郑东旭
国家能源集团神东柳塔煤矿 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017200
摘要：近年来，我国的煤矿建设的发展迅速，煤矿信息化建设从综合自动化、数字化向智能化、智慧化发展，通过在井下安装不同类型的环境、设备的感知和计算设备形成智能环境，地面也融合监测数据形成了重大灾害预警平台。但是，在煤矿智能化的过程中，作为主体的人却很少被涉及，井下人员之间、井下人员与地面人员之间以及人员与重大灾害预警平台之间无法实现互联互通，煤矿中人员远程交流需要通过有线电话或“井下小灵通”，无法做到实时联通和全员覆盖；各传感器直接把数据传输到重大灾害预警平台中，井下人员却无法获取附近的监测数据；重大灾害预警平台中的数据也是发送给相关管理人员，不能发送到井下人员。
关键词：煤矿井下人员；智能化平台；研究
引言
煤矿井下作业环境恶劣，国家对煤矿的安全生产尤其是煤矿工作人员安全极其重视。煤矿安全生产离不开煤矿的自动化、信息化和智能化。利用现有的先进技术实时跟踪矿工井下工作轨迹、监测矿工安全健康状态，对煤矿安全生产和抢险救灾具有十分重要的作用。目前国内外对煤矿井下人员状态监测的研究很少。煤矿井下人员跟踪的主要技术是人员定位技术。我国煤矿多采用射频识别技术来进行井下工作人员定位，但只能确定一个大概区域，无法精确定位。近年来，随着无线传感器网络的发展，煤矿井下越来越多地将其用于人员精确定位。国内外研究人员提出了很多基于无线传感网络的定位算法，主要有基于到达时间（TOA）的定位算法、基于到达角度（AOA）的定位算法和基于接收信号强度指示器（RSSI）的定位算法。
1煤矿井下人员智能化平台
1.1增强现实显示
增强现实技术（AugmentedReality，简称AR）是一种在显示设备中呈现真实环境并叠加由计算机生成的虚拟信息的视觉技术，使用者既能直接看到现实环境，又能看到计算机产生的虚拟信息，这些信息附加在现实环境上，并随着现实环境在视野中的变化（位置、角度、光照等）而变化。通过矿用智能设备的AR显示功能，井下人员既能直接看到真实的工作场景，又能看到当前工作场景中的环境信息（瓦斯浓度、一氧化碳浓度等）和设备信息，达到在不影响视野的情况下，为使用人员提供可视化智能信息。
1.2人员定位
矿用智能设备使用井下无线基站+蓝牙标签的方式实现人员的精确定位，同时把定位数据传输到地面服务器和其他矿用智能设备中。（3）虚拟导航在确定人员位置后，用户输入目的地，系统通过虚拟指引路线、虚拟路标、指示牌等方式提供导航功能。（4）环境信息显示矿用智能设备通过AR方式实时显示人员当前所在位置以及当前区域的环境监测信息（瓦斯、一氧化碳、温度、顶板压力等）。环境监测数据由区域内的各传感器提供。当行走在危险区域，比如采空区、冒顶区域，会出现虚拟警示牌、警示音等，提高员工的警惕性。（5）信息推送管理人员可以使用软件平台推送文本、语音、视频信息给矿用智能设备，设备收到信息后自动展示给佩戴人员，其中文本信息还会转换为语音。信息推送可以选择某些人员，也可以发送给全部人员。（6）语音通话通过SIP协议接入到煤矿中的无线通信系统中，实现随时随地随需进行交流沟通。为每个矿用智能设备分配一个号码，设备注册到无线通信系统中，通过这种方式实现矿用智能设备之间、地面与矿用智能设备之间的语音通信。（7）视频传输矿用智能设备配有摄像头，可以不间断地录制视频，保存在设备的存储卡中。在矿用智能设备通过WIFI连入井下环网后，可以把实时视频推送到地面服务器中，地面管理人员可以查看这些实时视频，对指挥生产、事故救援有重要意义。
2煤矿井下自动综采技术的应用分析
如前所述，对煤矿井下自动综采系统构成及作业要点均有了一定程度的了解。而从煤矿井下自动综采作业效率及质量提高角度考虑，还有必要掌握煤矿井下自动综采技术的具体应用要点。总结起来，具体应用要点如下：（1）防片帮自动控制技术应用。基于煤矿井下自动综采作业开展期间，因受到煤层应力路径效应的影响，采煤机会导致煤壁发生滑移失稳及拉裂破坏隐患，进一步导致片帮出现异常的状态。经煤层在受力期间出现的“拉裂-滑移”机理知晓，如果能够使片帮异常得到有效避免，有必要合理控制煤层拉裂及滑移失稳等安全隐患问题。在实际预防控制工作开展过程中，需实时监测液压支架的初撑力，保证综采期间支护压力的稳定性，避免顶板发生下沉问题；与此同时，需自动压力监测支护的护帮板，保证护板上具备充足的支撑梁与护板面积，使空帮问题的出现得到有效避免；如果有片帮情况发生，则需及时调整护帮板的支护状态，使防护效果得到有效增强。要想使综采作业的防片帮控制得到有效实现，需将采煤机与液压支架的联合运行控制作为核心控制要点，实时监测采煤机与液压支架基于运行期间的位置状态，然后以不同编号的液压支架和采煤机之间的位置关系为依据，对各液压支架基于采煤机附近护帮板的收放状态加以控制，使液压支架的跟机自动调整得到有效实现。此外，考虑到防片控制的精准度，通常需使用对一级护帮板、二级护帮板分开控制的方式，分别落实行程控制、压力控制，保证基于综采作业期间，煤壁可以及时得到支护，使片帮异常的发生得到有效预防控制。（2）综采面底软自动控制技术应用。基于综采面底板硬度比较差且软弱的地面，液压支架的支护状态会在综采作业逐步进行的情况下不断发生变化。传统作业模式下，主要通过人工定时的模式，确定、调整液压支架的支护状态，效率低，且易发生支护失稳的情况，进而易使综采作业出现比较大的安全隐患问题。所以，针对硬度比较差的综采面，需采取模拟人工智能化处理的模式，然后实施自动化控制处理。一方面，针对不同底板硬度条件下的支护调节情况加以明确，使人工记忆支护逻辑得到有效形成[6]。另一方面，基于综采作业开展过程中，需分析支护区域的底板硬度，对相对应的记忆支护逻辑进行有针对性地设置。此外，考虑到液压支架基于软地面的灵活性得到有效保证，需基于支架移架期间对降架时间、移架步距时间、拉长移架时间延长，从而使液压支架基于调整期间出现不稳定性的情况得到有效预防控制。此外，在对液压支架的移架流程进行简化处理的基础上，可以使液压支架基于移架与支护期间出现的不稳定性问题得到有效解决。
结语
本文针对煤矿中井下人员智能设备缺乏的问题，设计了矿用井下人员智能化平台，并分别从矿用智能设备和智能化管理平台两方面进行了详细描述。矿用井下人员智能化平台使井下人员加入到矿山物联网中，为井下人员提供了安全保障，同时为生产调度和防灾救援提供了技术保障。
参考文献
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