智能化技术在矿山安全管理中的应用实践论文

2025-07-03 16:54:43 来源: 作者:xuling
摘要:采矿行业是我国很多地区经济发展中的支柱型产业,在当下信息时代发展的大背景下,矿产资源开发利用效率在智能化技术加持下得到了显著提升。
摘要:采矿行业是我国很多地区经济发展中的支柱型产业,在当下信息时代发展的大背景下,矿产资源开发利用效率在智能化技术加持下得到了显著提升。而针对采矿作业高风险的特性,在矿山安全管理中,可通过智能化技术手段应用,构建更智能化的矿山安全管理体系,更进一步加强矿山作业人员安全保障。基于此,本次研究中将基于当下智能化技术最新发展成果,根据目前我国矿山安全管理中普遍存在的各项问题,提出智能化矿山安全管理技术体系的构建方案,并结合矿山安全管理工作实例,验证智能化技术安全管理方案在矿山安全管理实际应用中的效果,为更高效的矿山安全管理工作开展提供实质性的技术支持,促进我国采矿行业整体健康发展。
关键词:智能化技术;矿山安全管理;应用实践
智能化技术的大规模应用为我国各行业发展都提供了强大的推力,成为当下社会经济高速发展所依赖的重要推手。智能化技术应用对于不同行业的不同工作项目有着广泛的适应性。在采矿行业发展中,智能化技术最开始应用于矿山开采作业的管理。而在采矿作业开展的过程中,如何保障现场作业人员与工程设备安全是采矿企业十分关注的问题,因而在采矿行业中,对于智能化技术应用的探索开始向矿山安全管理领域拓展,以智能化技术应用加强矿山开采作业的安全保障。依托智能化技术构建的矿山管理系统,能够全面推进矿山安全管理中管理决策、执行等各个环节的智能化,将繁冗的安全管理各个环节进行有效的整合,最终实现矿山安全管理效率与效果更进一步的提升。
1智能化技术应用于矿山安全管理的价值意义
矿山开采作业开展中,鉴于矿山位置通常比较偏远,现场的环境也比较恶劣。在进行采矿作业时,矿山区域的自然环境因素会给开采作业带来一定的阻碍,影响作业进程推进,也进一步增加了矿山开采作业中安全事故发生的概率。同时,受制于现场复杂的自然环境条件,矿山安全管理效率水平难以得到充分保证,使得现场作业人员与设备的安全很难得到切实的保障。为了更好地展开矿产资源开采,矿山管理人员和作业人员要把安全放在第一位,必须完善矿山各项安全设施,作业前进行安全确认,坚持“先除险,后作业”,能够有效避免边坡坍塌、冒顶片帮、透水等事故的发生,消除对现场作业人员的人身安全构成重大威胁的风险。此外,在矿山安全管理中,还需要加强对各采矿作业活动和设备、设施的风险分级管控和隐患排查治理,实现安全风险关口前移,避免生产安全事故的发生。
矿产开采作业中,一旦发生生产安全事故,不仅会影响到矿山开采作业的正常进行,对于矿产企业与员工间关系以及矿产企业的市场声誉都会造成极大的不利影响。当下,矿产企业在开展矿山安全管理工作时受到以复杂作业环境等各项因素的限制,导致安全管理效率不高,安全事故风险居高不下。针对这一情况,在矿山安全管理中应用智能化技术,能够为参与矿山安全管理的各个主体开展实际工作提供更直观的科学工作指导,全方位加强矿山安全管理工作规范。在此基础上,智能化安全管理系统应用能够实现对矿山开采作业区域各节点的全方位实时监控,通过系统服务器端口,可为管理人员提供各节点安全隐患发展实时进展信息,并在系统中精确定位安全风险位置与风险内容,便于在风险转化为事故前进行处置,切实降低采矿安全事故的发生率。矿山安全事故率的降低,能够极大程度上提高采矿作业效率,并显著降低企业在采矿作业中遭受的损失,让企业的经济效益与社会声誉等都实现进一步的提升。
2矿山安全管理工作中的常见问题
2.1矿山安全管理人员专业能力不足
一部分矿产企业组织开展矿山开采作业时,矿山技术力量薄弱,很多基层技术人员在专业能力、文化知识方面都存在一定的不足。由此,在矿山开采作业与相关的矿山安全管理中,企业的技术人员在智能化技术应用的情况下无法充分做到智能化技术应用与矿山安全管理条件的有效结合,不具备使用智能化技术开展各项安全管理工作的能力。智能化技术应用下,矿山安全管理工作流程的系统化、专业化程度势必会显著提升,如果相关工作人员的技术能力无法与之匹配,势必会对智能化技术应用效果产生不利影响。
