王瑞林 李明星
国家能源集团乌海能源有限责任公司老石旦煤矿 内蒙古 乌海市 016033
摘要：随着国家矿山安全监察局综合司“关于支持鼓励开展煤矿智能化技术装备研发与应用的通知”[2021]59号要求，基于此，本文针对煤矿企业中的煤矿智能化建设的方面进行阐述，并对这种技术的发展前景进行展望，希望借此可以提高煤矿企业中对智能能化中认识能力。
关键词：煤矿智能化建设 集中控制技术 应用与发展
前言：煤矿企业作为传统产业，多年以来，生态环境、生产安全等问题，一直被外界持续关注；面对难题，“十四五”规划建议中明确指出，要在下一个五年“有效遏制矿山等重特大安全事故”，矿山行业自身也充分意识到智能化发展的重要性，随着采矿业智能化转型进程走深走实，整个行业的智慧程度进一步提高，大数据、云计算、物联网等技术将在采矿业迎来更广阔的前景。
1煤矿企业智能化建设现状
以往的煤矿企业开采，都需要人工不断的对设备进行控制才能实现自动化。但是随着在煤矿智能化建设，充分的融合了信息化技术与计算机技术后实现完全自动化；煤矿智能化就孕育而生，使得在煤矿企业生产中，不仅提高了生产的效率、降低安全隐患问题、并且在“共享平台”的数据的控制下，设备能够自动的对运行情况进行检测，及时的发现故障，有效的监督和控制机电设备平稳运行。
与此同时，随着煤矿智能化的建设，煤矿的智能化运行能力将会得到一个质的飞跃[1]。按理说现在煤矿企业的信息化程度并不低，因为煤矿涉及庞大的体系，开采、监测、机械、运营等等环节均已有长期且成体系的信息化应用，已应用大量的传感器技术，机器作业情况能够通过各种仪器仪表实现远程监控，大型开采单位的设备运维已经有专业的信息化系统和软件支持。从技术层面来说，以往的矿山信息化主要依靠光纤传输，带宽有限，承载功能少，限制了进一步智能化的程度。企业也多采用传统服务器集群的建设管理模式，而且各部门信息化系统分立，数据庞杂而分散，“信息孤岛”严重，已经不适应新时代更高的发展要求。
针对智能化建设过程中突出的信息孤岛问题，很多煤矿企业在系统融合上下足了功夫。首先是打通各子系统的数据传输，实现数据共享。其次建设数据服务平台，将所有数据收集到数据云上，并进行数据治理和过滤，使其与物理体系融合，以此支撑矿井日常经营管理的高效运转及运营的全面管控，将企业物联网、大数据、视频、统一通信、GIS等基础平台及各个应用的服务、消息、数据实现统一集成适配以及编排；通过云提供的全方位集成使能服务，还可以针对煤矿特殊的应用场景，将云、AI、5G等技术和行业知识充分结合。通过AI算法和行业知识结合，可能精确定位到煤运输的各个环节；还可打造基于工业互联网架构的智能化综合集控平台，解决了系统互相独立，互不联动的问题，实现了煤矿企业的智能化生产、透彻化感知、可视化管理、数字化决策，一方面将工人从恶劣环境中解放出来，另一方面也让他们在矿区的工作生活更加便捷，把操作工人从危险、恶劣的环境中解放出来，实现了危险工作面少人、无人化的具体应用，保障了整个矿山的安全。
煤矿作业场景特殊，很难应用普遍性的智能化方案。煤矿全天候作业，矿山智能系统需要保证高强度下的高稳定性。然而，井下尤其是深井（深度超过几百米）作业环境带来的坍塌、瓦斯、粉尘和有毒有害气体等的排放又为智能系统提出了苛刻的监测需求。
2煤矿企业智能建设的具体应用
2.1应用到矿井安全监督和控制方面
在煤矿的生产过程中，安全问题是最为关注的，特别是在井工煤矿，出现安全事故的几率较高，现急需采用有效的方法将安全问题进行控制。因此，煤矿智能建设必更加势在必行了。
