淺析礦山信息化和智能化建設(shè)

任文華

（神華烏海能源信息技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

目前，礦山安全事故頻頻發(fā)生，給工人的生命財產(chǎn)安全帶來了極大的隱患，其中有許多事故的發(fā)生是由于礦山的信息化和智能化水平不足，有關(guān)生產(chǎn)安全的數(shù)據(jù)信息不能夠及時地傳送到生產(chǎn)指揮中心所導致的。鑒于此，必須加強礦山信息化和智能化的建設(shè)與完善，采取有效策略，提高礦山的安全管理水平[1]。

1 礦山信息化和智能化建設(shè)中存在的問題

（1）信息化和智能化終端采集信息的能力差。目前在礦山的信息化和智能化的建設(shè)中，存在的源頭問題就是智能終端采集信息的能力較差，例如對于井下煙霧和一氧化碳濃度的測量不準確，這樣有可能導致地面信息處理中心不能夠很好地作出相應(yīng)的判斷，從而對井下工作人員的生命安全產(chǎn)生潛在的威脅。

（2）信息化和智能化終端設(shè)備的耐用性差。由于井下的環(huán)境條件比較惡劣，像空氣濕度過大，以二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮和二氧化硫為代表的各種腐蝕性氣體濃度較高，空氣中的各種可吸入顆粒物濃度較大，這些對人體有著很大傷害的各種氣體和固體顆粒物對于智能化終端設(shè)備的腐蝕作用很強，造成終端設(shè)備的耐用性較差。

（3）信息化和智能化傳輸系統(tǒng)運載信息的能力差。在礦山井下的智能化終端設(shè)備進行各項信息采集之后，需要將收集到的信息進行傳輸，在這個過程中，由于井下特殊的物理環(huán)境，導致信息傳輸過程中存在部分失實現(xiàn)象，造成了井下實際數(shù)據(jù)與信息處理中心接收到的數(shù)據(jù)有所出入的現(xiàn)象發(fā)生，對礦山的安全生產(chǎn)有著很大影響。

（4）信息化和智能化控制中心處理信息的能力差。在井下數(shù)據(jù)被傳輸?shù)叫畔⒒椭悄芑到y(tǒng)處理中心之后，處理中心需要繼續(xù)對數(shù)據(jù)信息進行相應(yīng)的處理加工，把各項實際數(shù)值與安全臨界數(shù)值進行比對，據(jù)此判斷井下工作的安全性。

2 礦山信息化和智能化建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)分析

（1）及時對智能化終端設(shè)備進行技術(shù)更新維護，保證采集質(zhì)量和效率。所謂礦山信息化和智能化終端就是指相應(yīng)的各項環(huán)境數(shù)據(jù)的采集專業(yè)設(shè)備，由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。硬件系統(tǒng)主要是指包括傳感器、分站等在內(nèi)的原始數(shù)據(jù)采集設(shè)備，而軟件系統(tǒng)主要是指以微型電子計算機為代表的數(shù)據(jù)電子化設(shè)備，負責將收集到的原始數(shù)據(jù)進行電算化處理，從而實現(xiàn)一定距離的輸送。為了加強終端采集數(shù)據(jù)的速度和質(zhì)量，保證數(shù)據(jù)的即時性，應(yīng)該在購入時進行價值判斷以及及時對終端設(shè)備進行技術(shù)方面更新和維護，確保采集數(shù)據(jù)的速度和質(zhì)量。

例如，為了解決礦山信息化和智能化終端采集信息的速度慢和質(zhì)量低的問題，在智能化終端的采購方面，應(yīng)該選擇核心技術(shù)水平較高的芯片，保證終端數(shù)據(jù)采集和計算過程的快捷有效。智能設(shè)備在研發(fā)和使用方面良莠不齊，選擇智能化終端時應(yīng)對設(shè)備性能進行嚴格的論證、測試和試用，保證在大面積推廣使用智能設(shè)備前確保設(shè)備運行可靠穩(wěn)定、采集數(shù)據(jù)真實有效，經(jīng)過對智能化終端進行綜合分析之后，判斷其能否適應(yīng)礦山井下的惡劣環(huán)境，再對是否使用此類智能化終端和購入的數(shù)量作出決定[2]。在智能化終端設(shè)備的更新和維護方面，礦山應(yīng)該建立完善的智能化設(shè)備更新維護制度，加大培養(yǎng)技術(shù)人員，定期地對井下工作的終端設(shè)備進行信息采集速度、準確度等方面的性能測試，科學判斷其能否繼續(xù)勝任數(shù)據(jù)采集和環(huán)境監(jiān)測工作，對于性能不達標的終端設(shè)備，應(yīng)該進行及時維修或更換，確保智能化終端采集數(shù)據(jù)的準確高效。