2.2矿山安全管理智能化设备投入不足
当今我国采矿业发展中,智能化技术已经实现了大规模应用,目前在矿山开采作业中应用的机械设备中,有很多设备都实现了智能化技术赋能,具备工作自主决策、自主执行的能力。但是,相较于传统的机械设备,智能化设备引进成本更高,一些采矿企业在经营中,出于压缩成本的目的,往往会限制智能化设备的应用规模。矿山安全管理中,传统的非智能化机械设备无法与智能化安全管理系统建立直接连接,在安全管理工作中,工作人员只能不断深入现场检查这些设备的实时运行状态,严重影响安全管理工作的效率。更为重要的是,部分矿山由于自然地质条件过于复杂,传统作业方式风险极高,应用智能化设备可减少人员在危险环境暴露的频率,极大程度的降低安全风险。但是,一些采矿企业仍然在使用传统的机械设备,试图降低成本。这样做只会对开采作业效率造成不利影响,并进一步提高事故的发生率。
3矿山安全智能化管理系统构建与实践应用分析
3.1矿山安全智能化管理系统构建
基于上述矿山安全管理问题分析与矿山安全管理智能化的具体需求,在智能化管理系统的构建上,需要重点考虑系统功能全面、操作简便特性的凸显,让绝大多数的矿山安全管理人员能够真正有效应用系统开展矿山安全管理工作,从而提高矿山安全管理实效。由此,本次研究中建议,矿山安全管理智能化系统可根据以下框架构建。
系统云端部分,以企业存量信息系统为基础,内部具体设置ERP、OA、采矿设备管理、作业活动管理、矿物成分检测、开采质量管理与安全管理等各个子系统,将安全管理与矿山日常开采作业项目作更紧密连接。根据各个子系统设置构建子系统交互性质的系统云端操作界面,保证矿山安全管理工作开展中能够通过系统云端提取各项需要的数据信息,从根本上保证安全管理工作效果。系统云端构建中,要将矿山生产运营服务平台引入其中,通过平台中工业数据建模功能完整重现矿山开采作业区域结构,以便对各节点安全隐患进展作实时监控。同时添加应用开发与微服务组件以及工业大数据系统实现矿山安全管理中对矿山安全管理各项数据的科学自动化处理,降低系统用户操作比例,进而降低对系统用户专业性要求。
系统工作流程设计中,以区域数据汇集、数据减量解析、边缘计算智能为流程设计依据。具体流程设计上,可以以设备接入—协议解析—边缘数据处理—数据信息集成—矿山开采区域三维模型管理作为依据,更充分体现系统智能化、自动化的应用宗旨。
系统外部硬件配套设计中,需要根据矿山安全管理工作各方面需求,配套设置具备矿山开采作业检测传感,作业环境与项目进度智能化感知与现场作业设备互联的硬件装置,构建系统云端与开采作业现场各个维度的稳定连接,保证系统应用中真正实现对矿山开采作业现场的全方位监控。并通过智能感知与传感装置将各项安全管理相关的数据信息上传至云端运营服务平台,通过平台中的矿产开采区域立体模型对安全风险信息进行可视化再现,提高安全风险应急处置时效性,更充分突出安全管理系统的智能化特征。
3.2矿山安全智能化管理关键性技术应用
在上述矿山安全智能化管理系统的构建中,为确保系统中各部门构建完善与系统功能实现,需要具体应用以下关键性技术。
(1)远程监控技术。该技术应用中,通过在矿山开采中应用的提升机、通风机等主要设备上安装电流变送器、电压变送器、风机开停传感器、温度与振动传感器等传感装置,通过智能化系统构建中必用的通信网络,将矿山开采作业中应用的设备各项参数向矿山智能化管理系统中上传,进行安全管理决策,生成对应的工作指令,再通过系统云端与外部硬件的互联端口将指令发送到各个设备端,由此真正实现对矿山开采设备运行的自动化控制与设备工作状态远程监控。
(2)工业以太网。工业以太网相对于普通以太网,介质访问控制层与逻辑链路控制层结构设计更加适应大规模工业生产活动环节的控制需要,进一步提升智能化安全管理系统网络的利用效率,让系统具备在复杂工况环境中工作的能力。同时工业以太网系统建设的成本更低,更加适应企业智能化管理工作开展中降低成本的要求。在矿山安全智能化管理系统构建中,通过工业以太网应用能够极大程度上降低企业因系统建设造成的成本压力,让系统得以更快速建成并投入应用。