特别是智能感知超前预警的应用；智能识别重点环节，关键岗位，主要区域的人员三违，设备故障，环境异常监测，并在调度大屏、手机终端、显示屏、PC端予以展示，同时建立风险大数据分析模型，构建风险预防机制，实现安全风险事前预警。对于警示设备联动报警的使用，当发生异常时，触发与井上、井下警示设备联动报警，同时，将对异常事件处置任务下达至移动端，跟班领导、岗位工可通过移动端实现异常事件的接收、处置管理，实现安全风险事中处置，构建感知+分析+预警+处置+决策的异常处置机制。
2.2应用到煤矿的开采过程中
煤矿的开采，以井工开采为主，这不仅浪费人力且在工作时长上耗费也长。而采用自动化集中控制技术，就能够很好的提高采煤的效率，如在采煤的设备上，传统的工人操作很难保证操作的精确性，容易引发煤矿塌方的安全事故；实现采煤设备自动化之后，设备就能够智能化地运行，对于不同环境的煤矿开采能够自动选择合适的方式，提高了采煤的精确度。期望通过此次煤矿智能化的建设，最终能够实现“让煤矿工人可以穿西装打领带上班”，智能矿山的本质应该就是工业互联网，通过打通煤矿所有环节的信息流，实现无人化、智能化、让“挖煤卖煤不见煤”。
2.3应用到煤矿运输系统中
煤矿运输是开采过程非常重要的一环。特别在实际的煤矿生产中，会出现大量的煤炭堆积情况，使得在成品煤出现之后，很难第一时间对其进行运输；而将煤矿机电设备自动化集中控制后，可以增强各个环节之间的沟通情况，如在煤矿运送到履带上时，设备就能自动的提醒工作人员，使得工作人员能够提起对成品煤进行安排，提高煤矿的运输能力。
此外，自动化集中控制技术还能够优化煤矿运输过程中的流程，让煤矿运输更加的顺畅，在以往的煤炭生产和运输工作之中，相关单位由于调度和规划难以面面俱到，因此不可避免地出现产品运输困难的问题，而通过进行自动化集中控制技术的应用，可以实现依托相应系统来对运力进行系统性分配的目的，保证运输的有效性。引入AI技术后可以实现了“安全生产”和“降本增效”的综合效益：对皮带运行过程中堆煤、异物、跑偏进行智能识别，通过异常消息及时精准推送皮带集控人员、皮带沿线巡检人员、联动皮带集控系统，实现皮带沿线无人值守，有人巡视的智能模式；对综采工作面采煤机割煤时滚筒与护帮板相对位置状态、刮板输送机缺刮板断链、机头堆煤等设备运行状态，煤壁片帮、顶底板变化、瓦斯浓度变化等环境变化状态、人员违章作业进行实时智能感知，通过异常消息及时精准推送顺槽集控中心人员以及联动综采工作面设备集控系统，实现基于工作面异常状态感知结果的智能协同控制。同时，也能通过人工智能带来的自动感知、自动决策和自动控制的能力，减小各作业场景的用工人数，实现了煤矿井下的作业本质安全。
2.4在煤矿矿井提升中的运用
提升机是煤矿企业中常见的一种设备之一，长期以来，这种设备都是采用人工进行控制，操作繁琐，并且很容易因为人员的操作不够谨慎，而出现事故。随着煤矿机电设备自动化集中控制技术的发展，现目前的煤矿矿井提升机也能实现自动化，使得在设备中的滚筒和提升驱动得到有机的融合，更好的满足于煤矿的开采需求。并且在自动化集中控制技术引入到矿井提升机中后，很好的优化了提升机的内部结构，使之结构更加的简单，操作更加的方便。除此之外，在设备运行过程中，全部依靠数字化技术的融入，最大程度上提高了设备的安全性，如在运行过程中，能够随时检测设备是否正常，出现故障之后能够及时的报警，提醒相关维修人员对其进行维护。从以往的工作之中来看，针对设备故障进行检修和维护将造成企业生产效率的大幅降低，尤其是在相关设备故障在短时间内难以精确定位的情况下，必须进行停机和反复检修等一系列工作，而通过对煤矿机电设备自动化集中控制技术的应用，能够实现对机电设备故障的精确定位，从而缩短维修和保养时间，防止在相关工作开展的过程中，由于设备故障问题而为企业带来不必要的损失[3]。
