摘要：煤炭是我国能源矿产资源之一，在钢铁、电力、化工等领域内发挥着重要作用。我国煤炭产量较高，但煤矿生产过程中安全事故频发，严重制约着煤矿行业的持续健康发展。煤矿信息化与智能化的实现，便于应用现代信息技术开展远程监控和井下实时监测，建立灾害预警机制，为煤矿安全、高效生产提供可靠的支持。
关键词：煤矿；信息化；智能化；应用；关键技术
引言：随着时代的进步，信息技术逐渐渗透于社会生产生活的各个领域中，煤矿行业也不例外。煤矿信息化与智能化的实现，满足社会生产生活对煤矿能源的多样化需求，为煤矿产业发展提供可靠支持，是煤矿安全生产的重要条件。本文就煤矿信息化与智能化应用及关键技术进行简要分析，仅供相关人员参考。
一、煤矿信息化与智能化特点
煤矿井下环境特殊，有甲烷、一氧化碳等易燃易爆气体，有矿尘、淋水，环境潮湿，空间狭小，电磁波传输衰减严重，电网电压波动范围大等。煤矿井下的特殊性，制约着地面自动化、信息化、智能化技术直接在煤矿井下应用。因此，需要针对煤矿井下特殊环境和特殊要求，研究煤矿自动化、信息化与智能化技术。第一，煤矿井下有甲烷、一氧化碳等可燃性气体和煤尘，用于煤矿井下的电气设备必须防爆。矿用监控、通信与监视等小功率设备应优选本质安全型，电缆上传输的信号必须是本质安全型信号。无线通信设备的发射功率应不大于6W，防止引爆瓦斯和电雷管。第二，煤矿井下为受限空间，电磁波传输不同于地面，电磁波传输受巷道截面大小、截面形状、围岩介质、弯曲、分支、倾斜、支护、粗糙度、纵向导体(电缆、水管、铁轨等)、横向导体(工字钢支护等)、阻挡体(风门、机车等)等影响，电磁波传输衰减大。第三，煤矿井下空间狭小，设备相对集中，机电设备功率大，单台设备功率达数兆瓦，煤矿井下电磁环境复杂。大功率变频设备和大功率电气设备启停、架线电动机车火花等，严重影响监控、通信和监视等设备的正常工作。第四，采掘工作面不断推进变更，需要移动监控、通信与监视终端与之适应。煤矿井下工作场所分散且距离远，矿井无中继无线传输距离难以满足10km需求。第五，瓦斯爆炸、顶板冒落等事故，会造成电缆断缆、设备损毁。煤矿安全监控、有线调度通信等关键系统应具有一定的抗灾变能力，减少事故的影响。第六，煤矿井下有淋水、空气湿度大，监控、通信与监视等设备应具有较好的防尘、防水、防潮、防腐等性能，防护性能应不低于IP54。第七，煤矿井下空间狭小，用于煤矿井下的监控、通信与监视等设备，应体积小，以减小对通风、行人和行车等影响。煤矿井下作业人员需携带矿灯、自救器等，在井下长距离行走。因此，便携式监控、通信与监视等设备，应体积小、质量小。第八，煤矿井下电网电压波动范围大。矿井监控、通信与监视等设备应具有较强的电源电压波动适应能力。当电网停电后，由备用电源维持系统和设备正常工作时间应不小于2h。
二、煤矿信息化与智能化的关键技术
（一）矿井人员定位技术
随着信息技术在煤矿行业内的广泛应用，煤矿信息化与智能化得以实现，基于矿井人员定位技术所组建的系统能够实现安全避免，在煤矿井下作业人员管理和煤矿事故应急救援等工作中发挥着重要作用。矿井人员定位技术作为煤矿信息化与智能化的关键技术之一，其在复杂环境下也具有良好的适用性，以场强和时间为主要参考因素对矿井人员进行定位，能够获得精准的定位参数，为煤矿安全生产提供可靠的数据支持。
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（二）矿用激光甲烷监测技术
