矿山人工智能自动化控制系统设计

赵文宝

（中铁十九局集团矿业投资有限公司，北京 100161）

0 引言

近几年来，我国科技水平不断提高下，人工智能技术应运而生，凭借着自身较强的自主能力、学习能力、处理能力和控制能力等特点，被广泛应用于矿山计算机电气自动化控制系统设计，不仅可以实现系统故障的自动化排查和解决，还能保证系统运行的可靠性和稳定性，为实现数据的自动化采集以及矿井的智能化生产提供重要技术支持。因此，在人工智能技术的应用背景下，如何科学设计矿山计算机电气自动化控制系统是技术人员必须思考和解决的问题。

1 人工智能技术简介

人工智能技术作为一种新型的高科技技术，将系统研究、系统开发、系统模拟等集合成统一整体，通过借助计算编程的方式，可以实现指令的准确下达，然后借助计算机对人类大脑进行模拟，从而实现对信息数据的及时收集和整理，并向用户提供相应的反馈信息[1]。目前人工智能技术被广泛地应用于自动化仪表、机器人控制等领域中，为提高生产的安全性和可靠性打下坚实基础。

2 系统功能设计

为了实现系统功能效果，提高系统运行的稳定性和可靠性，技术人员要根据图1 设计系统的核心功能。

图1 矿山计算机电气自动化控制系统

2.1 矿山电气控制功能设计

作为矿山计算机电气自动化控制系统的主要组成部分，矿井电气设备的控制功能主要使用了人工智能技术中的两大核心技术，一种是模糊控制技术，另一种是神经网络技术。其中，模糊控制技术主要是指通过采用模糊分析的方式对指令语言进行分析和处理，在这个过程中需要借助模糊模型将指令语言传输到指定的电气设备，由电气设备对这些指令语言进行统一化处理[2]；神经网络技术作为一种重要的指令处理技术，主要是指针对模糊模型所识别处理的指令内容，完成对指令反馈数据的计算和整理。通过综合使用模糊控制技术和神经网络技术，可以保证矿山电气控制功能的实现效果。

2.2 通信功能设计

作为矿山计算机电气自动化控制系统的重要功能，通信功能在具体的设计中不仅需要借助电气自动化通信设置，保证信息资源传输的高效性和精确性，还要综合考虑系统自动化控制终端节点问题，尽可能提高通信效率和效果[3]。在电力部分的设计期间，根据用户的实际用电需求采用有线通信和无线通信相结合的方式，确保通信的合理性和科学性。目前，有线通信方式最为常用，主要包含两种类型，一种是专线通信方式，另一种是电话线通信方式；而无线通信主要是指通过借助普通电台，根据智能通信设置需求，为用户提供智能化通信服务。

有线通信方式主要适用于电气负荷管控领域中，有成本投入量较低的特点，但是由于缺乏一定的稳定性、可靠性和时效性，无法直接应用于配电终端系统设计中，因为，配电终端系统对系统整体稳定性和可靠性要求较高[4]。而无线通信方式不仅可以保证智能通信的传输效率，还能进一步提高通信传输的稳定性、安全性和精确性。此外，通过利用无线通信方式，用户可以根据自身实际需求，选择相应的路由功能，还能利用电网资源，及时追踪和管控整个通信过程，确保通信过程的安全性和可靠性，并成功设置稳定性较高的配电终端。但无线通信方式的弊端是成本较高，系统在日常的运行中需要借助主线程，对多个系统串口进行初始化操作，同时，通过借助通信线程对整个串口通信过程进行监控，不仅可以及时发现通信故障问题，还能将通信故障信息上传到主线程（主线程主要负责对串口相关信息数据的读写处理）[5]。当主线程与通信线程之间建立良好、稳定的沟通关系时，主线程不用再次接收信息就能撤销信息发送指令。

算法1 重点描述了主程序的整个通信过程。在进行日常通信期间，主通信站向多个不同的站点进行轮回咨询，一旦多个站点同时接收主站点发出的命令，就可以根据命令内容，将相关数据返回到指定的主站点，以完成对分布式计算机监控系统的设计。

算法1 通信主程序算法如下：

2.3 数据传输功能设计

为了保证数据传输的安全性和高效性，需要采用双向传输数据的方式，对相关数据进行传输。双向传输通信主要是指通过利用通信设备，实时接收信息数据，并将其安全、可靠地传输到处理中心，由处理中心根据指令消息，实现对数据传输过程的精确化控制，所以数据传输在保证数据安全性方面具有重要意义，技术人员要重视对数据传输功能的设计。该功能在具体的设计中，首次要根据整个系统的监督需求，完成对系统传输设备的设计，系统传输设备主要包含两大核心组成部分，分别是电缆、视频光缆。根据数据传输距离和传输需求，选用合适的数据传输方式，避免信息数据出现传输不及时、传输异常等问题。数据传输类型不同，所对应的线程也存在一定差异[6]。

2.4 监督功能设计

在具体的设计中，监督功能需要根据矿山开采需求，通过合理利用电气设备，完成对矿山资源的科学开采和管理，确保整个电气设备能够可靠、稳定、安全地运行。系统显示器可以实时更新和显示矿山电气设备的实际电流变化情况，便于操作人员及时发现和解决电气设备电流不稳定问题。例如：当系统显示器出现指针偏移问题时，系统可以自动启动自身的监督功能，亮起电机设备的指示灯，提醒维修人员开展相关维修工作。因此，通过设计系统的监督功能，可以保证电气设备电流的稳定性[7]，降低电气设备故障出现概率。

2.5 故障诊断功能设计

系统经常长时间运行后，难免会遇到各种故障或问题，为了确保系统自动调用自身的故障诊断功能，实现对故障种类、故障原因的追踪和查找，以保证故障诊断结果的准确性。故障诊断功能在具体的设计中，需要借助神经网络技术和模糊控制技术等人工智能技术，对系统故障进行智能化检测和诊断。当系统出现运行异常问题时，为了保证该故障问题解决的高效性，技术人员必须要利用模糊集理论知识，创建多个关系矩阵，然后借助电气系统，开展系统故障诊断工作。此外，还要分类总结和整理系统故障类别、诊断经验等内容，并将其存储于专家知识库中，便于维修人员及时查看和调用。

3 结束语

综上所述，人工智能技术作为一种先进、新型的高科技技术，广泛地应用于人们生活的方方面面，为人们的生活提供了极大便利，同时还促进社会的稳定、和谐发展。而矿山计算机电气自动化控制系统在具体的设计中，通过使用人工智能技术，不仅可以提高矿井的生产效率和效果，还能缩小财力成本、人力成本、物力成本，为实现相关生产企业社会效益和经济效益的最大化，促进企业的健康、可持续发展发挥出重要作用。与传统电气控制系统相比，通过利用人工智能技术所设计的矿山计算机电气自动化控制系统，不仅可以为用户提供科学合理的决策，还能降低外界因素的影响程度，以更好地提高矿井生产的可靠性和持续性。