探究煤矿机电设备的智能化应用.pdf

冶金与材料第 43 卷探究煤矿机电设备的智能化应用刘正军，曹帅，汤家府（兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿，山东 邹城273500）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 43 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.43 No.8Aug.2023摘要：在煤矿行业发展中，大部分企业以技术作为驱动力，由劳动密集型向技术密集型过渡，在此期间技术成为煤矿生产工作开展的关键要素，引导企业朝智能化方向推进。智能化生产技术在煤矿企业的日常应用中，不仅可以改善煤矿生产环境，还能为企业带来较高的经济效益。本文围绕矿产机电设备智能化进行探究，提出机电设备智能化的基本条件、相关技术以及具体应用，以期为相关企业提供理论和数据参考。关键词：煤矿机电设备；智能化技术；应用研究作者简介：刘正军（1978），男，山东平邑人，主要研究方向：矿井主煤流系统、矿井井筒维护。煤矿生产本身具有较大的安全隐患，井下作业模式极容易发生安全事故，对工作人员的人身安全造成极大的威胁。新时期，智能化技术的快速发展，对传统机电设备发展起到促进作用，液压支架、采掘机等基础设备以智能化技术作为支撑，改变原有的设备结构，提高自身运行的智能化水平。智能化技术的出现及应用，较快地应用到采矿领域，并为煤矿机电设备赋能，不仅使其可以更好地完成工作任务，更能为企业带来较高的经济价值。1煤矿机电设备智能化的相关概述煤矿机电设备在现阶段成为煤矿企业开展生产工作的重要工具，以智能化手段管理煤矿机电设备，主要依靠开采技术、信息技术、遥感技术等。在诸多技术和部分学科相互融合下，构成高智能的矿山信息化体系。机电设备与智能化技术的融合，赋予煤矿机电设备智能化特点。设备在运行过程中，记录每次工作数据，再对数据进行收集、整理和分析，根据设定的任务自动运行，不需要人力操作即可完成工作任务。在人工智能技术的使用中，通过学习、感知、执行、决策等活动，建立为煤矿生产服务的系统，提高煤矿机电设备智能化水平，使设备在运行中具有较强的控制能力，可以出色的完成布置的生产任务咱1暂。2煤矿机电设备实现智能化的基本条件2.1硬件特点智能化管理依托智能技术，通过对控制器、传感器、微处理器等装置的应用，可以快速收集煤矿机电设备的运行数据，根据数据分析结果为电机传递指令，从而根据设备运行数据，对设备使用情况作出判断，给出有效的调控意见，以保证设备处于稳定、安全的运行状态。煤矿领域出现的设备具有较高的智能化程度。煤矿机电设备的内部有大量的设备，这是机电设备具有强大能力的基础保障。其中传感器可以获取设备在工作时所处位置，对各类状态信息进行读取。控制器能够根据设备使用需求，快速校正设备工作状况。在智能化管理中，传感器的使用极为重要，通过对设备运转数据的收集与控制，达到智能化管理目的。在弱电设备领域，控制器、传感器均为重要的内容，但是相关设备可能会受到电磁场的影响，存在较大的风险，主要表现在控制信号在传递时精准度过低。煤矿区域粉尘含量较高且环境较为潮湿，这些均会影响到感应装置的使用，可能出现失效的情况咱2暂。2.2软件特点煤矿机电设备在煤矿现场的应用极为重要，关系到生产活动的开展进度。煤矿机电设备要实现自主学习能力、实现自动化运作，关键在于其自身包含决策、分析等功能的系统。系统在建设时会用到人工智能化算法，具有较强的数据分析能力，可以根据收集的数据进行分析，成为设备动作发出的决策依据。煤矿机电设备内安装一定量的传感器，不仅能实现对环境数据的读取，还可以对现场运行设备进行全程监控，收集数据并进行分析。3煤矿机电设备智能化的重要技术3.1互联网技术在煤矿生产活动中使用互联网技术，实现对现场工况的实时监测，为信息共享提供技术支持。对于各类设备状态的调控指令，也可依托互联网技术得以实现。在设备运行中，对煤矿现场所用的各类技术进行分析，可获取煤矿机电设备的运转数据，给出较为可靠的分析结果。在各生产过程相互协调下，不仅能提高煤矿生产工作对资源的利用水平，并预警相关风险，还能够给出可靠的管控方案，成为煤矿生产安全运行的保障。136第 8 期3.2大数据煤矿作业环境恶劣、设备众多、人员众多，在生产期间有不少风险。如果不能对现场工作区域的环境风险进行有效监测，给出科学的干预方式，将会对现场作业人员人身安全形成威胁。在煤矿机电设备运行中进行数据收集与分析，可以对设备的运行状况进行模型构建的工作。