露天煤炭技术中的自动化与智能化应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 18 日 作者简介：张勇（1982），男，汉族，河南正阳人，研究生，高级工程师，研究方向为露天煤矿安全生产管理。-93-露天煤炭技术中的自动化与智能化应用研究 张 勇 新疆圣雄能源股份有限公司黑山煤矿，新疆 吐鲁番 838100 摘要：摘要：伴随着我国工业不断的发展和进步，煤炭的利用率在不断的逐年上升。但传统的露天煤炭开采的方式已经不再适用于现如今的社会发展，不仅如此，传统的露天煤炭开采方式还存在着诸多的问题，例如环境污染、资源浪费等等，除此之外还存在着许多的安全隐患。为了这些问题在一定程度上得到缓解，自动化智能化开采技术的应用逐渐受到广泛的关注。而本文正是分析了露天煤炭技术自动化智能化的应用，并对其面临的挑战进行了一系列的论述。关键词：关键词：露天煤炭；自动化；智能化 中图分类号：中图分类号：TD82 0 引言 现如今，伴随着我国科技水平的不断上升，智能化和自动化被广泛的应用到各行各业，而对于煤炭行业来说，特别是露天煤炭的开采，自动化和智能化技术的应用也越来越广泛。随着社会水平的不断提高，传统的煤炭露天开采技术已经无法满足于现状。除此之外，还伴随着很多问题，不仅仅是煤炭开采的效率、施工人员的人身安全也无法得到良好的保障，因此自动化与智能化在露天煤炭开采中的优势就具有了非常重要的意义和价值。在露天煤炭的开采过程中，自动化技术可以对整个开采过程进行全面的监控和数据分析，并能把数据分析的结果进行一系列的处理和应用。这样能够很大程度的实现对煤炭开采过程中的精确监控。不仅如此，在煤炭开采的过程中，还可以应用传感器等设备对工作进行全面的监督，提高煤炭开采的质量和效率，在此基础上，智能化技术的运用还可以很大程度的实现对设备自动化的管理，提高设备的可利用率同而降低设备的成本和耗能，最后，自动化和智能化技术在露天煤炭开采中，还能够有效地提高工作人员的施工环境和人身安全性通过传感器等系统和设备可以对矿内的风险因素进行事实的监测和预警以及少框内灾难事故的发生。1 自动化与智能化技术在露天煤炭技术中的应用 就目前情况来看，露天煤炭开采的智能化和自动化已经被广泛的应用和关注。与传统的煤炭开采相比，露天煤炭开采的智能化和自动化可以大幅度的提升煤炭开采的效率，以此来降低人工的劳动成本，并减少了人为操作带来的风险和误差。提高了工作效率，以及工作环境的安全性。不仅如此，在露天煤炭的开采过程中，自动化设备主要应用了设备和系统的自动化，以及数据的监测和采集，并且能够在一定程度上对煤炭开采的环境进行控制和预知，因此自动化设备与系统是露天煤炭开采中的重要组成部分，并且通过自动化设备的使用可以实现设备的远程操控和监测，例如，自动化系统可以实现对挖掘机、运输车等设备的远程控制，并且通过智能化来预知煤炭开采的参数和程序，使得设备能够自主地完成开采以及运输任务。同时自动化设备和系统还可以对设备进行实时监测，例如对设备的温度、压力以及震动频率等数据进行实时监测，以便于在开采过程中及时的发现问题，并能在第一时间采取相应的解决措施。自动控制策略在露天开采中发挥了重要的作用。利用自动化策略控制可以最大程度的实现开采过程中的自动最优化，例如，在对露天煤炭的爆破过程中，合理的应用自动化控制策略，可以最大程度的保障爆破过程中的安全，以降低爆破发生时的隐患和破坏。除此之外，在煤炭运输的过程中自动化控制策略还可以对运输车辆进行路径规划，以提高运输的效率和安全性。不仅如此，自动化控制策略还可以对矿山设备进行智能的调节和管理，从而大幅度的降低了煤炭开采对环境的污染和能源的消耗，由此可以看出自动化技术在露天煤炭开采中起到了非常重要的作用，最后自动化监测与数据采集对实现露中国科技期刊数据库 工业 A-94-天煤炭合理的开采起了非常大的作用。智能化和精细化的关键是通过自动化监测和数据采集实施观察矿山的环境情况。例如，矿山的温度、湿度以及其风速等环境。可以更好地帮助矿山管理人员，及时了解到矿山的实际情况，从而采取良好的保护措施不仅如此，数据采集还可以帮助管理人员第一时间了解到设备的运行状态，以及其性能和数据分析，还可以使管理人员第一时间了解设备的损耗程度，以此来提高设备的可靠性和维护效率。