（2）適時對智能化終端進行技術(shù)保養(yǎng)，保證設(shè)備的長時間使用。在礦山井下的惡劣環(huán)境中，存在著許多腐蝕性氣體和可吸入顆粒物，不僅對人體產(chǎn)生有害作用，而且嚴重縮短智能化終端的使用壽命，造成資源的浪費。對此，礦山應(yīng)該結(jié)合實際情況，加強礦山信息化和智能化終端設(shè)備的耐用性，保證其質(zhì)量的穩(wěn)定性。

例如，為了適應(yīng)礦山井下惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，提高智能化終端設(shè)備的使用年限，應(yīng)該選擇有質(zhì)量保障的大廠商產(chǎn)品，并對產(chǎn)品進行模擬井下環(huán)境的檢驗，觀察終端在此類環(huán)境中的抗腐蝕和抗干擾的能力。在日常保養(yǎng)方面，礦山應(yīng)該派專人進行智能化終端的保養(yǎng)，可以采取給智能化終端例如氣體分析儀外殼覆蓋防腐蝕薄膜的形式，防止二氧化硫等腐蝕性氣體對終端的危害，還可以給相應(yīng)智能化終端的表面噴涂有機涂料，也可以起到防腐蝕的作用。在環(huán)境的改善方面，礦山應(yīng)該減少巷道內(nèi)像二氧化氮、二氧化硫和一氧化氮等腐蝕性氣體的含量，不僅有助于減少對于工人的身體危害，還可以減少對智能化終端的損害，有利于增強終端的使用時間，提高質(zhì)量。對此，應(yīng)該加強對于井下的通風管理，降低有害氣體濃度，采取適時開閉通風管道的方式，科學控制空氣進入量和輸出量，保證井下環(huán)境有害氣體濃度維持在一定水平，一般情況下一氧化碳最高允許濃度為0.0024%，二氧化氮、二氧化硫、氨氣、硫化氫的最高允許濃度分別為0.00025%、0.0005%、0.004%、0.00066%，這需要通過智能化終端的采集并通過傳輸送至控制中心進行比對分析，然后進行具體操作，實現(xiàn)了智能化終端的自我保護。

（3）使用光纖傳輸和無線傳輸相結(jié)合的綜合技術(shù)，保證信息及時送達。由于井下環(huán)境和地面環(huán)境之間存在著巨大的物理差異，嚴重影響著數(shù)據(jù)的傳輸，造成了數(shù)據(jù)傳輸速度慢和真實性降低的問題出現(xiàn)。為了解決這一問題，應(yīng)該加強對于數(shù)據(jù)傳輸線路的建設(shè)和完善，包括有線傳輸和無線傳輸，并結(jié)合上行傳輸頻率高和下行傳輸頻率低的相關(guān)特點，進行各類數(shù)據(jù)傳輸線路的建設(shè)，完善各種傳輸協(xié)議標準，使用傳導效率較快的光纖傳輸材料并注意對其進行保護，實現(xiàn)促進信息化和智能化傳輸系統(tǒng)運載信息能力的提升，促進信息的高效傳遞。

對于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中涉及到的硬件設(shè)備必須能適應(yīng)井下特殊的工作環(huán)境并具備煤安標準，同時網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須制定數(shù)據(jù)保護安全策略，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定傳輸網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、通暢和完整。在有線傳輸網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)方面，要做好線路和設(shè)備的保護，對此，礦山應(yīng)該對于數(shù)據(jù)有線傳輸線路進行外殼加固處理，給線路的外皮額外覆蓋力學和電學性能優(yōu)良且耐酸堿腐蝕和化學穩(wěn)定性好的聚氯乙烯絕緣材料，保證線路傳輸過程中不會因一定程度的外力破壞而導致線路外皮破碎的現(xiàn)象出現(xiàn)，保證信息傳輸?shù)目煽啃院透咝?。針對線路內(nèi)部材質(zhì)的選擇，應(yīng)該使用傳輸速度較快的光導纖維，這種材質(zhì)的傳輸具有損耗小、接線容易和傳輸速度快等優(yōu)勢。光導纖維傳輸?shù)木€路應(yīng)該避免折疊，這樣容易導致光在線路內(nèi)的折射出現(xiàn)偏差，從而出現(xiàn)無法傳輸數(shù)據(jù)信息的問題。對于此，應(yīng)該采取一定的光纖防折彎措施，應(yīng)該對光導纖維的線路進行光纖的保護結(jié)構(gòu)包覆，多采用繞線槽和橡膠圈貼合的繞盤彎曲放置形式進行光纖傳輸線路的保護，能夠有效防止光纖彎折現(xiàn)象的發(fā)生。另一方面應(yīng)該做好大型電力設(shè)備接地的保護，促進由于較長時間的工作而產(chǎn)生的較多聚集在電氣設(shè)備表面的正負電荷流入大地，從而減少這些正負電荷形成的電勢差，有利于有效抑制電磁波的產(chǎn)生，從而減少對無線傳輸信號的干擾作用，促進礦山智能化和信息化傳輸系統(tǒng)運載信息能力的提高。

