礦山智能化精準(zhǔn)感知技術(shù)專題

隨著煤礦開采深度增加，作業(yè)環(huán)境日趨復(fù)雜，部分傳統(tǒng)煤礦采用人工巡檢方式，巡檢人員攜帶多種檢測設(shè)備，逐一檢查煤礦各重點區(qū)域和地點，人工巡檢方式耗時耗力，且難以保證巡檢數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時性，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代煤礦安全生產(chǎn)的需求。

文章來源：《智能礦山》2025年第6期“礦山智能化精準(zhǔn)感知技術(shù)"專題”

第一作者：張學(xué)啟，高級工程師，現(xiàn)任內(nèi)蒙古伊泰煤炭股份有限公司煤炭生產(chǎn)事業(yè)部總經(jīng)理，主要從事煤炭生產(chǎn)及煤礦建設(shè)等方面的管理工作。E-mail：zhangxueqi@yitaigroup.com

作者單位：內(nèi)蒙古伊泰煤炭股份有限公司

引用格式：張學(xué)啟，梁靜浩.紅慶河煤礦基于礦鴻的煤礦智能巡檢作業(yè)應(yīng)用探索[J].智能礦山，2025，6(4)：47-51.

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基于此，內(nèi)蒙古伊泰煤炭股份有限公司紅慶河煤礦（簡稱紅慶河煤礦）結(jié)合實際生產(chǎn)環(huán)境，引入基于礦鴻系統(tǒng)的瓦斯智能巡檢和輸送帶智能巡檢系統(tǒng)，實時監(jiān)測煤礦各區(qū)域環(huán)境參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患，并通過精確的數(shù)據(jù)分析為煤礦安全管理提供科學(xué)依據(jù)，提升煤礦巡檢的智能化水平。

礦鴻系統(tǒng)通過創(chuàng)新的軟總線技術(shù)，實現(xiàn)對煤礦各類設(shè)備的集中管理和協(xié)同作業(yè)，打破設(shè)備間因廠家差異造成的信息壁壘。礦鴻系統(tǒng)配備便攜儀實時準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，并傳輸至數(shù)據(jù)管理中心，為煤礦安全管理提供數(shù)據(jù)支撐。礦鴻設(shè)備的自發(fā)現(xiàn)、自連接、自傳輸?shù)认冗M(jìn)功能，簡化巡檢工作流程，減輕巡檢人員工作負(fù)擔(dān)，提升了整體巡檢效率。

礦鴻智能瓦斯巡檢技術(shù)及應(yīng)用

1.1 礦鴻智能瓦斯智能巡檢技術(shù)

在煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域，基于礦鴻系統(tǒng)開發(fā)的智能平臺軟件，深度融合便攜式多參數(shù)氣體檢測報警儀、礦用本安型手機(jī)、電子白板等礦用本安型礦鴻設(shè)備，通過礦鴻軟總線，將便攜儀采集的氣體數(shù)據(jù)通過礦鴻“一碰傳”技術(shù)，即時上傳至巡檢移動端、電子白板及系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集、安全存儲與可視化展示。借助后臺AI算法，深度分析采集到的氣體數(shù)據(jù)，通過歷史數(shù)據(jù)建立瓦斯?jié)舛茸兓Ｐ?，預(yù)測瓦斯?jié)舛劝l(fā)展趨勢，提前發(fā)出預(yù)警，實現(xiàn)對瓦斯巡檢點位數(shù)據(jù)的實時精準(zhǔn)采集與態(tài)勢研判。

1.2 礦鴻瓦斯智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)用

基于礦鴻操作系統(tǒng)的煤礦瓦斯智能巡檢系統(tǒng)，構(gòu)建云-端-設(shè)備三位一體智能化管理架構(gòu)，整合后臺管理WEB端、瓦斯巡檢APP端兩大核心平臺，以及便攜式多參數(shù)氣體檢測報警儀、礦用本安型手機(jī)、礦用本安型顯示屏等設(shè)備，實現(xiàn)煤礦瓦斯巡檢全流程數(shù)字化管控。

（1）在系統(tǒng)管理層面

礦鴻瓦斯智能巡檢系統(tǒng)的后臺管理WEB端作為中樞控制系統(tǒng)，提供煤礦基礎(chǔ)信息管理服務(wù)，包括組織架構(gòu)搭建、用戶權(quán)限分配、角色職能設(shè)定等基礎(chǔ)配置功能；支持作業(yè)模板自定義，預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程提升巡檢規(guī)范性；具備班組信息全周期管理能力，實現(xiàn)人員檔案、排班調(diào)度的動態(tài)更新；集成電子白板等設(shè)備臺賬數(shù)字化管理模塊，實時追蹤設(shè)備運行狀態(tài)；系統(tǒng)多維度統(tǒng)計分析上傳數(shù)據(jù)，自動生成可視化報表，并嵌入班組人員在線考核模塊，通過知識測試與實操模擬提升人員職業(yè)技能。

