关于煤矿智能管控一体化技术研究.pdf

智能制造技术关于煤矿智能管控一体化技术研究胡晓健（冀中能源股份有限公司章村矿，河北邢台0 5 40 0 0）【摘要】随着社会经济的高速发展，科学技术与互联网信息技术已经高效运用在各个行业与领域中，促使着各行各业的生产工作都朝着数字化方向发展。从目前来看，省内煤矿正在大力推进智能化建设工作，但存在着基础理论研究滞后、技术标准与规范不健全、平台支撑作用不够、技术装备保障不足、高端人才匮乏等问题。因此，文章就智能煤矿管控一体化技术发展应用进行全面分析，旨在强化科学技术认知，从而进一步强化煤矿智能化技术的创新发展应用。关键词：煤矿智能化；智能管控一体化；数据融合技术；5 G技术中图分类号：TD40DOl:10.12147/ki.1671-3508.2023.10.061Research on Integrated Technology of IntelligentManagement and Control in Coal Mine(Jizhong Energy Co.,Ltd.,Zhangcun Mine,Xingtai,Hebei 054000,CHN)AbstractWith the rapid development of social economy,science and technology and Internetinformation technology have been efficiently applied in various industries and fields,promptingthe production work of all walks of life to develop in the direction of digitalization.From nowon,coal mines in the province are vigorously promoting intelligent construction work,but thereare problems such as lagging basic theoretical research,imperfect technical standards andnorms,insufficient platform support,insufficient technical equipment support,and lack of high-end talents.Therefore,the article carries out a comprehensive analysis on the development andapplication of intelligent coal mine management and control integration technology,aiming tostrengthen scientific and technological cognition,so as to further strengthen the innovative de-velopment and application of intelligent coal mine technology.Key words:intelligent coal mine;intelligent control integration;data fusion technology;5Gtechnology文献标识码：BHu Xiaojian1石研究背景2020年国家发改委、国家能源局等八部委（局）联合出台关于加快煤矿智能化发展的指导意见（发改能源 2 0 2 0 2 8 3 号）（简称“国家指导意见”），国家八部委指导意见指出，煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学模具制造2 0 2 3 年第1 0 期习、动态预测、协同控制的智能系统，实现煤矿开拓、采掘（剥）、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等过程的智能化运行。