在煤矿机电设备的运行中，通过大数据技术进行数据分析，加工数据内容，从而发现生产规律，为下一步生产活动提供导向信息。煤矿机械设备实际应用后，根据机械设备的运转需求，给出智能化的管控方案，调整煤矿机电设备倾斜角度、支架位置、开采速度、放煤重量等，避免机电设备出现运行效率过低的问题。在智能化管理模式使用到煤矿生产活动后，能使用大数据综合分析煤矿机电设备在运行时的各项参数。通过精准算法找到最优的模式，成为工作高效运转的保障，以实现煤矿智能生产咱3暂。在大数据技术的使用中，因技术具备分析速度快、实时收集等优点，可以快速处理数据，即便面对庞大的数据，也能在较短时间内完成数据分析任务。在数据分析中，以人工智能技术完成数据对比，给出科学决策，为设备管理有序且高效运转提供保障。3.3云计算在煤矿生产活动中使用云计算，可以对网络中获取的数据进行整理、分析，判断煤矿生产情况，给出可靠的操控意见。在煤矿生产期间，因云计算技术的使用，使数据处理工作变得更加简单。引入云计算和云存储技术，不需要在技术体系建设时花费过多的资金。在系统建成后，工作人员操控系统处理煤矿生产也较为简单，能够在系统运行中收集煤矿生产的各类数据，做好信息筛选工作，对煤矿生产进程进行准确评估，以科学的手段降低煤矿生产工作所需成本。在设备管理中，以云计算技术开展管理工作，打造良好的运行环境，回避工作效率过低的情况。在云存储技术的使用中，可以及时存储煤矿生产出现的工作数据，以在线形式整理数据，实现数据分类。在访问数据时，从云存储中查询数据的操作难度不高，工作人员可以快速从系统中查询需要的数据，便于数据在生产管理环节得到合理使用。在煤矿生产期间对生产数据的使用，关系到生产活动开展情况。以云存储技术和云计算协同应用的方式处理生产数据，煤矿机电设备在数据分析中，确定自身运行方式，成为煤矿生产工作安全开展的保障。3.4物联网技术在煤矿生产中使用互联网技术，可以实现对煤矿机电设备运行的生产数据进行实时收集，全面集成设备与人员在生产工作中的信息。在物联网技术的使用中，可以实现数据集成，根据活动开展需求使用计算机技术，动态监测人员与设备。基于安全作业需要，及时整合各类资源，成为高效进行生产工作的保障。同时，还应该进行数据交互，以保证煤矿机电设备的运行能安全开展。在设备操作中，需要对具体操作情况有足够的了解，能够基于要求调整工作的工序。物联网协调、集成等能力突出，可以通过对各子系统生产资料的集成，满足对煤矿生产情况的实时把控，并能基于生产需要调整煤矿内部的生产信息，保证生产调度具有较高的可靠性咱4暂。在物联网技术下收集煤矿生产期间人员与设备的数据，基于大量数据建立工作模型，在此基础上分析工作是否存在风险，还可预测下一阶段工作可能出现的各类状况。基于数据模型构建和动态管控的模式，分析煤矿的生产情况，预测可能出现的风险，及时给出有价值的调控方法，以提高煤矿机电设备在管理活动中的有效性。在物联网技术应用到煤矿机电设备管理活动后，建立相对安全可靠的网络体系，要求技术人员明确机电生产设备操控要求，促使煤矿生产工作高效运行。4煤矿机电设备智能化的具体应用4.1智能化诊断对于应用在煤矿生产中的机电设备，出于设备智能化诊断需求，使用系统收集数据并进行分析，整理各传感器反馈的数据，实现整体监测。故障诊断可以细分为故障检测和故障诊断，检测工作根据设备信息进行评估，分析设备运行状况和性能。故障分析建立在对传感器数据合理操控的基础上，分析影响机电设备功能或正常运行的因素。在故障诊断中，结合已知的故障原因，给出数据收集与维护的建议，实现智能诊断，在此基础上可以给出较为精准的处理方案，成为机电设备稳定运行的支撑。4.2智能化维修煤矿机电设备在智能化转型中，装备内部移入健全的信息系统，实现对设备的全过程分析。设备在运行中，会自行收集运行数据，发现故障后内部报警装置便会启动，同时进行故障状态的分类与特征分析，将其传送到后台，便于工作人员进行维修，处理相关问题。煤矿机电设备智能化维修，建立在对机电设备大量运行数据和故障数据的基础上，根据设备故障类型，根据故障从属类别的特点，给出有效的故障处理建议。在机电设备运行出现失稳情况时，系统会快速发出警报，便于工作人员迅速赶往现场，根据系统给出的提示信息，鉴别设备故障并进行维修，提高维修工作的有效性。4.3智能化监控在煤矿生产中使用智能化管理技术，赋予煤矿设备新的功能，可以根据工作推进需求建立智能化监控系统。根据工作面控制需求，在煤矿机电设备中使用智刘正军等：探究煤矿机电设备的智能化应用137冶金与材料第 43 卷能化监控技术，实现对围岩支护的动态监控。