（2）瓦斯巡檢APP端

礦鴻瓦斯智能巡檢系統(tǒng)的瓦斯巡檢APP端以一線作業(yè)為場景，采用分角色權(quán)限管理模式。依托后臺管理WEB端，管理人員實現(xiàn)班組巡檢任務(wù)精準(zhǔn)下發(fā)，APP端支持班前班后會語音錄入功能，確保信息傳遞完整高效。一線瓦檢員通過APP接收任務(wù)指令，在井下執(zhí)行在線作業(yè)時，實時確認(rèn)設(shè)備數(shù)據(jù)，配合便攜式檢測設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)即時上傳；針對特殊工況導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸中斷，系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)補(bǔ)傳功能，保障數(shù)據(jù)完整性。通過智能終端與礦鴻生態(tài)設(shè)備的深度融合，推動煤礦瓦斯巡檢工作向智能化、高效化、規(guī)范化方向全面升級。煤礦瓦斯智能巡檢系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 煤礦瓦斯智能巡檢系統(tǒng)架構(gòu)

（3）井下實際作業(yè)場景

瓦檢員通過手機(jī)APP接收班組巡檢任務(wù)，瓦檢員抵達(dá)指定地點后，采用多參數(shù)便攜式氣體檢測儀開展實時監(jiān)測。借助藍(lán)牙近場通信技術(shù)，檢測設(shè)備將原始數(shù)據(jù)直接傳輸至礦用本安型手機(jī)，確保數(shù)據(jù)采集的實時性與真實性。瓦檢員比對便攜式檢測儀數(shù)據(jù)與光學(xué)瓦斯檢定器（光瓦）的測量結(jié)果，確認(rèn)無誤后在瓦斯巡檢APP上完成數(shù)據(jù)核準(zhǔn)與保存操作。

（4）在數(shù)據(jù)交互環(huán)節(jié)

瓦檢員采用礦鴻“一碰傳”技術(shù)，將手機(jī)與礦用本安型電子白板輕輕觸碰，經(jīng)人工確認(rèn)的檢測數(shù)據(jù)同步至電子白板，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)可視化展示。電子白板通過井下WIFI網(wǎng)絡(luò)，將實時數(shù)據(jù)上傳至瓦斯巡檢后臺管理系統(tǒng)，構(gòu)建起設(shè)備-終端-云端的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。針對井下信號盲區(qū)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸中斷問題，系統(tǒng)支持通過瓦斯巡檢APP進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)傳，確保數(shù)據(jù)零丟失、全追溯。

（5）在后臺管理系統(tǒng)（WEB端）

基于礦鴻的瓦斯智能巡檢系統(tǒng)深度整合后臺管理系統(tǒng)（WEB端）與瓦斯巡檢移動端（APP），覆蓋任務(wù)下發(fā)、數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場確認(rèn)、實時傳輸、云端存儲與可視化展示的全閉環(huán)管理體系。高效協(xié)同的數(shù)字化作業(yè)流程，摒棄傳統(tǒng)紙質(zhì)記錄模式，推動煤礦瓦斯巡檢的無紙化、智能化，提升安全生產(chǎn)管理效能與數(shù)據(jù)治理水平。瓦斯巡檢WEB系統(tǒng)展示界面如圖2所示。

圖2 瓦斯巡檢WEB系統(tǒng)展示界面

礦鴻輸送帶智能巡檢技術(shù)及應(yīng)用

2.1 礦鴻輸送帶智能巡檢技術(shù)

依托礦鴻操作系統(tǒng)的統(tǒng)一架構(gòu)與跨設(shè)備協(xié)同能力，系統(tǒng)性改造煤礦現(xiàn)有設(shè)備，通過標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議與接口規(guī)范，實現(xiàn)多類型設(shè)備的數(shù)據(jù)互通與功能整合，降低異構(gòu)設(shè)備協(xié)同開發(fā)的技術(shù)門檻與建設(shè)成本，為煤礦智能化升級構(gòu)建高效統(tǒng)一的技術(shù)底座。