2火煤矿智能化建设目标随着煤矿井下巷道的不断延伸，矿井生产环节中的生产系统、运输系统、排水系统、供电系统和通风系统都越来越复杂，开采成本也越来越高，对煤矿的规.193智能制造技术划设计、安全管理和生产管理工作都出了更高的要求 2 。智能化矿山是建立在矿山数字化基础上，能够完成矿山企业所有信息的精准采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化操作和智能化服务的数字化智慧体。3智能管控一体化在煤矿管控中的作用煤矿发展的进程从人力矿山、机械矿山、数字矿山，而今到了智能矿山的阶段。智能化矿山是将工业物联网、大数据、人工智能、5 G等技术与煤炭开发利用深度融合，从而实现煤矿采掘、运输通风、设备安全管理等全过程智能化运行。而如今的煤矿管控基于煤矿的生产数据，不仅涉及在采掘、运输、通风、设备等生产的全过程管控，也涉及到人、财、供、销等各个方面。将生产过程数据及企业管理的各个方面，按照统一的标准和规范一体化管控，实现对煤矿机电设备、安全监测信息及企业综合效能分析等，对煤矿的发展有着重要含义 3 。4数据融合技术平台在煤矿安全监管和决策中的应用4.1网络和中心端硬件架构网络架构依托集团公司核心园区网，实现多系统数据实时性的互联互通，在ISP服务商提供的MSTP专网上实现数据的融合汇总。在中心端布置数据采集服务器、WEB服务器、数据库服务器、网络交换机、防火墙等，实现各项业务存储、分析、报警、历史记录查询、通知(通报)发布等 4。4.2实现功能(1)水文监测上传和视频联网。通过安装在井下的压力传感器、水位传感器、流量传感器等，将采集到的压力、水位、流量等信息通过井下分站经由数据线传到井上机房主站服务器，通过布置在机房的上传服务器将有效数据传到集团，再由集团传到市局、省局，煤矿视频监控系统实时联网通讯。(2)调度管理。基于开发平台进行开发，系统要求包含多个模块：基础信息管理、生产数据查询、计划管理、日常汇报、日常办公、统计报表、生产报表管理等模块，系统制订统一的生产管理数据标准,要求为其他系统对接预留统一接口，满足门户及相关系统的调用。(3)经营管理。煤产量汇报；综掘生产情况汇报；综采生产情况汇报；品种煤产量汇报；外运运量汇报；销量汇报；库存汇报；重点工程、防汛工程和检修工程。194：(4)安全监控。要求实现对煤矿井下甲烷、CO、CO2等传感器的状态值进行实时监测，通过传感器类型、地点和实时监测值更加准确地筛选想要监测的传感器信息，当发生报警时，要求快速与下级单位（煤矿）进行沟通。4.3平台特点（1)采用模块化设计，可以根据不同用户的业务需求，生成相应功能的模块。(2)平台不仅可以监测瓦斯、风速、断电、开停、水文、地质、人员、视频等与安全相关的数据，还可以实时监测井下各种模拟量、开关量、控制量、调节量、计数量、累积量。(3)根据省、市、集团、矿系统管理员不同职责设置相应的权限。(4)数据集中存放，采用多种形式的数据备份，重要数据的日志备份，支持动态压缩存放、定时处理、断线数据重发等功能。(5)可操作性强，界面友好，全部为中文界面，并有完善的使用文档及在线帮助。(6)数据采用列表、曲线、报表等多种方式进行显示。(7)数据接口采用统一规范的数据通讯协议，网络联结遵循下级用户服从上级用户、上级用户提供数据格式与传输技术的原则，数据实时传输。5基于5 G技术应用的智能煤矿建设当前5 G技术正处于发展的初期，智能煤矿建设还需要不断加大科研力度，充分结合煤矿生产实际和智能煤矿建设需求，科学合理地推进5 G通信网络部署。5.1井下生产远程监控基于5 G技术的应用，为煤矿管理提供有效的支持，能够针对各种传输技术和功能网络进行有效整合，最终基于统一核心网络实施控制，解决传统工业设备之间难以进行互通互联的困境，使管理层及技术人员能够直接与煤矿现场生产进行有效对接,能够保障改进措施的统筹兼顾，切实提高煤矿生产的管理效率。5.2智能巡检机器人发展基于5 G技术的支持，能够有效解决智能巡检机器人对低延时实时通信方面的需求，综合利用高清摄像仪、红外热成像仪、气体检测仪等，能够针对煤矿生产线进行智能巡检，解决传统人工巡检面临的安全性问题。从当前技术发展动态来看，智能巡检机器人主要适用于变电所、水泵房、主运输强力皮带机等相对较为固定的场所，可以完成智能执行任务、实时数据模具制造2 0 2 3 年第1 0 期智能制造技术传输、可视化识别、多点智能巡航、无轨行走等任务。