论文部分内容阅读
摘 要：模拟是对生产活动的预先演練，从模拟结果可以判断某项工艺方案的科学性。煤炭开采是对自然资源的开发与利用过程，应确保所选采煤方案的最优化。分析了矿井生产中智能模拟模型的功能，对模型功能的实用性进行介绍。
关键词：煤矿井；模拟模型；功能；生产应用
基于先进科学技术应用的背景下，煤矿井选定模拟模型作为辅助方法，事先模拟矿井作业的工艺流程。经过详细地模拟演练，可发现采煤方案的工艺缺陷，及时改进以提升了原煤资源的生产效率。
一、矿井生产模拟的作用
智能模拟是基于人工智能化的虚拟化模式，正式开发煤矿井之前借助数字模型对工艺流程进行模拟，这一环节对后期采掘起到了多方面的辅助作用。
1、勘探地形。人工智能本质上是人与机器之间的协调作业，要求将人的语言指令传输给机器设备，按照人的指令要求执行生产作业任务。原煤开采是一项复杂的工艺流程，每道工序都有可能影响原煤的质量标准。现有模拟系统配备了专用的勘测模块，可以对矿区的地质状况实施全面勘察，掌握准确地地质信息以调度开采流程[1]。例如，计算机与GPS定位系统联用，可快速地掌握煤矿井的地理位置，有助于提高煤矿区开发的准确性。
2、指导工艺。人机一体化是智能界面应用的基本表现，建立计算机控制平台将人与机器相互连接应用，扩大了矿用设备的控制力度。生产前期作业中，通过智能模型对采煤方式进行事先演练，把各类矿用机械完整地结合起来操作，有助于改善采煤、洗煤、包装、运输等工艺设备的作业效率。例如，由人机操作系统对挖掘机械、装卸机械等相互连接，使井内巷道有足够的空间运转设备，发挥出了计算机模拟控制的功能价值。
二、采煤智能模型的核心技术
与常规采煤作业相比，井内煤矿生产的作业难度更大，不仅要投入更多的人力、物力、财力，还要提供完整的采煤控制系统。从信息科技的结构组成分析，计算机、无线网、传感器等均是其尤为关键的技术要点，借助这类技术带动了智能模拟流程的规范化进行。
1、计算机技术。生产模拟是在无人干预的情况下，能自主地驱动机器实现控制目标的自动化技术，适用于井内煤矿采掘的系统调度。计算机技术辅助煤炭开采生产是行业的改革决策，用高科技系统作为采煤控制中心，极大地改善了井内工作的操作流程。计算机技术是信息科技的基础构成，可完成各类数据信息的处理任务，实现了自动化掘进方案的执行流程。
2、无线网技术。网络通信是煤矿井不可缺少的组成部分，用其可以准确地传输生产信号，按照采煤方案的执行状况进行定位。保证设备信号、采掘信号、洗选信号等定点输送，维持了智能模型对矿井工艺的执行效率。例如，无线网络与计算机技术联用，从数据的收集、处理、传输、存储等均能实现一体化操作，企业用户可在短时间内完成数据的处理操作。
3、传感器技术。智能模拟模型不仅具备了强大的数据处理功能，在数据感应方面也设计了灵敏度高的传感器，用其作为信号感应介质可准确地捕捉数据信号。生产模型中设置传感器主要是快速地感应采煤信号，提高数字化处理的速率。采煤智能化技术推动下，旧式传感器模式开始朝着微电子技术转变，应用更优越的传感器执行模拟信号传输与感应。
三、智能模拟模型构建流程
从长期采煤实践中，企业积累了许多与井下采矿相关的控制技术，并借助先进科技创建了智能化作业模式。本次煤矿井智能模拟模型功能的实现，要拟定相对完整的模拟操作流程，才能适应原煤开采的控制要求，具体流程如图2。
1、建模。借助计算机平台自动化分析信息，明确模拟的目的和要求，尽可能收集和处理系统有关的数据。建立与采煤相关的数字化模型，找出组成系统的各个部件，并描述它们在各时刻的状态的有关变量或参数；确定各部件之间相互作用和影响的规则，即这些描述变量之间的函数关系。根据收集的数据确定或估计模型中的参数，并选择模型的初始状态。
2、编程。设计逻辑或信息的流程图，直至编制出对应的计算机程序，确保所建立模型与计算机操作相互适应。程序编写结束，还要经过专业化的程序验证，检验程序与数学模型之间的一致性以及输入量的合理性[2]。一般来说，计算机模型带有了自检验功能，采煤系统只需输入程序后调试执行，便可通过模型反应出矿井的生产动态，及时调整原有的采掘方式。
3、模拟。参照数据模型的运行准则，逐一执行模拟步骤而进行模拟试验，对给定的输入在计算机上执行程序。煤矿井常选用动态模拟方式，先参照采煤模型建立三维动态画面，一边处理采煤数据信号，一边执行智能模拟操作。结果数据分析是模拟的后续处理，收集和整理试验结果并作出解释。必要时可改变输入量或部分模型结构，重新进行试验。