煤矿作业中，瓦斯属于一种易燃易爆物质，存在极大的安全风险，矿用激光甲烷监测技术作为煤矿信息化与智能化的关键技术，其应用主要通过甲烷监测与断电控制对瓦斯进行有效防治，降低煤矿安全隐患。就矿用激光甲烷监测技术来看，其以热催化、热导、红外和激光为矿用甲烷传感器的主要工作原理，能够实现煤矿甲烷浓度的全方位监测，响应速度快且矿用甲烷传感器元件的使用性能优良，能够满足全程监测的应用需求。在煤矿信息化与智能化应用中，可应用可调谐半导体激光吸收光谱技术对矿用激光甲烷传感器进行自动调零，结合煤矿应用需求对甲烷标准气样设置灵敏度自动调节，从而在保证煤矿信息化与智能化的基础上，降低井下维护任务量，切实提高煤矿井下作业效率。为促进矿用激光甲烷监测技术应用价值的充分发挥，科学控制矿用激光甲烷传感器的投入成本，可在煤矿信息化与智能化的过程中，于煤矿分站设置激光器和光电探测器等，以光缆将检测气室与分站有序连接，充分发挥激光器与光电探测器的使用价值，推进煤矿生产活动的高效开展[1]。
（三）矿井传输技术
基于矿井通信及监视技术建立煤矿综合数据中心，通过身份认证、授权及加密等机制做好安全管理与防护，并建立调度指挥中心，准确显示煤矿安全、生产、运销等数据信息，完善报警、调度和记录等功能，进一步完善设备故障诊断与提示、应急救援指挥等功能，从而促进煤矿信息化与智能化的顺利实现。矿井传输技术是煤矿信息化与智能化的关键技术与系统之一，主要包括矿井有线传输网络和矿井无线宽带传输，二者的协调配合可以满足煤矿监控、通信、管理等多元化要求。就矿井有线传输网络来看，其应具备良好的抗故障能力和标准化程度，可实现远距离传输，并保证实际应用的安全性。矿井有线传输网络体系下，应保持办公网络与工业控制网络互相联通，采用网络安全设备隔离，配备路由器和防火墙等网络安全设备，以降低网络安全隐患。矿井有线传输网络应具备VPN联接功能，并可实现故障诊断与故障报警，从而将故障所造成的损害控制在最小范围内，提高煤矿信息化与智能化的整体水平。就矿井无线宽带传输来看，其设备体积应较小，具备良好的电磁兼容性，标准化与安全性程度高，工作稳定且故障率低，从而满足煤矿信息化与智能化的特殊要求。矿井无线宽带传输技术应采用4G技术、WIFI技术等来实现矿井图像监视，优先选用工业、科学及医疗设备频段等作为矿用无线电系统及设备频段，应用RFID、WIFI等技术来实现煤矿动目标的精准定位。矿井监控技术的应用，应科学应用WIFI技术、ZigBee技术等实现矿井移动监控和无线接入，采用千兆以上矿用以太光网络作为矿井监控主干网络，确保其具备良好的冗余功能，并应用网络隔离设备实现与其他网络的互相联通，从而确保矿井监控系统的稳定运行，改善煤矿信息化与智能化效果。由此可见，信息化智能化发展对煤矿安全方面带来的益处，这些技术渗透到煤矿事业中有着显著的成果，不但在很大程度上节约了人力、物力，而且也有效的避免人员发生伤亡的情况，在实际工作的时候仅仅依赖于现代化设备就可以对煤矿的实际情况做到实时监控，促使我国煤矿行业可以朝着更好的方向发展[2]。
结论：
简而言之，现代社会经济飞速发展，煤矿行业安全、绿色开采理念下，煤矿行业应加大研发力度，在信息化与智能化的基础上，不断攻克技术难关，推进煤矿行业产业结构优化升级，创新产业发展技术手段，建立煤矿调度指挥中心和综合数据中心，完善通信系统与监控系统，加强安全生产管理，降低安全事故发生几率，推进煤矿行业的绿色化、高效化发展[3]。
参考文献：
[1]李晋阳，现代煤矿信息化系统中电子技术的应用[J].能源与节能，2017（11）：179-180.
[2]孙继平,田子建．矿井图像监视系统与关键技术［J］．煤炭科学技术，2014，42(1):65－68．
[3]GB/T17626.4—2008，电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验［S］．
论文作者:孟健
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/19
标签：煤矿论文; 矿井论文; 井下论文; 化与论文; 甲烷论文; 技术论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第18期论文;