5.3王环境监测与安全预警基于传统的4G、WI F I,传统煤矿所采用的环境监测与安全预警系统只能针对环境参数进行采集，同时分析人员位置，且传输的效率较低，不能满足高顿率、高画质的传输需求。5 G技术的应用，主要是通过边缘计算服务器来针对影响数据进行分析，然后通过视频图像算法实施动态分析，以此针对煤矿环境、安全等实施控制与预警。6煤矿智能化技术发展建设中遇到的问题6.1煤矿数字化发展建设标准问题煤炭生产是一个非常复杂的系统工程，受煤炭资源赋条件、地质条件影响很大，同时受到各矿井开采强度、生产工艺、服务时间等方面的制约。煤矿智能化发展建设很难达到一个统一的标准。就省内两大集团（冀中能源、开滦集团)情况来看，大部分矿井开采时间比较长，一部分矿井后备资源不足，地质条件复杂，水、火、瓦斯、顶板等灾害威胁较大，有些矿井工作面储量小、边角煤多，不适应自动化和智能化开采的条件，推进煤矿数字化和智能化发展建设难度很大。6.2煤矿数字化发展建设资金问题煤矿数字化项目建设需要投人大量的资金，我单位大部分所属煤矿投产时间相对比较长，开采年限长，由于历史原因，在推进数字化发展建设过程中，需要对生产系统的环境、工艺、装备进行大量的技术改造，所需投人资金很大，同时我单位老矿井多，负担重，推进煤矿智能化建设资金问题突出。6.3煤矿数字化发展建设人才问题煤矿智能化建设专业人才严重缺乏。随着煤矿生产从机械化一自动化一信息化一智能化不断进步，相比传统的依靠大量人力管理和操作设备的煤炭生产方式，煤矿智能化更强调设备的自动、智能化运行，对管理和操作人员提出了更高的、更专业的要求。原有管理技术人员和操作工人不能满足新设备和新工艺的要求，引入并培养懂管理、精通专业的技术人员，能够掌握操作使用和维护的技能人才刻不容缓。6.4相关技术层面的问题(1)多系统数据共享融合问题。虽然省内煤矿近年来两大集团主要矿井都已经构建了安全监测、矿井供电和排水、主通风和压风、地质信息和提升运输等方面的自动化和信息化平台，但实现了各系统数据融模具制造2 0 2 3 年第1 0 期合共享的矿井比较少，大部分矿都还处于条块数据分割状态，没有完全实现数据和信息共享，还存在信息孤岛问题。各主要矿井建设加紧大数据融合管控平台是煤矿智能化建设中需要解决的技术问题之一。(2)快掘和综采工作面自动化水平普遍较低。实现采掘工作智能化是煤矿智能化建设的重要环节，也是智能化建设技术难点。此外，掘进工作面智能化设备的成熟度不足，据考察了解，现有智能化掘进设备使用效果不是非常理想。7煤矿智能化发展建设的建议针对河北省煤炭行业给出的省内煤矿在智能化发展建设中的问题，经过调研分析，提出以下建议供参考。其一，结合省内煤矿实际情况，煤矿企业认真学习国家部委和省各部门的意见，做到因地制宜、量力而行。国家能源局已组织有关专家提出智能化煤矿验收管理办法（试行）的征求意见稿，可对照试行办法，对照所属煤矿的实际情况，对标分类，精准施策。优先选择基础条件好的大型煤矿建设智能化示范矿井和数字化示范企业。其二，人才引进与培养方面。充分发挥企业培训中心、大师工作室等机构加强有关煤矿智能化方面的培训，提高现场管理人员和操作人员对新知识和新技术的掌控水平。其三，技术创新层面建议。省内外合作开展煤矿智能化相关技术创新项目研究，研发适应本省内煤矿生产条件的煤矿智能化技术和装备。综上所述，本文通过对智能煤矿管控一体化技术发展应用进行全面分析，进一步强化科学技术认知，从而拓宽了煤矿智能化技术的创新发展应用渠道，为以后大型企业稳健运营提供有力保障。参考文献1河北省煤炭学会.2 0 2 1 年河北省煤矿智能化发展调研报告 J.煤矿智能化发展学术会议文集,2 0 2 1(1 0):1 6.2 马龙.基于仿真模式的智能矿山管控一体化系统构建与应用 J.电子制作,2 0 2 1(1 0):3 6 3 7.3 陈杰.智慧煤矿管控一体化平台系统研究 J.煤矿安全，2022,53(04):129 134.4 马亚楠，杨韬，田立勤.基于多源信息融合技术的煤矿作业环境参数分析 J.华北科技学院学报,2 0 1 7,1 4(0 2):9 0 9 6.作者简介：胡晓健，男，1 9 8 9 年8 月生，汉族，河北邢台人，本科，机械工程师，研究方向：机械。（收稿日期：2 0 2 3-0 6-1 7)DMM.195