（4）加強控制中心軟硬件設(shè)備的技術(shù)更新，保證信息得到妥善處理。在井下的數(shù)據(jù)信息越過層層障礙被運輸?shù)教幚碇行臅r，需要進行及時的分析處理，確保信息分析的時效性，以針對不同情況進行妥善處理。所以說，為了走好井下信息處理的最后一步，應(yīng)該切實提高控制中心的信息處理能力，可以采取加強智能化分析設(shè)備進行及時更新和改造的方式，促進其信息處理能力的提高。礦山也應(yīng)該在控制中心工作人員的調(diào)配和管理上采取科學化的措施，制定各種工作管理辦法促進工作人員對于工作態(tài)度和專業(yè)水平的提升，從而加強控制中心信息處理能力。

例如，為了解決礦山智能化和信息化系統(tǒng)控制中心處理數(shù)據(jù)信息效率低的問題，應(yīng)該采取更新改造智能設(shè)備的方式促進技術(shù)的提升，從而加速數(shù)據(jù)的分析和計算。礦山應(yīng)該給控制中心配備處理器性能最優(yōu)良的計算機，保證數(shù)據(jù)運算的物質(zhì)基礎(chǔ)。在硬件設(shè)施方面，應(yīng)該定期對相應(yīng)的計算設(shè)備進行數(shù)據(jù)的清理和釋放，確保其有足夠的內(nèi)存和外存，能夠每天處理流量龐大的數(shù)據(jù)信息。在軟件設(shè)施方面，應(yīng)該對于數(shù)據(jù)處理軟件進行及時的更新，積極引進當前先進的礦山數(shù)據(jù)處理軟件算法，構(gòu)建更加完善的計算流程，對于井下二氧化碳、二氧化硫等有害氣體的數(shù)據(jù)分析和呈現(xiàn)進行更快的計算和比對，從而判斷是否達到安全臨界值，以及發(fā)生安全事故的概率大小。在工作人員的專業(yè)水平培養(yǎng)方面，應(yīng)該使其在具體工作中學習進步，在實踐中掌握各項數(shù)據(jù)的分析和把握，從而根據(jù)實際情況進行相應(yīng)決策的判斷，促進控制中心數(shù)據(jù)處理的快捷高效化，有利于礦山的發(fā)展。

3 礦山信息化和智能化建設(shè)的意義分析

（1）有利于促進礦山的安全生產(chǎn)，保證工人生命財產(chǎn)安全。通過各種有效措施加強礦山的信息化和智能化建設(shè)，可以在很大程度上促進井下信息采集傳輸分析的效率和質(zhì)量，有利于加強地面控制中心對于井下采、掘、機、運、通的實時監(jiān)測，在各種數(shù)據(jù)達到臨界點時可以及時發(fā)出提醒，確保工人的生命財產(chǎn)安全，促進礦山的安全生產(chǎn)。

（2）有利于礦山業(yè)提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)與時俱進開拓創(chuàng)新。礦山井下工作具有一定的危險性，需要進行井下環(huán)境的安全判斷才能夠下井生產(chǎn)，加強對于礦山信息化和智能化建設(shè)有利于及時進行井下工作環(huán)境的判斷，從而科學選擇下井工作時間，可以在很大程度上提高煤炭生產(chǎn)的效率。

4 總結(jié)

綜上所述，為了解決礦山信息化和智能化系統(tǒng)對于井下信息的采集、傳輸、處理存在的問題，切實保障煤炭生產(chǎn)的安全有序，礦山應(yīng)該進行信息從采集到處理過程的全方位科學建設(shè)，積極投入人力物力財力，確保信息化和智能化水平能夠為日常的安全生產(chǎn)保駕護航，促進礦山的穩(wěn)定長遠發(fā)展。