(3)无线通信系统。各种无线通信系统中,WiFi系统最为常见。矿山开采作业中,由于井下作业面范围广,爆破操作影响范围大的特点,有限通信网络设置与应用会受到极大限制。而WiFi网络具有信号传播范围广、信号传输质量良、管理维护简便等诸多优良特性,能够在矿山安全管理系统工作中提供稳定的数据传输载体,有效降低系统运行中数据信号传输的故障率,进而保证系统在实际运行中充分发挥其作用。
(4)矿山安全管理信息集成系统。该系统是基于矿山开采作业实际需求开发的软件平台。该系统通过对矿山生产管理各流程的整合简化,能够为系统高度自动化运行提供具体的系统组件保障。本次研究中,鉴于当前部分矿山安全管理技术人呢元专业能力不足的问题,在智能化管理系统构建中高度强调系统运行的自主性,降低用户操作比例以提升系统实际应用效果。将矿山安全管理信息集成系统应用于系统云端的运营服务平台中,可以为系统自动化运行实现提供充分的支持。
3.3矿山安全智能化管理系统应用实践分析
研究中以山东某金矿为研究实例,开展矿山安全智能化管理系统实践应用分析。根据以上系统构建流程设计与关键技术应用,公司矿山安全管理智能化系统的系统架构与实践应用方案如下。
3.3.1系统架构
该公司在矿山安全管理系统架构的搭建中,基础架构部分应用基于BWAD(浏览器+Web应用服务+综合性数据库)的三位一体系统架构,由此实现对当前智能化工作系统中常用的Windows、Linux操作系统整合到一起,保证系统对复杂工况的适应能力。这一系统架构的优势主要有如下。
(1)系统整体结构可以大幅简化,通过B/S结构应用能够省略传统智能化系统中必须配置的客户端端口,降低系统运行维护难度。
(2)硬件配套自由度高,根据企业矿山开采安全管理具体需求灵活配置,在保证系统应用效果基础上有效精简成本。
(3)系统程序开发简单。三层式B/S结构各层级相对独立,可以各自应用适用的系统开发语言,并通过B/S结构实现各层级有效整合。
(4)信息安全保障充分。三层式的系统架构能够实现对用户权限的分割与分别授予,避免不同用户系统应用模块的重合,进一步保障系统信息安全。
3.3.2系统实际应用功能
该系统在矿山安全管理中的实践应用具体能够实现以下几项功能。
(1)矿山安全生产检查与安全风险处置的全流程整合。系统根据不同用户使用需求与场景差异,设置PC端与移动端访问入口。在此基础上依据工作流与人员职能分工规划不同用户系统应用权限与功能。提供系统中的数据传输模块实现不同用户工作数据安全互联,由此实现矿山安全管理活动的体系化开展。
(2)现场作业活动与人员操作监管。系统构建中,通过建立现场作业人员审查机制与个人档案存档,能够对所有进入现场的人员资质进行审核,避免无关人员与专业素质不合规的人员进入现场,有效避免因人员误操作引发的安全事故。
(3)公司构建的矿山安全管理智能化系统应用中,能够实现对各矿山开采使用设备运行风险的实时监控。系统运行中通过在各个设备上设置的传感器与控制器装置,设备当前位置与各项运行数据会直接上传到系统中,而系统会通过控制器装置向设备发送指定的操作指令,以此实现对各个矿山开采设备的实时控制。
矿山安全管理智能化系统的实践应用结果表明,智能化技术在矿山安全管理中的应用,能够从人员与设备工作规范的角度着手,维护矿山开采作业现场的正常工作秩序,以此为基础强化对整体作业环境的监控能力,更及时发现各类型安全事故的隐患,并于第一时间发出对应的处置指令,由此实现对矿山开采安全事故概率的更有力控制。
4结语
应用智能化技术开展矿山安全管理,推动矿区智能化管理体系建设是采矿行业当下与今后发展中的重中之重。对此,本次研究中对智能化矿山安全管理系统构建可行的技术路线与关键技术作分析研究,并通过实际案例,进一步探讨矿山安全管理信息化系统构建可行的技术方案与实际应用效果,希望能够为各个采矿企业矿山安全管理智能化系统构建与应用提供有实际效果的技术参考。