监测工作的实施需要有一定的设备作为支持，传感器在监测活动中的使用尤为重要，将倾角传感器安置在托架前端、顶部梁基部等部位，随着煤矿生产工作的推进，获取托架工作信息，避免托架在使用中因倾侧情况出现问题。煤矿生产为实现监测，使用行程传感器、支柱压力传感器、侧护板趋近开关等装置，可以实时监测工作面，一旦作业现场发生塌陷、突起等情况，能够在第一时间获取信息，及时发出防护命令。对于煤矿巷道，在相关部位增设压强传感装置，评估巷道支撑作用，避免巷道侧面出现裂缝等情况。在煤矿生产环节，因工作现场环境较为复杂，可能因部分情况，影响到监测装置安装的稳定性，监测画面随即出现抖动，影响到远距离影像处理工作。在煤矿生产环节建立非线性规律的倾角，实现对煤矿作业现场的智能化监测，机电设备在运行中，内部配有传感器与一整套信息系统，会动态采集煤矿生产阶段的数据，同时将其传输到控制室咱5暂。外部通信实现对信息的传递，可以控制内部作业设备，提高现场对各类工作设备调控的及时性。建立智能化监控系统，以计算机作为操控系统的手段，实现对监控影像的动态追踪、解析，知晓煤矿生产现场的工作情况，结合制度要求进行干预，以保证现场各项工作均在规定下进行。4.4机器人机器人在人工智能产品中极具代表性，人工智能中机器的学习主要依靠算法，模拟人类的行为，实现通过环境训练、实时反馈信息，实现系统性能提升，此类机器人具有和人类相似的的特点，可以实现知识总结。机器人可以在大量信息中发现针对性的内容，自动完成学习任务，使智能水平不断提升。机器人可以解决多种类型问题，将生产成本和人力成本控制在相对低的水平。煤矿机器人通过防爆传感器与各类高精度的辅助设备，实现工作场景数据的收集与传输，在兼具视、听、触、嗅等感知的智能系统下，进行自主抓取、温度异常检测、业务检测、智能识别等工作。在煤矿井下生产活动中仍有不少危险因素，作业环境恶劣、人员活动风险高等问题，会对煤矿生产持久发展造成极大的阻碍。智能机器人能够解决传统煤矿井下生产的种种不良问题，可以根据获得的信息，对作业区域进行安全评测，以保证井下生产工作高效且安全。机器人还可以替代人员在井下进行生产活动，完成危险性较高的任务，且实现无人监管，成为井下生产工作的安全保障，同时实现机器人在煤矿井下生产中的应用价值。在煤矿安全巡检中可以使用智能巡检机器人，煤矿井下的环境较为恶劣，如果瓦斯泄漏，将会对井下区域内人员的生命安全造成威胁。以智能机器人进行安全检测，评估区域内环境状况，根据对工作场景的分析与判断，决定是否进行生产活动，降低环境因素引发安全事故的概率。目前，轨道式巡检机器人已经出现，随着机器人移动收集轨道所处区域的环境信息，在数据收集的同时进行智能识别，快速发现异常情况。在该机器人中配置不同类别的传感器，实现多种数据的收集。煤矿机器人在井下进行环境监测，对环境是否适合作业给出判断结论。通过相关结论，便于工作主体调节工作内容，以保证井下煤矿生产安全进行。4.5通风设备智能化在煤矿生产方面，以智能技术作为一种工作手段，赋予通风系统新的功能，提高通风系统运行的安全性与有效性，实现通风的自动化控制。在煤矿井下存在不少干预生产工作的因素，通风设备在智能化技术的作用下，具有智能识别环境的功能，实时监测井下工作情况和条件，给出对应的管理方案。当前已无需使用人工进行井下作业区域的监测，人员工作压力将会得到骤减，也不需要配置过多的人员进行安全监测，降低人员劳动成本。在通风设备智能化转型后，设置不同的安全机制，其安全等级各异。通过不同安全级别的设置，根据对应的安全级别设置安全权限。安全分析员可以在自身权限范围内获取信息，在提高通风设备使用合理性的同时，保证系统数据安全，为煤矿生产工作提供较大的安全保障。5结语综上所述，煤矿企业必须在时代转型中，加快煤矿机电设备的智能化转型，成为生产工作高质量进行的保证。在煤矿机电设备应用到生产活动后，因生产工作需要增加煤矿机电设备在现场中布置的数量，如果不能对煤矿产品运行状况进行深度分析，很难科学配置机电设备，煤矿生产工作便会受到干扰，容易在活动开展中出现状况。煤矿企业所用的煤矿机电设备不少，通过物联网技术、互联网技术、云计算等现代先进的技术，提高机电设备在数据分析中的能力，可以随着煤矿生产活动的进行收集煤矿机电设备运行数据，实现分类存储和数据精准计算，以可靠的方法进行干预，提前规避风险，为生产活动稳定进行提供巨大保障。参考文献1 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