在輸送帶巡檢場景中，基于礦鴻手機(jī)開發(fā)的專用小程序是智能化升級的核心載體。小程序深度對接礦鴻系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集功能，以可視化圖表、動態(tài)看板等形式，直觀呈現(xiàn)輸送帶運行數(shù)據(jù)、設(shè)備工況參數(shù)等關(guān)鍵信息。通過圖形化界面設(shè)計，巡檢人員可快速獲取輸送帶運行動態(tài)數(shù)據(jù)，同步監(jiān)測設(shè)備整體運行狀態(tài)、電機(jī)負(fù)載與溫度變化、沿線傳感器反饋等多維信息，實現(xiàn)輸送帶巡檢從傳統(tǒng)人工經(jīng)驗判斷向數(shù)據(jù)驅(qū)動決策的轉(zhuǎn)變。

2.2 礦鴻輸送帶智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)用

通過礦鴻適配改造目前設(shè)備，統(tǒng)一設(shè)備系統(tǒng)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備和應(yīng)用分層解耦，建立人與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與云端的互聯(lián)互通和智能協(xié)同，形成了采集-管理-控制-監(jiān)控-預(yù)測維護(hù)一體化工作模式，提升了智能化程度和設(shè)備效率，智能輸送帶巡檢技術(shù)研發(fā)過程如圖3所示。

圖3 智能輸送帶巡檢技術(shù)研發(fā)過程

（1）接口層

負(fù)責(zé)協(xié)議棧對上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的總體能力呈現(xiàn)。涵蓋協(xié)議棧提供的現(xiàn)有能力及后續(xù)擴(kuò)展能力，包括發(fā)現(xiàn)設(shè)備、采集設(shè)備信息、發(fā)送文件、控制設(shè)備執(zhí)行某項操作的能力等。

（2）模型層

提供各類設(shè)備在實現(xiàn)層面的抽象表達(dá)方法，涵蓋設(shè)備基本屬性的描述方法、設(shè)備對外提供服務(wù)的描述方法、設(shè)備配置文件格式定義等，支撐配置管理、設(shè)備控制等子模塊的邏輯實現(xiàn)。

（3）服務(wù)層

負(fù)責(zé)協(xié)議棧的對上接口能力實現(xiàn)，涵蓋協(xié)議棧提供的現(xiàn)有能力及后續(xù)擴(kuò)展能力，包括各類設(shè)備的發(fā)現(xiàn)連接能力、近場/遠(yuǎn)程控制能力、服務(wù)發(fā)現(xiàn)能力及文件傳輸能力等。

（4）安全層

提供協(xié)議棧進(jìn)行各類設(shè)備間業(yè)務(wù)交互過程中的安全保障能力，包括在設(shè)備發(fā)現(xiàn)連接過程中所需的設(shè)備合法性認(rèn)證能力、協(xié)議報文發(fā)送/接收過程中的加解密及完整性校驗?zāi)芰Φ取?/span>

（5）傳輸層

面向服務(wù)層和模型層，提供設(shè)備間業(yè)務(wù)會話可達(dá)性、各類業(yè)務(wù)操作指令及模型抽象編碼的消息報文格式定義，以及邏輯通道的連接管理、服務(wù)質(zhì)量優(yōu)先級調(diào)度。

通過礦鴻輸送帶智能巡檢改造，提高輸送帶智能巡檢能力，降低設(shè)備故障率，保障了人員安全，提升礦山智能化運營水平，輸送帶智能巡檢系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。

圖4 輸送帶智能巡檢系統(tǒng)架構(gòu)

目前紅慶河煤礦主要對3條主運輸送帶（南翼大巷，北翼大巷一部、北翼大巷二部）的主控制器進(jìn)行了礦鴻化改造，巡檢人員通過礦鴻手機(jī)配套小程序，可視化展示和查看輸送帶運行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等。巡檢小程序展示設(shè)備狀態(tài)、電機(jī)狀態(tài)、沿線狀態(tài)、張緊狀態(tài)、各傳感器保護(hù)狀態(tài)、輸入輸出點狀態(tài)、制動閘狀態(tài)、模擬量信息、歷史記錄查詢、被控設(shè)備聯(lián)起、聯(lián)停功能等信息。礦鴻手機(jī)配套小程序界面如圖5所示。

圖5 礦鴻手機(jī)配套小程序界面

礦鴻智能巡檢技術(shù)實施效果

3.1 礦鴻智能瓦斯巡檢系統(tǒng)實施效果

智能瓦斯巡檢系統(tǒng)推動了煤礦作業(yè)的無紙化進(jìn)程，減少了紙質(zhì)文檔的使用，降低成本，體現(xiàn)了環(huán)保理念。瓦檢員利用便攜檢測儀氣體檢測后，數(shù)據(jù)自動上傳至電子白板和后管系統(tǒng)。系統(tǒng)操作簡便易用，界面設(shè)計直觀明了，提供靈活的配置選項，滿足不同場景的操作要求。瓦斯智能巡檢系統(tǒng)在煤礦運營的常態(tài)化應(yīng)用，為操作人員提供了便捷、高效的巡檢工具，進(jìn)一步優(yōu)化了人力資源的配置，礦鴻智能智能巡檢技術(shù)實施效果主要體現(xiàn)在以下3個方面。