2 自动化与智能化应用在露天煤炭技术中的优势与挑战2。2.1 提高生产效率和安全性 自动化与智能化的应用在露天煤炭开采过程中，主要具有以下优势，一、自动化设备和系统能够实现设备自动化操作。以此来保证煤炭开采的工作效率，提升露天煤炭开采。其次减少了煤炭开采过程中因人为因素而产生的生产效率问题。主要体现在以下方面：无人驾驶矿车的应用可以自动的帮助矿车规划行驶路线，以保证矿车快速而准确的完成运输任务，以此来提升了露天煤炭开采的运输效率。二、自动化与智能化技术还能够实现远程监控和控制，以减少人为操作的风险问题降低煤炭开采事故发生的频率。除此之外，自动化监测与数据采集还能够在准确实时的监测到场地的数据和条件，例如，环境的污染噪音的频率和震动等，以此来及时的预警和处理潜在的安全隐患。2.2 技术成熟度和可行性分析 虽然自动化与智能化应用在露天煤炭技术中具有很大的优势，但就目前情况来看，自动化和智能化的应用仍旧存在着一些挑战。例如，一些自动化与智能化技术，在露天开采中的应用还处于适用阶段，技术还尚未成熟。以无人驾驶矿车和智能爆破技术为例。现如今，无人驾驶矿车和智能爆破技术虽然已经被广泛的应用，但在此过程中仍旧存在了很多问题，矿车和爆破技术难以适应复杂多变的露天开采环境。因此，在引入自动化智能化技术时，需要对设备的可行性进行分析，并且评估技术的可操作性，其中包括了投入成本相关人员的培训工作以及设备的适用性不仅如此，还需要考虑相关的法律法规以及政策对自动化与智能化应用的支持和限制。3 自动化与智能化应用研究方法和技术 3.1 数据采集与监测技术 数据采集与监测技术是自动化与智能化应用的基础，但是对于实现矿场的全面监测和数据的精确性采集有着至关重要的作用。以下是对常用的数据采集与监测技术设备的使用。如气体传感器、声音传感器、传感器，等等这些传感器的使用，能够在很大程度上采集和监测露天煤炭开采的各种环境指标和参数。可以帮助管理人员第一时间获取煤炭现场场地条件的变化情况，以便于及时调节其工作策略。不仅如此，视频监控和图像处理技术能够对露天煤炭开彩现场的情况进行实时监控，以确保开彩现场的安全和生产效率。此外，监控系统可以可以有效地利用机器视觉算法对图像进行识别和分析，这样不仅仅确保了勘测场地的安全还可以实现对工作人员以及设备的监测。最后，无线传感技术的应用可以实时的实现数据的共享和传播。通过无线通信技术建立起密切的数据网，实现了管理人员，对露天煤炭开采过程中远程的监测和数据采集。3.2 控制与决策支持系统 在露天煤炭开采过程中，控制和决策支持系统能够为操作人员提供事实的信息和决策支持。从而优化生产和开采过程，并提高其工作效率，主要体现在以下几个方面：一、实时监测和控制可以通过传感器和监测设备对现场的外部环境进行远程勘察，例如温度、气体、湿度等。这些数据都可以通过远程采集和收集，并有效地帮助了操作人员及时的发现问题，并采取相应的解决措施来保证煤矿开采的连续性和安全性。二、控制系统还能够通过智能化计算，对无人驾驶车进行线路优化，以方便车辆更高效的运输，保障了车辆运行的安全。不仅如此，管理人员还能够实时的勘察到现场的交通以及车况，并能在第一时间准确地计算出最优路线，并分配给适合的车辆。三、控制与决策系统，还能够通过数据分析和模型建设及时的发现现场的安全风险问题，并第一时间发起预警，其系统也会提供相应的解决方案和措施，能够良好的帮助工作人员迅速的应对突发状况，以此来降低生产开采风险。4 自动化与智能化应用在露天煤炭技术中的效益评估 中国科技期刊数据库 工业 A-95-4.1 生产效率提升 自动化与智能化应用在露天煤炭技术中可以显著提升生产效率：自动化设备能够以更高的速度和准确度执行任务，相比人工操作，减少了人为因素的干扰，提高了作业的稳定性和一致性。自动化控制策略可以实现对运输、挖掘、装载等环节的智能化管理和优化，减少了不必要的等待和中断，从而减少了生产时间的浪费。自动化监测与数据采集系统可以实时监测和分析生产现场的信息，通过对数据的处理和决策支持，实现对生产过程的优化和调整。4.2 能源消耗减少 自动化与智能化应用在露天煤炭技术中可以帮助减少能源消耗的主要优势包括：自动化控制系统能够对能源的使用进行精确调控，减少能源的浪费。