3煤矿智能化建设发展趋势
随着煤矿智能化矿山的建设，也逐渐被相关企业引起重视，要求实施智能开采，推动传统产业向高端化、智能化、绿色化转型，智能化技术装备是煤矿智能化建设的重要支撑和关键环节，各单位以加快推进新一代信息技术与煤炭产业融合发展为目标，以建立健全智能高端技术装备研发与应用体系为着力点，进一步解放思想，创新举措，加强协同，大力实施创新工程和首台套示范应用工程，不断提升煤矿智能化技术装备国产化、成套化水平，为煤矿智能化建设提供有力保障。
煤矿智能化建设拥有着程序化、智能化、信息化、高效化等特点，能够大大的提高采煤的工作效率，是目前在煤矿开采过程中广泛使用的一种技术。相比与传统的煤矿机电设备，自动化集中控制技术能够最大程度上缩减对人工的使用，为煤矿企业减低生产成本；减少在采煤过程中的密集设备使用，使得各种机电设备在构造上更加的简单，操作也更加的方便[4]。
在引入信息化技术之后，自动化集中控制技术拥有着高度的智能化，能够实时的对所有分散的机电设备进行检查。在发展过程中，有的自动化集中控制技术能够对一些简单的故障自行处理，大大的保证了机电设备的安全性，降低了故障发生的概率，更好的为煤矿企业创造出更多的经济效益，解决煤矿行业当前最关心的诉求“安全，少人无人，效率高效”等问题。
以现在煤矿智能建设的“网、云、平台”对智能基础设施支持，助力煤矿设备和应用实现智能化。以云为载体，基于人工智能机器视觉、图像识别等技术，通过云提供的一站式AI开发组件、边缘计算服务、云上数据服务等，打造“煤矿大脑”解决方案，实现对煤矿生产的采、掘、运输、人员作业等多业务场景视频监控数据和物联网数据的智能分析，满足煤矿井下生产安全监控要求。
解决煤炭行业井下传统视频监控手段多场景甄别困难、人力成本高、时效性差、工作过程无法追溯、异常数据无法量化的管理难题，提高了井下视频监控的精准化、智能化水平，助力煤矿企业构建“事前预防-事中控制-事后分析”的安全管控机制，为煤矿安全生产提供了坚实的保障。
通过构建视觉、听觉、语音多维度作业场景分析模型，煤矿大脑在智能矿山典型的应用场景包括智能探放水管理、智能瓦斯抽采管理、智能皮带监控、智能井下巡检、智能三违监测、综采面智能监测与保护等，对煤矿生产过程各类场景中人的不安全行为、物的不安全状态进行实时监测预警，驱动煤矿安全生产管理。
结语：
综上所述，煤矿企业智能建设随着进入全新历史阶段，也面临着产品价格、生产成本、作业安全、从业人员等诸多挑战，发展智能化、无人化开采技术，建设智能矿山，是我国资源开发、开采的必然选择。煤矿智能化不是某几项先进技术的简单组合应用，也不是各个分系统智能化的拼凑，而是新一代信息技术和煤炭开发利用的有机融合。目前，行业正在着力打造开放合作的煤矿智能化发展生态，从技术装备、标准、人才、管理、工业互联网平台等多个方面协同推进智能化发展。但是在我国对此项技术的研究上，还是需要加强力度，早日出现我国自主生产的自动化集中控制技术，掌握技术的核心，以此来提高我国煤矿企业的综合竞争力。
参考文献：
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[3]王学文,谢嘉成,郝尚清,李娟莉,杨兆建,任芳,暴庆保.智能化综采工作面实时虚拟监测方法与关键技术[J].煤炭学报,2020,45(6):1984-1996.
[4]杨洁. 智能控制技术在煤矿机电设备中的应用——评《煤矿井下智能设备电气控制实用技术》[J]. 矿业研究与开发, 2020.5.6.