智慧煤礦建設與智能化開采關鍵核心技術分析

前言
　　在全國煤礦安全基礎建設推進大會上，國家提出了堅持“管理、裝備、素質、系統”并重的煤礦發展要求，大力發展和推進煤礦“四化”（機械化、自動化、信息化、智能化）建設，推進智慧礦山建設步伐，智慧礦山的建設，不但提高了煤礦安全生產水平，還有力地推進了煤炭工業轉型升級向中高端邁進。
　　1 煤礦基礎平臺建設
　　煤礦在融入新型智能化技術過程中，需要對以下2個方面引起重視，以下主要是針對煤礦基礎平臺建設進行介紹。
　　2 智慧煤礦基礎
　　意識決定行為，理念引領行動，智慧煤礦建設是近年煤炭行業提出的一種新發展理念，是指通過物聯網、人工智能等新型技術跟煤礦開采技術進行融合，從而讓其形成具有全面感知、自助分析等功能的智慧系統。在使用系統的時候，其可以對煤礦開采、運通、安全等方面產生影響。開發智慧煤礦目標就是為了能夠讓煤礦形成一個完整系統，然后通過智能化技術運行，從而開啟科學綠色產業發展模式。對于智慧煤礦基礎建設，其主要解決以下這3個方面的問題。
　　第一個方面，要解決數字煤礦異構數據統一表達方式問題。換句話說，就是要對煤礦多源數據進行信息動態關聯;第二個方面，要能夠對復雜環境當中開采系統機理和設備路徑進行理論基礎創新;第三個方面，要能夠針對礦井機械設備系統健康正常運行情況進行預測和維護。智慧煤礦平臺基礎建設離不開上面這些方面，因此，這三方面也會成為以后工作研究重點。
　　3 智慧煤礦平臺建設
　　智慧煤礦所擁有的功能需要符合現實情況和煤礦發展需要，進行智慧煤礦平臺建設，主要是針對以下這些智能系統進行設計。
　　煤礦多系統綜合管理操作平臺其主要是面向礦山建設，它所擁有的功能非常強大，包括信息感知、傳感器和智能設備等。通過綜合管理平臺操作，可以對應用業務邏輯進行分析，也可以進行智能生產和設備人員管理應用模塊建設。通過系統，還可以構造智慧礦山骨架，可以全方位地覆蓋礦山每一個環節，讓礦山工作變得更加透明。同時，還可以解決礦山智慧化建設過程中存在的問題，象常見數據存儲割裂、資源混亂等問題，其可以對生產過程實行自動化安全監督，還可以進行信息管理，這些對于礦井管理決策科學來說，是非常有幫助的。在建設管理操作平臺時候，其平臺是應該具備以下這些功能和特性。
　　第一，平臺需要具有全面數據標準化。所有進入操作平臺中的數據，應該使用統一標準格式，數據可以用同一種格式來進行交換或者存儲。通過這樣的手段，數據在交流互通當中就不會存在障礙。
　　第二，平臺需要具備統一數據存儲方案。所有監測數據都要使用統一存儲方案，數據存儲、查詢性能在統一存儲方案當中能夠得到保障，也可以方便數據人員對數據進行合理科學的管理，可以充分地避免數據出現資源混亂問題。
　　第三，平臺需要具備數據傳輸的實時性和穩定性。在傳輸數據的時候，其要有很強的實時性，能夠解決一些數據延遲問題。而且，這個功能對于決策來說也會比較有效果。其所需要穩定性，是為了解決通信不穩定問題。只有穩定下來，才能夠讓智能系統長時間運行。
　　第四，平臺需要具備組態化可配置。適當在操作系統前后端架設全面組態化開發，要能夠支持應用和業務邏輯快速組態化，而且，要能夠在配置中心進行統一配置。
　　第五，平臺需要可以進行大數據分析。可以支持數據接入和全維度管理，能夠與大數據平臺保持高效性聯系，可以支撐大數據技術應用，數據應該可視化。