例如，自动化挖掘设备可以通过智能化的优化算法，有效控制挖掘过程中的能源消耗，提高能源利用效率。除此之外，自动化监测与数据采集系统可以实时监测能源的使用情况，帮助实现能源的精细化管理和优化。通过数据分析和决策支持系统，可以制定能源管理策略，降低能源消耗。5 未来发展方向和研究展望 5.1 技术创新与突破 在自动化与智能化应用在露天煤炭技术中的发展方向中，技术创新与突破是一个重要的方面。未来的研究可以重点关注以下几个方面：一、新一代自动化设备和系统的开发：针对露天煤炭开采环境的特殊要求，研发更加高效、智能、灵活的自动化设备和系统，如基于人工智能的矿车导航系统、智能化的挖掘和爆破技术等。二、传感器技术和监测系统的创新：开发更加精准、稳定的传感器技术，用于监测场地条件、检测煤炭品质等，实现对开采过程的全面监测和控制。三、数据分析和决策支持系统的优化：结合大数据分析和人工智能技术，提高数据处理和分析效率，并开发高效的决策支持系统，为决策者提供准确可靠的信息。5.2 系统集成与优化 在露天煤炭技术中，系统集成与优化起着至关重要的作用。它涉及将各种自动化设备和智能化系统整合在一起，并通过优化它们的协同工作来提高整个系统的效率和性能。以下是系统集成与优化的一些关键方面：一、保证不同自动化设备和智能化系统之间的数据共享和通信是系统集成的基础。通过建立统一的数据平台和通信协议，不同设备和系统能够实时共享数据和进行交流，从而提高系统的协同性和效率。二、通过利用数据分析和模拟仿真等技术，对系统的运行策略进行优化。例如，利用智能调度算法和优化模型，实现最佳路径规划和调度，提高矿车的运输效率并减少能源消耗。三、通过数据采集和监测系统，实时监测设备和系统的状态，并利用故障诊断和预测技术，及时发现和解决潜在的故障问题。这样可以最大程度地确保设备和系统的可靠性和稳定性。5.3 法律法规和政策支持 在推广和实施自动化与智能化技术于露天煤炭领域的过程中，法律法规和政策扶持起到了至关重要的作用。它们为这一技术应用提供了规范性的指导，确保其合法合规，并为之提供支持与保障。针对自动化与智能化技术在露天煤炭领域的应用，应当制定和修订相关法律法规，明确其具体要求和规范。这些法规应覆盖环境保护、安全标准、人员培训和技能认证等多个方面。不仅如此，还可以通过制定相关政策，进一步推动和支持自动化与智能化技术在露天煤炭领域中的应用。例如，实施财政补贴或税收优惠政策，以鼓励企业投入自动化设备和系统的研发与使用。此外，煤炭企业还应加强与企业和研究机构的合作，强化科技创新和研发能力，从而推动自动化与智能化技术在露天煤炭领域的发展。为此，国家可以为此提供研发资金和技术支持，以促进相关技术的创新与突破。6 结束语 综上所述，智能化与自动化应用在露天煤炭技术领域有着巨大的潜力和前景，并且对于露天煤炭开采来说，智能化和自动化的应用也具有非常大的意义。通过对自动化和智能化技术的引入可以大幅度的提升煤炭开采过程中的效率性和安全性，并保证了煤炭开采的可持续发展。其次自动化系统可以实现设备的智能监测控制，并大幅度的降低了人为操作带来的风险和误差。提高了施工人员工作的安全性和稳定性。不仅如此，智能化技术还能够通过数据分析和总结为煤炭开采提供一定的决策和支持，以减少资源浪费和环境污染。在未来，我们需要不断地加强智能化和自动中国科技期刊数据库 工业 A-96-化的应用，并不断提升改进，以推动露天煤炭技术的发展，只有这样煤炭产业才能够在一定程度上实现转型和升级，为能源贡献的可持续发展打好基础。参考文献 1张伟，李明.露天煤炭技术中的自动化与智能化应用研究J.煤炭科学技术,2020,48(9):94-101.2王超，陈强.露天煤炭自动化与智能化技术发展与应用J.煤炭与化工,2018,41(8):108-112.3陈晓东，刘兆勇.露天煤炭开采自动化与智能化技术研究综述J.煤炭科学技术,2019,47(11):66-71.4刘军，王雷.露天煤炭自动化与智能化技术在安全生产中的应用研究J.煤炭工程,2017,43(4):134-138.5王超，陈强.露天煤炭自动化与智能化技术发展与应用J.煤炭与化工,2018,41(8):108-112.