四、矿井生产智能模拟功能的实际应用
传统煤矿采掘的工艺方案落后，不仅增加了煤井工程作业的难度，也使原煤开采的成本耗资增多。基于煤炭行业经济的快速发展，我国资源开发行业开始倡导“效益优先”的原则，坚持智能模式为支撑的生产方式，科学地拟定矿井开采方案。
1、生产方面。生产过程的智能控制主要包括两个方面：局部级和全局级。局部级的智能控制是指将智能引入工艺过程中的某一单元进行控制器设计，例如智能PID控制器、专家控制器、神经元网络控制器等；全局级的智能控制是采用多功能模拟方式，经过矿井采煤工艺详细地模拟之后，由主控人员发出采煤指令而执行更好的调度指令[3]。
2、调度方面。智能控制随之也被广泛地应用于机械制造行业，它利用模糊数学、神经网络的方法对采煤过程进行动态环境建模，利用传感器融合技术来进行信息的预处理和综合。利用神经网络的学习功能和并行处理信息的能力，进行在线的模式识别，处理那些可能是残缺不全的煤矿生产信息，保障了智能采煤的规范化流程。
3、电气方面。电力系统中发电机、变压器、电动机等电机电器设备的设计、生产、运行、控制是一个复杂的过程[4]。矿井智能模拟模型对电气设备的控制性较好，借助模拟系统实施供配电装备的自动化调度。煤炭业的电气研究者将人工智能技术引入到电气设备的优化设计、故障诊断及控制中，取得了良好的煤炭采掘控制效果。
结论
信息技术的快速发展及其他相关学科的发展和相互渗透，也推动了控制科学与工程研究的不断深入，控制系统向智能控制系统的发展已成为一种趋势。考虑到市场对原煤物资需求量的持续增多，企业开始建立更高级别的智能化采掘方式，智能模型成为了行业引进的重要技术成果。■
参考文献
[1]胡海清.高科技系统支撑下采煤智能化趋势研究[J].煤炭技术，2010，40（12）：7-10.
[2]贾文.我国矿井生产智能模拟系统的设计与应用方法[J].中小企业管理，2009，31（14）：30-32.
[3]章建平.现代智能科技应用于井内采煤的必要性分析[J].管理观察，2010，22（5）：38-41.
[4]向磊.采煤控制系统模拟调试发现的问题与对策[J].山西煤矿，2010，18（3）：70-72.
关键词：煤矿井；模拟模型；功能；生产应用
基于先进科学技术应用的背景下，煤矿井选定模拟模型作为辅助方法，事先模拟矿井作业的工艺流程。经过详细地模拟演练，可发现采煤方案的工艺缺陷，及时改进以提升了原煤资源的生产效率。
一、矿井生产模拟的作用
智能模拟是基于人工智能化的虚拟化模式，正式开发煤矿井之前借助数字模型对工艺流程进行模拟，这一环节对后期采掘起到了多方面的辅助作用。
1、勘探地形。人工智能本质上是人与机器之间的协调作业，要求将人的语言指令传输给机器设备，按照人的指令要求执行生产作业任务。原煤开采是一项复杂的工艺流程，每道工序都有可能影响原煤的质量标准。现有模拟系统配备了专用的勘测模块，可以对矿区的地质状况实施全面勘察，掌握准确地地质信息以调度开采流程[1]。例如，计算机与GPS定位系统联用，可快速地掌握煤矿井的地理位置，有助于提高煤矿区开发的准确性。
2、指导工艺。人机一体化是智能界面应用的基本表现，建立计算机控制平台将人与机器相互连接应用，扩大了矿用设备的控制力度。生产前期作业中，通过智能模型对采煤方式进行事先演练，把各类矿用机械完整地结合起来操作，有助于改善采煤、洗煤、包装、运输等工艺设备的作业效率。例如，由人机操作系统对挖掘机械、装卸机械等相互连接，使井内巷道有足够的空间运转设备，发挥出了计算机模拟控制的功能价值。
二、采煤智能模型的核心技术
与常规采煤作业相比，井内煤矿生产的作业难度更大，不仅要投入更多的人力、物力、财力，还要提供完整的采煤控制系统。从信息科技的结构组成分析，计算机、无线网、传感器等均是其尤为关键的技术要点，借助这类技术带动了智能模拟流程的规范化进行。
1、计算机技术。生产模拟是在无人干预的情况下，能自主地驱动机器实现控制目标的自动化技术，适用于井内煤矿采掘的系统调度。计算机技术辅助煤炭开采生产是行业的改革决策，用高科技系统作为采煤控制中心，极大地改善了井内工作的操作流程。计算机技术是信息科技的基础构成，可完成各类数据信息的处理任务，实现了自动化掘进方案的执行流程。
