度信息化、集成化的科技竞争，智能化矿山建设应运而生。智能化矿山以数字化技术体系在矿山的建设及应用成果为依托，通过有机集成矿山信息、自动化及数字化技术体系，将与真实矿山开采与运行等相关活动的各种对象进行智能化表达并应用于各个环节的管理和决策之中，实现矿山的各工序或环节的智能化决策与控制，以达到生产方案优、生产效率高、安全信息化、管理精细化和决策科学化的目的。
1智能化建设规划基本思路
1.1能效验证分析必要性
针对煤炭生产企业来说，往往设备的设计能力要远高于实际应用能力，因此在智能化升级前，计算出以子系统或单机装备为代表的独立生产单元的合理经济运行区间、效率衔接最佳运行区间至关重要，如2个区间之间重叠或部分重叠，则可做到单机装备的智能化升级经济效益最优；若2个区间不重叠，需在智能化升级改造中一并完善设备能效改造，从而才能做到经济效益最优。对于投资建设较早、经历过多次改扩建的大型煤企来说，更需进行重新核算验证工作。
1.2单机装备的智能化建设
整个工艺链条是由若干独立生产单元组成，而针对每个独立生产单元又是诸多功能设备的组合体，因此若实现整体智能化蓝图，则单机装备的智能化就是先行基础。实现单机装备的智能化，理论上智能煤机应该具备以下特征：1）具备深度感知能力。实现智能，感知是基础。不但要做到其本身状态的实时自检、实现功能的质检，还应与上游关联设备运行状态、物料或介质流瞬变信息等，形成一定的工业预判或建立起数据共享机制[1]。2）具备记忆与思维能力。针对记忆的设计需区分设备本身数据积累和实现功能质量数据积累2个主要部分，设备自身运行与状态数据是为设备全寿命周期管理和故障诊断预判体系服务的；实现功能质量数据则是为工艺调整的智能决策服务的。针对思维能力，则是最基本的预判分析能力，也是核心需求。不但要预判设备的运行状态及故障并分析应对的处置策略，还要提前预判上游物料及介质流变化并分析应对的生产策略。3）具备行为决策能力。对于基本的思维预判分析结果，在充分验证复核后，必须得实际解决问题。针对设备本身的运行状态出现偏差，必须采取对应闭环纠偏调节；针对设备本身故障，得按照故障等级采取对应的紧急保障措施；针对上游物料及介质流变化，得提前调节对应的工艺参数保证功能质量。在行动方案得到有效决策后，对应的执行机构应该快速有效的得到监督执行，进而才能达到预期效果。4）具备自学与自适应能力[2]。设备的固定功能容易实现，但后期的特殊情况则较为复杂。在智能化实现之前基本都是人为决策，虽然过程控制不一定精准，但也不易出现生产质量等其他问题，智能化实现之后在无需人为干预的情况下，如出现特殊情况就必须得要求其实现类人脑功能，自动修改工艺参数以改进过程控制，使得质量控制范围达到最佳或至少是容许范围内，并做到设备安全可控，甚至在该类似问题再次发生时必须自动识别并有效从容应对。
1.3多机装备的智能化协同
在单机装备实现智能化的基础上，需进一步有效开展独立生产单元的集成整合，因此建立健全相关标准体系、开发智能一体化管控平台等相关工作，将是实现多机装备智能化协同的宏观要求。当然，受单机装备智能化升级进程的制约，相关标准体系的建立和智能一体化管控平台的开发等相关工作，一般将会与其同步开展并配合实施。在平台建立、智能单机装备之间形成互联互通关系的同时，关键问题是怎么协同，这里就涉及到了“智能决策”的问题，只有真正意义上的智能决策或智能辅助分析决策有效应用的情况下，才能真正做到一键智能化生产的终极目标。因此，“智能决策”必将是多机装备协同的核心所在[3]。
1.4智能装备与智能机器人的定向开发
以上智能化升级蓝图构架，只是围绕生产工艺主链条的一些措施及方案，通过不断完善实施，实现原有固定司机岗位及各级调度指挥岗位的无人化。在实际生产中，这部分岗位人员虽然重要但占比并不是很高。因此，在加紧建设智能矿山主构架的同时，还要不断完善配套主工艺链的其它子模块及辅助生产模块的智能化建设工作，要将整个工业作业环境均纳入到统筹考虑范围之中，将原始的点巡检、各类配套主工序的准备型作业、补给、定期或不定期的处置型作业、环境保持，甚至部分有固定流程式的检修作业，均应不断探索并完善其智能化水平，在解决好相关问题后，才能真正做到区域无人或少人化作业[4]。在具体实施过程中要按照实际需求，逐步配置或定制开发智能采矿装备及采矿专用机器人，逐步实现将重复性高、作业量大和风险性高的作业工序，利用人工智能来进行替代，从而在降低既有职业病及人身伤害风险同时，进一步做到减员增效。
2智能矿山建设需攻坚的关键技术
（1）采煤机自主割煤技术，特别是煤岩识别、采煤机与液压支架数据交互、机器人巡检等技术。（2）连采机自主割煤技术。特别是连采机定姿定位技术需进一步优化，实现连采机自主生产，提升巷道掘进工程质量和掘进效率。（3）移动设备人员接近探测技术。在掘进工作面移动设备上加装360°全景影像辅助识别设备，当监测到掘进设备周围有人员接近时发出警报，避免人员伤害。（4）无线传感技术。如设备无线温度、振动等状态监测技术，工作面环境无线监测技术等，以减少人员工作量，保证现场作业安全。（5）智能油脂集中润滑、集中加油技术。根据油位、油压、油质等监测数据，实现自动加油或注油，减轻现场工作人员的劳动强度。（6）井口智能安检技术。通过建设安检系统实现人员和车辆管控、车辆重点部位识别、下井人员和车辆记录、车辆闯红灯拍照记录等功能。（7）梭车无人驾驶技术。在梭车上方安装激光雷达，基于先进算法，实现梭车自动定位、自主建图、路径规划。中央控制器不断采集角度传感器、速度传感器、堆煤传感器、人体感应传感器数据，对数据进行分析处理后发出控制指令至执行系统，实现梭车接煤、运煤、卸煤各环节自动运行[5]。
结束语
针对大型矿山类企业的智能化建设，提出了智能矿山建设规划思路及建议，智能化升级将是一个长久的持续改进的过程，并不是一次达标验收工程。在各大矿山企业经历智能化升级的漫漫长征路之后，终将实现单机装备智能、相关联的多机装备智能化协同、智能决策的无人或少人化生产最终目标。
参考文献
[1]鲍永生.特厚煤层综放工作面智能控制关键技术研究[J].煤炭科学技术,2020,48(07):55-61.
[2]郑海山.智能矿山架构设计和关键技术应用[J].中国煤炭工业,2020(02):58-60.
[3].智能矿山研究院：建设智慧矿山领域大型开放平台[J].中国煤炭工业,2019(09):25.
[4]崔亚仲,白明亮,李波.智能矿山大数据关键技术与发展研究[J].煤炭科学技术,2019,47(03):66-74.
[5]韩建国.神华智能矿山建设关键技术研发与示范[J].煤炭学报,2016,41(12):3181-3189.