人工智能在煤礦機電設備中的應用

李保飛 文澤鈺

【摘要】? ? 隨著社會現代技術水平的不斷提高，煤礦機電設備應用人工智能技術已成為必然趨勢，人工智能是煤礦機電設備的未來所趨，不僅能促進我國的發展速度，而且可以降低煤礦工作人員的安全事故發生率，提高煤炭資源的利用率。因此，本文主要研究人工智能在煤礦機電設備中的應用。

【關鍵詞】? ? 人工智能? ? 煤礦機電? ? 應用? ? 智能化

引言：

人工智能技術已經是煤礦機電設備應用中的重要組成部分，人工智能是利用一些技術根據系統的目標和功能來實現和完善組織目標[1]。將人工智能技術應用到煤礦機電設備的智能化是必然的，本文主要研究了人工智能技術在帶式輸送機系統、智能檢測、機器人、通風設備智能化中的應用。

一、在帶式輸送機系統中應用人工智能

在人工智能技術的推動下，帶式輸送機已成為研究的熱點，其又是煤炭運輸最重要的設備，可以說在這方面取得了重大成果。帶式輸送機能更好地處理井下距離長、沒帶你耗費大等問題，帶式輸送機運行速度、平穩、噪音低、可以上下坡傳送，其廣泛應用于井下作業。

周志宏在《當代人工智能技術在煤礦機電設備中的應用和滲透研究》中首次提到的一種礦井提升機，它被認為是給一種特殊形式的電梯，是一種重要的運輸工具。變頻煤礦提升機是我國現代礦井提升機發展過程中的一個典型代表，其特點是采用人工智能技術組裝的電機和滾筒，優化升級時使用電氣控制系統，此提升機在大幅提高煤礦作業時的運轉速度[1]。

李林浩[2]、張高陽[3]等人在各自的文章中提到的速度智能控制系統，此系統首先通過速度傳感器對皮帶運行速度進行監控，再利用攝像頭和視頻監控系統對輸送的煤礦物料數量進行檢測，隨后輸入到PLC控制器中進行比較分析，若運行速度與物料體積相匹配，繼續監控;若不相配，則發出提高或降低皮帶輸送機運行速度的命令。它的實踐效果提高了采煤工作面智能化水平，提高了采煤效率。

二、機器人的應用

機器人是典型的人工智能產品。人工智能中的機器學習通過算法來模擬人類的學習能力，通過訓練實踐、環境和反饋信息以提升系統性能，這類機器人具有類人的知識總結能力，能從大量信息資源中找出有效信息并能自動學習來提升自己的智能化水平。機器學習能夠解決各方面的難題，很大程度上降低人力成本與生產成本。煤礦機器人也能通過建立各種高精度、防爆傳感器，構建視聽觸嗅覺等多模態融合的智能系統，完成煙霧檢測、溫度異常監測、自主抓持、智能識別分析等作業。在現在，煤礦井下生產作業過程存在下井人員多、事故率高、作業環境惡劣、風險高等問題，面對這些問題，機器人成為實現井下安全、高效完成任務的重要使用設備之一。它可以協助或直接代替作業人員完成極度危險的任務。為實現無人監管并能保質保量完成作業，機器人引用是必然的[4]。

智能巡檢機器人[5]在煤礦安全巡檢中有著廣泛的應用。由于井下環境條件惡劣，易發生事故，可能會造成大量損失，因此，陸文濤等人設計了礦用帶式輸送機巡檢機器人系統。崔融融提出了膠帶輸送機故障自動巡檢機器人系統的想法，并給出了故障檢測的算法和步驟。宣鵬程等人結合鋼絲繩牽引和軌道式巡檢的優勢，設計了一種軌道式帶式輸送機巡檢機器人系統，該系統不僅能實時采集和存儲環境數據，還能智能識別異常情況。張濤等根據不同帶式輸送機故障研究分配相應的傳感器，并根據不同的帶式輸送機創新了故障檢測算法，設計了一個帶式輸送機故障巡檢機器人系統，其具有傳感功能、控制功能和通信功能，但是煤礦機器人通常在極度危險的環境下作業，仍然不能保證高度的安全性和穩定性，梁占澤[6]設計了帶式輸送機巡檢機器人驅動系統，保證了巡檢機器人在軌道上工作時的穩定性和可靠性。