2、无线网技术。网络通信是煤矿井不可缺少的组成部分，用其可以准确地传输生产信号，按照采煤方案的执行状况进行定位。保证设备信号、采掘信号、洗选信号等定点输送，维持了智能模型对矿井工艺的执行效率。例如，无线网络与计算机技术联用，从数据的收集、处理、传输、存储等均能实现一体化操作，企业用户可在短时间内完成数据的处理操作。
3、传感器技术。智能模拟模型不仅具备了强大的数据处理功能，在数据感应方面也设计了灵敏度高的传感器，用其作为信号感应介质可准确地捕捉数据信号。生产模型中设置传感器主要是快速地感应采煤信号，提高数字化处理的速率。采煤智能化技术推动下，旧式传感器模式开始朝着微电子技术转变，应用更优越的传感器执行模拟信号传输与感应。
三、智能模拟模型构建流程
从长期采煤实践中，企业积累了许多与井下采矿相关的控制技术，并借助先进科技创建了智能化作业模式。本次煤矿井智能模拟模型功能的实现，要拟定相对完整的模拟操作流程，才能适应原煤开采的控制要求，具体流程如图2。
1、建模。借助计算机平台自动化分析信息，明确模拟的目的和要求，尽可能收集和处理系统有关的数据。建立与采煤相关的数字化模型，找出组成系统的各个部件，并描述它们在各时刻的状态的有关变量或参数；确定各部件之间相互作用和影响的规则，即这些描述变量之间的函数关系。根据收集的数据确定或估计模型中的参数，并选择模型的初始状态。
2、编程。设计逻辑或信息的流程图，直至编制出对应的计算机程序，确保所建立模型与计算机操作相互适应。程序编写结束，还要经过专业化的程序验证，检验程序与数学模型之间的一致性以及输入量的合理性[2]。一般来说，计算机模型带有了自检验功能，采煤系统只需输入程序后调试执行，便可通过模型反应出矿井的生产动态，及时调整原有的采掘方式。
3、模拟。参照数据模型的运行准则，逐一执行模拟步骤而进行模拟试验，对给定的输入在计算机上执行程序。煤矿井常选用动态模拟方式，先参照采煤模型建立三维动态画面，一边处理采煤数据信号，一边执行智能模拟操作。结果数据分析是模拟的后续处理，收集和整理试验结果并作出解释。必要时可改变输入量或部分模型结构，重新进行试验。
四、矿井生产智能模拟功能的实际应用
传统煤矿采掘的工艺方案落后，不仅增加了煤井工程作业的难度，也使原煤开采的成本耗资增多。基于煤炭行业经济的快速发展，我国资源开发行业开始倡导“效益优先”的原则，坚持智能模式为支撑的生产方式，科学地拟定矿井开采方案。
1、生产方面。生产过程的智能控制主要包括两个方面：局部级和全局级。局部级的智能控制是指将智能引入工艺过程中的某一单元进行控制器设计，例如智能PID控制器、专家控制器、神经元网络控制器等；全局级的智能控制是采用多功能模拟方式，经过矿井采煤工艺详细地模拟之后，由主控人员发出采煤指令而执行更好的调度指令[3]。
2、调度方面。智能控制随之也被广泛地应用于机械制造行业，它利用模糊数学、神经网络的方法对采煤过程进行动态环境建模，利用传感器融合技术来进行信息的预处理和综合。利用神经网络的学习功能和并行处理信息的能力，进行在线的模式识别，处理那些可能是残缺不全的煤矿生产信息，保障了智能采煤的规范化流程。
3、电气方面。电力系统中发电机、变压器、电动机等电机电器设备的设计、生产、运行、控制是一个复杂的过程[4]。矿井智能模拟模型对电气设备的控制性较好，借助模拟系统实施供配电装备的自动化调度。煤炭业的电气研究者将人工智能技术引入到电气设备的优化设计、故障诊断及控制中，取得了良好的煤炭采掘控制效果。
结论
信息技术的快速发展及其他相关学科的发展和相互渗透，也推动了控制科学与工程研究的不断深入，控制系统向智能控制系统的发展已成为一种趋势。考虑到市场对原煤物资需求量的持续增多，企业开始建立更高级别的智能化采掘方式，智能模型成为了行业引进的重要技术成果。■
参考文献
[1]胡海清.高科技系统支撑下采煤智能化趋势研究[J].煤炭技术，2010，40（12）：7-10.
[2]贾文.我国矿井生产智能模拟系统的设计与应用方法[J].中小企业管理，2009，31（14）：30-32.
[3]章建平.现代智能科技应用于井内采煤的必要性分析[J].管理观察，2010，22（5）：38-41.
[4]向磊.采煤控制系统模拟调试发现的问题与对策[J].山西煤矿，2010，18（3）：70-72.