（1）安全效益方面

礦鴻智能巡檢系統(tǒng)的實時瓦斯監(jiān)測和智能預(yù)警功能，降低了作業(yè)人員暴露在危險區(qū)域的風(fēng)險。與傳統(tǒng)巡檢方式相比，智能巡檢系統(tǒng)通過連續(xù)的數(shù)據(jù)采集與分析，及時發(fā)現(xiàn)并預(yù)警危險情況，工作人員在安全距離外就能準(zhǔn)確掌握礦井內(nèi)的安全狀況。系統(tǒng)智能分析功能可預(yù)測瓦斯?jié)舛茸兓厔?，有助于提前采取措施防止瓦斯超?biāo)，預(yù)防事故的發(fā)生，保障了工作人員的生命安全，并避免了因事故導(dǎo)致的生產(chǎn)停頓和經(jīng)濟(jì)損失。

（2）經(jīng)濟(jì)效益方面

礦鴻智能巡檢系統(tǒng)實現(xiàn)無紙化作業(yè)后，每年可節(jié)省紙質(zhì)記錄、打印設(shè)備及耗材費用約20萬元；巡檢效率提升30%，同等人力配置可將瓦斯巡檢覆蓋范圍擴(kuò)大1.5倍，通過優(yōu)化人員配置，減少冗余崗位，每年可節(jié)省人工成本約30萬元。

（3）在社會效益方面

礦鴻智能巡檢系統(tǒng)為煤炭行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型提供可復(fù)制的技術(shù)方案，推動傳統(tǒng)煤礦向數(shù)字化、智能化升級，系統(tǒng)操作便捷性降低了技術(shù)應(yīng)用門檻，有利于行業(yè)人才培養(yǎng)與技術(shù)普及。

3.2 礦鴻輸送帶智能巡檢系統(tǒng)實施效果

礦鴻輸送帶智能巡檢系統(tǒng)通過礦鴻化改造，實現(xiàn)了相關(guān)設(shè)備的全面互聯(lián)互通和智能協(xié)同，通過創(chuàng)新性技術(shù)整合和應(yīng)用，實現(xiàn)了設(shè)備系統(tǒng)統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化，提高了設(shè)備兼容性和互操作性。

（1）在效益性方面

礦鴻智能巡檢系統(tǒng)通過實時監(jiān)控輸送帶運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在故障，延長了設(shè)備使用壽命，減少了因設(shè)備故障導(dǎo)致的停工停產(chǎn)時間。系統(tǒng)減少了人工巡檢的頻率和強(qiáng)度，降低了巡檢人員意外傷害風(fēng)險，為煤礦行業(yè)的安全生產(chǎn)提供了有力保障。

（2）在可操作性方面

礦鴻智能巡檢系統(tǒng)的巡檢小程序展示了設(shè)備狀態(tài)、電機(jī)狀態(tài)、沿線狀態(tài)等信息的實時可視化，支持歷史記錄查詢功能，為設(shè)備維護(hù)和故障排查提供了便捷途徑，通過礦鴻手機(jī)的配套使用，巡檢小程序界面設(shè)計直觀明了，工作人員可快速掌握操作要領(lǐng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)可操作性和便捷性。

結(jié) 語

紅慶河煤礦引入基于礦鴻系統(tǒng)的智能巡檢技術(shù)成效顯著。礦鴻智能智能瓦斯巡檢系統(tǒng)構(gòu)建云-端-設(shè)備管理架構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集、預(yù)警及全流程數(shù)字化管控，在安全、經(jīng)濟(jì)、社會效益方面得到提升；礦鴻智能輸送帶巡檢系統(tǒng)通過礦鴻化改造，實現(xiàn)了設(shè)備互聯(lián)互通與智能協(xié)同，實時監(jiān)控運行狀態(tài)，延長設(shè)備壽命，降低故障風(fēng)險，提升設(shè)備兼容性，在效益和可操作性上優(yōu)勢明顯，為煤礦智能化轉(zhuǎn)型、安全生產(chǎn)及行業(yè)技術(shù)普及提供了可復(fù)制的成功范例。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

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