　　第六，平臺需要具備開放性。要能夠支持多種開采設備應用和部署，可以運用在各種領域，也能夠跟其他更先進智能裝備對接。
　　4 智能化開采關鍵核心技術
　　智能化開采是現在煤礦建設中一個核心環節。其中涉及關鍵核心技術，對于煤炭智能化開采非常重要，以下就針對其一些關鍵核心技術進行介紹。
　　4.1 精確定位導航
　　在開采工作進行之前也需要配備地下開采機器和設備。而且，這些地下開采設備要有定位和導航功能。煤炭在開采過程當中，要沿著規劃路線進行推進，要有一個準確測量的設備，可以對煤炭空間位置和運行軌跡進行測定。同時，煤礦本身就是有封閉性和復雜電磁影響，所以，在開采過程當中，需要借助導航信號，才能快速地對位置進行確定;在開采過程當中，可以利用GIS地理信息系統來導航。
　　4.2 傳感系統
　　地下開采環境是復雜多變的。如果沒有感知系統，想要實行智能決策控制是比較不容易的。在以前開采工作當中，都喜歡采用三維激光掃描圖，但是這個設備已經沒有辦法滿足現實需要。特別是在一些比較潮濕、電磁影響比較大的環境情況下，這項技術就不能夠使用了。隨著科技的發展，出現了很多新型技術。象地質雷達探測、激光掃描點云等。但是，應用這些技術還存在著一些問題，象在開采之前近距離高精度透探測技術相對不成熟。
　　4.3 大規模復雜系統數據分析
　　礦山生產系統本身就比較復雜。在其運行過程當中，會產生了很多數據，目前由于技術制約問題，缺乏有效的手段和解決辦法對這些數據進行分析研究，也沒有辦法得知開采數據之間是否存在關聯規律。其在未來還有很多核心技術需要突破。技術突破主要包括以下這些方面：一是多層次多種類數據分析。二是自主感知信息匹配和自動制定應對策略系統。三是根據視頻內容進行識別分析處理平臺。四是對礦山進行監測和生產過程數據能否進行融合和發現新問題。這些問題都需要逐一去研究解決。
　　4.4 智能決策控制
　　工欲善其事，必先利其器，智能化煤礦建設，就是為了在最大程度上減少用人，提高生產效率，增強對煤礦生產規律的認知和保障安全生產的能力。所以，相關采煤裝備和智能化水平需要不斷提高。但是，由于煤礦自然條件的特殊性，不可控因素很多，象在開采過程中，水文地質條件、地質構造情況、頂底板圍巖等都會出現很大變化，這些對于煤炭安全高效開采工作都會產生很大影響，因此，煤炭建設平臺還是要不斷進行完善，相關理論需要不斷進行拓展，象灰度理論，圖像識別等方法需要進行研究，同時，在實踐當中進行改進，這樣，才能夠在未來實現智能控制決策的目的。
　　4.5   設備群網絡化協同控制
　　大家都知道，很多礦井都是利用無線網或者是以太網，在通信時候，會存在一些障礙，而且，這些網絡承載能力比較差。因此，現在已經提出了一網到底的網絡構架模式，但是，數據傳輸數量在不斷增加，這項技術還不能真正落實到每個環節。在未來，還應該對其5 G標準下高速通信網絡進行建設，還需要對互聯網+數字化礦山技術進行更新，還有很多環節需要不斷更新和改進。
　　5 結語
　　煤礦“四化”建設是煤炭產業轉型升級的必由之路，特別是機器人、智能礦山應用是未來的發展方向，這是煤炭行業的一次技術革命，也是煤炭行業的戰略發展方向和發展目標。要始終堅持創新驅動，大力推進高端裝備制造，加快“四化”融合，充分利用大數據技術，深化信息化應用，通過系統融合和數據挖掘，充分總結現有數字礦山、區域自動化成果和經驗，積極探索建設智慧礦山建設，積極搶占科技競爭和未來發展制高點，推動煤炭產業高質量發展。