三、智能檢測

目前，智能檢測在煤礦智能機電設備中有很多應用，如絕緣檢測方法、超聲檢測技術、故障檢測技術等，將這些技術應用在不同的方面，來提高工作效率、延長設備的使用壽命、保證煤礦作業人員安全，以此達到高效利用。絕緣檢測方法在煤礦智能機電設備的使用中更為重要，隨著智能化煤礦發展，各類煤礦機電設備層次不窮，其規模也逐年增加并且設備構造逐漸復雜化;同時設備運作中也會出現絕緣破損、老化、擊穿等問題，機電設備絕緣性能在關系煤礦生產安全中已成為重要因素，因此，具有優良絕緣性能的機電設備是非常重要的。超聲波檢測技術在煤礦機電設備重發揮著重要的作用，此檢測方法是進行無損檢測，在不損壞設備或工作狀態的前提下，對設備進行內外檢查。與傳統技術相比，超聲波技術操作過程簡單，能在第一時間檢測出儀器的裂紋，其檢測速度快，檢測厚度較大，它幾乎不會對煤礦工作人員造成傷害，也可以避免設備在運作過程中因機械強度、制造工藝和耦合失效的原因造成故障。故障檢測技術是利用信息傳遞技術、傳感技術、計算機技術等現代技術對綜合性故障處理與檢測的手段和方式。該技術可以明確機電設備的工況參數，預測機電設備的工作性能和可能存在的故障，進而科學地評價和識別機電設備發生異常的原因，幫助工作技術人員確定應對政策。

四、通風設備智能化

目前，自動化控制技術已廣泛應用到煤礦通風系統中，自動化控制技術能提高通風系統的可靠性、安全性，更好地管理煤礦通風系統，自動化控制系統實現了對井下工作條件和工作情況的實時檢測與管理，現已做到無需人工監控，減輕了工人的工作量，節約了管理成本。此技術設置了各種等級的安全機制，首先，設置了不同的安全級別，在不同的安全級別設置了不同的安全權限，這樣安全分析員只能查看自己權限范圍內的實時信息。這樣的設置方式實現了系統數據的安全性，而且明確了工作人員的職責。

通風系統保證有毒有害氣體第一時間排出并提供新鮮氧氣，確保作業人員的安全。人工智能應用在此方面有所研究，馬瑞[7]在《煤礦礦井通風安全管理與智能化應用》一文中提到了主扇風機無人化管理系統，該系統優化了風機的送風量和控制策略，提高了煤礦井下通風系統的安全性和可靠性;減少了通風系統設備的送風量損失和電耗，提高了設備的效率;提高了設備起動時電流對電動機設備的沖擊影響，最大限度地減少了現場相關操作者的工作強度;減少因操作員手動操作而可能發生的錯誤操作。

五、結束語

綜上所述，本文研究了人工智能在煤礦機電設備中的應用。在煤礦機電設備中，人工智能設備和技術的投入將會創造出巨大的價值，并且會帶來巨大的收益。人工智能是時一門同時具有許多極富創新技術和科學挑戰性的新興科學。人工智能在煤礦機電設備中的應用技術還需研究，只有這樣，才能不斷地創造價值，加快國家發展速度并提高煤礦工作人員的安全性。

第一作者簡介：

李保飛（1984年8月）男 漢族? ?陜西榆林 在讀碩士 中級工程師，研究方向：礦井信息化、智能化。

通信地址：陜西省西安市臨潼區西安科技大學 3337114125@qq.com? 17749073448

參? 考? 文? 獻

[1]周志宏.當代人工智能技術在煤礦電機設備中的應用和滲透研究[J].礦業裝備，2020（01）：84-85.

[2]李林浩.礦用帶式輸送機速度智能控制系統的設計與實踐[J].機械研究與應用，2021，34（02）：176-177+180.

[3]張高陽.帶式輸送機智能控制系統設計及其應用[J].山東煤炭科技，2021，39（04）：129-131.

[4]張辰，范永，李貽斌，楊彤.人工智能在煤礦機器人中的應用[J].中國煤炭，2021，47（01）：93-98.

[5]邵珠娟，鄧曉剛，程豪杰，杜才溢，張玉江.智能帶式輸送機巡檢機器人在煤礦的應用[J].中國煤炭，2020，46（06）：35-39.

[6]梁占澤.礦用帶式輸送機巡檢機器人驅動系統設計[J].工礦自動化，2021，47（04）：108-112.

[7]馬瑞.煤礦礦井通風安全管理與智能化應用[J].科技創新與應用，2020（23）：184-185.

[8]裴文良.煤礦智能機器人及智能化系統發展與應用[Z/OL].（2020-04-21）[2021-05-23].https：//k.cnki.net/CInfo/Index/4098.