煤矿机电设备的健康智能化管理研究

（晋能控股煤业集团王村煤业公司 山西 037001）

1.智能化矿山的概念

(1)智能化矿山的定义及内涵

要想在煤矿矿山实现智能化生产必须充分融合信息技术、矿山开采技术、遥感技术等。一般智能化矿山可以划分为如下三个阶段：第一阶段，在矿山生产过程中引入数值化，主要包括如下几个方面的技术：传感器、计算机等，因此在生产的过程中相关工作人员可以直观的观察相关生产环节。第二阶段，在矿山作业时引入虚拟化，这样可以以图片或者虚拟动画的形式将矿产生产场景展示出来，从而便于管理者对生产环节进行管理。第三阶段，借助远程功能实现矿山的无人化作业，通常相关技术人员可以通过计算机对各个生产流程进行操作。借助人工智能可以实现智能化感知、学习以及决策。在进行开采时，毒地不同的工艺流程进行智能化的分析以及计算，可以生产相应的分析决策，从而能够实现不同系统下的协同开采，进而达到节能接盘以及绿色生产目的。图1表示相应的智慧矿山的数字化基础建设示意图。

图1 智慧矿山的数字化基础建设示意图

(2)智能煤矿的构成

由于在矿井下作业，其各个环节都比较复杂，因此将智慧矿上划分为90多个子系统，并将其划分为三大类：

①智能化生产系统

一般将智能化生产系统划分为如下两个系统：第一，主生产系统智能化；第二，辅助生产系统智能化。其中，主生产系统智能化主要是指对采掘工作面实施智能化作业，从而可以借助远程遥控进行无人化作业。而辅助生产系统智能化主要对运输系统、排水以及供电等进行智能化操作。

②智能化安全管理体系

在煤矿生产时，安全显得尤为重要。只有在安全的前提下，才可以发挥智能化的作用。由此可以看出，必须优化智能化安全管理机制，在智能化安全管理的过程中，该系统可以实现对井下危险源的识别、检测、报警以及相应的处理。当发现危险源预报警时，系统能够自动的找到最佳的避灾路线，同时将该信息传输给井下工作人员。通常智能化安全管理机制包括如下几个子系统：第一，智能化防灭火系统；第二，智能化监控系统；第三，设备定位系统；第四，智能化人员等。

③智能化后勤保障体系

通常智能化后期保障机制包括如下几个方面：第一，矿井设计；第二，实现地质勘探、测量、通风与排水的智能化；第三，实现办公与考勤的智能化等。

图2 智能化煤矿情景逻辑

在煤矿生产中引入智能化，不是一蹴而就的，需要不断对系统进行优化，在将来实施智能化设计的过程中，必须对煤矿工人的工作形式进行优化，从而达到安全生产的目的，图2表示相应智能化煤矿情景逻辑生产示意图。

2.煤矿机电设备健康智能化关键技术

智能化矿上充分运用物联网、大数据以及云计算等技术，从而可以构建良性智能化工作平台，能够有效地提高矿山智能化水平，同时也可以推动煤矿智能化健康管理。

(1)基于互联网+的物联网平台

智能化矿山可以借助互联网以及物联网实现数据的传输以及采集，能够较好地促进智能化煤矿开采的稳定性。与此同时，该物联网必须借助各种协调系统实现对各个子系统进行综合管理，同时可以对各个生产工艺进行协调，进而可以将矿下的信息实施传输给井上的工作人员，最大限度的提高了作业人员的安全性。

(2)大数据处理及人工智能技术

在对煤矿进行开采的过程中，往往出现各种作业面狭小以及设备拥挤的现象，因此在作业时将会产生大量的数据，最终导致信息处理与管理方面带来困难。由此可以看出，智能化煤矿设备在开采的过程中，能够借助大数据技术对传感器传输的数据进行全面的分析与处理，从而可以找到数据所反映的问题，进而能够对开采工艺进行优化。通常情况下，采煤工作面所对应的数据包括如下几个：第一，采煤工作时的速度、倾斜角以及截割阻力等；第二，对于刮板输送机而言，主要涉及链条的张力，运输速度以及支护阻力等。人工智能设备可以对大数据技术进行分析，并且可以依据数据结果找到最佳的分析策略，与此同时将数据以图表的形式展现给管理人员，因此可以起到智能化的效果。

3.矿井机电设备健康智能化管理系统

(1)机电设备健康智能化管理系统的构成

图3 煤矿机电设备健康智能化管理系统

为了能够充分体现煤矿机电设备的智能化，那么必须构建一个属于机电设备的健康智能化管理机制。为了能够有效地优化机器设备的性能，在军工以及航天领域实施机电设备健康预测管理。由于煤矿生产的过程中，该引用依旧处于初级阶段，仅仅针对部分设备实施智能化健康管理机制。通常情况下，机电设备运行数据智能化健康管理流程包括如下几个方面：第一，智能化信息采集；第二，建立健康档案；第三，进行健康预测以及恢复等。图3表示相应的矿用机电设备健康智能化管理系统。通过分析可以发现该系统包括两个单元：第一，本地监测终端；第二，井上调度中心，其中首先由本地监测终端残疾机电设备的相关数据，同时该数据传输给井上调度中心，进而对信息进行智能化的处理，最终完成健康评估，因此可以对设备进行维护。

(2)煤矿机电设备健康智能化诊断

通过分析煤矿机电设备健康管理可以发现，在该系统中，本地监测终端主要对设备的信息进行采集。例如对旋转类设备的故障信息进行采集时，应该重点采集轴承以及电机位置，有如对控制系统中的故障问题进行信息采集时，主要对液压翻以及传感单元进行采集。由此可以看出，在进行信息采集时，必须在重要部件位置设置相应的传感器。在通过运用智能化模型以及关联矩阵进行分析后，能够有效地对故障进行诊断以及识别。图4表示相应的煤矿机电设备健康智能化诊断系统。

图4 煤矿机电设备健康智能化诊断系统

(3)煤矿机电设备健康智能化维修决策数据库

以机械设备诊断为依据，进而可以合理划分设备的健康情况，从而构建相应的机电设备健康数据库，该决策数据库包括如下几个单元：第一，设计过程中的固化维修单元；第二，使用过程中的调试策略；第三，专家数据库。通过构建智能化数据库能够有效地提高矿用机电设备的使用寿命，与此同时对维修方案进行优化处理，最终可以对煤矿机电设备进行智能化健康管理。

4.结论

（1）对智慧矿山的定义以及内涵进行分析，同时对其组成单元进行的介绍如下：第一，智能生产单元；第二，智能化安全管理单元；第三，智能化后勤保障单元。

（2）对矿用设备的智能化健康管理问题进行分析，基于机电设备健康智能化管理的构成、诊断以及构建决策数据库等，对矿用机电设备的健康智能化管理系统进行系统的探究。