煤矿信息化智能化要求与关键技术探析

邓平

【摘要】信息技术的发展使得信息化与智能化技术逐渐普及。煤矿生产行业是一个高危行业，其工作环境恶劣，没有足够的安全保障，并且人工工作的效率相对低下，网络通信也由于受到环境的影响难以正常进行。信息化与智能化技术在煤矿行业中的应用能够有效改善人工工作效率低下，网络通信难以正常进行的难题。文章主要就这两方面对煤矿信息化智能化与关键技术进行探析。

【关键词】煤矿信息化；煤矿智能化；关键技术

煤矿矿井下的工作环境存在的着明显的特殊性，其中含有大量的甲烷、一氧化碳等易燃易爆气体。同时还伴有矿尘、淋水等情况。工作环境潮湿而狭小，电磁波无法正常使用，电网电压十分容易出现波动等情况。由于煤矿矿井具有特殊性，严重制约着地面自动化、信息化、智能化技术的使用。

1.煤矿信息化智能化要求

（1）由于煤矿矿井下有大量的甲烷、一氧化碳等易燃易爆型气体，因此在煤矿矿井下所使用的机械电气设备必须要满足防爆的需求。煤矿矿井所使用的监控、通信等小功率设备应该更加偏向选择安全型，电缆上传输的信号必须要是本质安全信号[1]。所使用的无线通信设备的发射功率应该要地域6W，以防止矿井下瓦斯与电雷管出现爆炸的情况。

（2）由于煤矿矿井下空间范围较小，电磁波的传输情况与地面存在明显差异。电磁波收到巷道横截面大小、横截面形状、分支、倾斜、支护等情况，从而导致电磁波的传输效果大大降低。

（3）煤矿矿井的空间狭窄，机械设备、电子设备的摆放相对集中，机电设备的功率较大，有的单一台设备的功率就达到上千瓦。并且，煤矿井下的电磁环境十分复杂，大量的大功率变频设计、电气设备启停等严重影响着矿井监控、通信等设备的正常使用。

（4）煤矿矿井的采掘工作面始终处于不断推进的过程中，需要使用移动监控设备、通信设备与监控终端设备来对其进行控制。然而煤矿井下工作场所比较分散，距离比较远，因此矿井无中继无线传输距离难以满足10km的使用需求[2]。

因此，总的来说，煤矿矿井需要使用更加符合环境需求的设备与技术。

2.煤矿信息化智能化关键技术

2.1煤矿采煤设备信息智能化关键技术

（1）采煤机信息智能化技术

在通过10余年的自主创新后我国大功率采煤机的已经达到了国际先进水平。我国自主研发的采煤机能够实现矿井下年开采千万吨煤炭，并且其自动化技术水平与国外旗鼓相当。在2011煤矿井下采掘设备远程遥控关键技术投入使用，融合了采煤机智能化的先进技术，其能够实现以下功能：1）能够在线感知采煤机运行参数、机器故障参数、机器姿态参数等数据，能够识别多项目多内容的采煤机故障预报；2）拥有采煤机截割滚筒记忆截割能力，并且能够自动根据煤岩来对参数进行记录与识别，并且自动修正截割路径；3）可以实现无线收发信号的功能，同时还可以在液压支架上安装本安型无线交换机以及防爆网关等各种传输系统，如图1所示。；4）拥有基于3DVR数字化平台的远程监督控制功能。上述采煤机的功能已经实现了与国外先进采煤机智能化功能的一致性。

图1 采煤机远程监控系统结构示意

2.2带式输送机智能化技术

我国煤矿带式输送机经过了长时间的发展已经形成了长运距、高带速、运量大以及功率大等特点。当前国产固定带式输送机的主参数能够实现运量4500t/h，運距可以达到8000m，带速能够实现5.6m/s，带宽达到2200mm，驱动总功率为5550kw。可伸缩型带式输送机的主参数已经实现了运量4000t/h，运距可以达到6000m，带速能够实现4.9m/s，带宽达到1600mm，驱动总功率为3360kw。不论是固定带式输送机还是可伸缩型带式输送机其技术已经达到了国际领先水平[3]。在大型带式输送机中其关键的智能技术就是软启动以及自适应张紧控制。双电动机差动软启动停动系统能够对大功率带式输送机实现软启动、软停车、过载保护等多项智能化控制功能，并且其优势也十分明显，主要表现在使用年限长、后续使用维护成本低、传动效率高等。我国国内研发的绞车与油缸组合的液压绞车的自动张紧装置能够实现150m拉紧形成以及200kN的最大张紧力，满足了当前大运距输送带制动防滑的共组哦需求，并且输送带的张紧程度可以针对运行的实际情况与张紧状态来进行自适应的调整。

2.2煤矿通信监控信息智能化关键技术

（1）煤矿矿井传输网络信息智能化技术

煤矿矿井的有线宽带传输网络要满足各种要求，包括带宽较大、传输距离远、可靠性强以及安全性高等。煤矿矿井有线传输网络可以采用双树或者双环冗余机构。使用拥有冗余功能的煤矿专用以太网[4]。煤矿矿井无线带宽应该足够大，以便接入有线宽带网络，相关中继设备要尽可能减少，选择小体积的设备以及小功率的设备，以实现高防护性能，低故障率。办公室网络与工业控制网络需要相互接通，中间可以使用网闸等技术来进行安全防护，当办公室网络连接互联网时，应该配置路由器、防火墙等网络安全防护设备与技术来保障网络的安全使用。

（2）煤矿矿井监控系统信息智能化技术

煤矿矿井必须安装煤矿专用有线调度阻焊用设备、矿井移动通信与广播系统。切忌使用矿井移动通信系统与矿用IP电话通信系统来替代有线调度通信系统的使用。在煤矿矿井下所使用的电话机必须要具备防爆功能[5]。煤矿矿井应装设图像监控系统，最好能够具备图像识别功能以及尽量使用光缆或无线技术。

3.结束语

伴随着经济的发展与科技技术的进步，我国煤矿开采技术与设备已经达到了国际领先水平。煤矿采煤设备的信息智能化技术大大提升了煤矿采煤的工作效率，节约了采煤时间，有效提升了煤矿企业的经济效益。然而另一方面，由于煤矿矿井环境的特殊性导致煤矿矿井中无线传输功能受限，使得地面信息化与智能化无法在煤矿矿井下正常使用，因此信息化与智能化技术需要被应用在实现远程控制、矿井通信以及监控等功能上。不论信息化与智能化技术应用在煤矿生产中的哪一方面，其都将会给煤矿生产带来积极作用。

参考文献

[1]孙继平.煤矿信息化与智能化要求与关键技术[J].煤炭科学技术， 2014， （09）：22-25+71.

[2]黄成玉 ， 张全柱 ， 邓永红.物联网技术在煤矿综合信息化建设中的应用研究[J].中国矿业， 2013， （12）：136-140.

[3]唐健.全面推进煤矿开采机械智能信息化建设的研究[J].煤矿机械， 2013， （07）：235-237.

[4]李俊霞 ， 孙江峰.B/S架构的煤矿智能化信息管理平台的设计和实现[J].河南师范大学学报（自然科学版）， 2014， （01）：170-174.

[5]宣建兴.煤矿供电系统智能化管理实施对策探析[J].科技与企业， 2013， （23）：35-36.