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   綜采自動化的身影已經(jīng)在我國許多大型煤礦企業(yè)的工作面開采過程中出現(xiàn)，“解放生產(chǎn)力、提高用工效率”的建設(shè)成果顯而易見，但“少人化”成績的背后也確實存在著不少人機磨合的陣痛。

　　運行一個月后，攝像頭就損壞了五分之一，有時要解除一臺攝像頭的故障，就要在1800余條光纜中排除，工作量相當大。

　　2017年7月初有一臺設(shè)備出現(xiàn)故障，導致整個綜采系統(tǒng)出現(xiàn)了運行隱患……通過改進、調(diào)試、配套，在井下連續(xù)奮戰(zhàn)18個小時后，終于解決了該系統(tǒng)的運行隱患。

　　有一次受地質(zhì)條件影響，運輸機上飄煤機受阻，劉對平跟他工友們一起清理運輸機下的浮煤，在低矮的作業(yè)環(huán)境，大家貓著腰，一直干到第二天早上7點……  

　　“目前工作面開采過程仍然主要依賴人為經(jīng)驗與判斷， 對開采人員來說，待開采區(qū)仍然是''不透明且存在不確定性''的，缺乏客觀、科學的信息基礎(chǔ)與開采指導。”

　　最近，國家能源投資集團神東煤炭集團有限責任公司副總經(jīng)理王存飛和北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司榮耀發(fā)表了題為《透明工作面的概念、架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)》的文章，就“提升工作面開采的自動化智能化程度” 等問題，展開了探討。

　　熱門技術(shù)的局限性

　　王存飛指出，近年來雖然在工作面進行了包括記憶割煤、遠程視頻監(jiān)控、自動找直 、紅外熱成像煤巖識別等手段在內(nèi)的諸多智能化開采嘗試，但這些技術(shù)都存在一定的局限性。

　　神東首個薄煤層自動化工作面——榆家梁煤礦43101工作面

　　記憶割煤

　　只適用于煤層走向平緩、無斷層的工作面，很難適應復雜的地質(zhì)條件;

　　遠程視頻監(jiān)控

　　利用視頻與網(wǎng)絡技術(shù)將采煤人員的視力拓展延伸， 但實質(zhì)上開采過程仍依賴于操作人員經(jīng)驗與主觀判斷，缺乏客觀依據(jù)，而且還常常面臨觀察視角受限于攝像頭位置、光照度低、煤塵干擾等問題;

　　自動找直

　　主要依賴于慣性導航系統(tǒng)描繪煤機運動軌跡， 在信息反饋時效上具有一定滯后性;

　　紅外熱成像煤巖識別手段

　　依賴于滾筒與煤巖摩擦產(chǎn)生熱度在紅外成像上的差異， 只能對滾筒調(diào)高進行即時、定性的指導。

　　因為待開采區(qū)域地質(zhì)地理信息的不透明性，導致開采過程缺乏指導信息，又由于缺乏有效的煤巖識別手段等因素，造成了難以實現(xiàn)真正自動化智能化開采的困境。

　　透明工作面全域模型的關(guān)鍵技術(shù)

　　基于上述問題，王存飛提出建設(shè)透明工作面。

　　透明工作面要求基于地質(zhì)地理勘探信息，對工作面開采過程進行全面地感知、信息集成與自適應智能化分析控制，建成統(tǒng)一綜采自動化智能控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r對井下工作面環(huán)境、裝備進行感知，并根據(jù)感知數(shù)據(jù)進行智能分析，最后集成控制綜采裝備，從而進行自適應開采操作， 以實現(xiàn)真正的無人化開采。

　　而實現(xiàn)透明工作面全域模型，還需要突破以下幾項關(guān)鍵技術(shù)：

　　三維激光掃描技術(shù)

　　在透明工作面領(lǐng)域， 激光掃描技術(shù)主要用于開采前與開采過程中工作面與巷道輪廓三維坐標數(shù)據(jù)的獲取目前制約激光掃描技術(shù)在井下應用的因素主要包括: 開采過程中的煤塵干擾; 井下缺乏有效的定位技術(shù)。

　　地質(zhì)勘探技術(shù)

　　地質(zhì)勘探技術(shù)多種多樣， 但每種手段或多或少都存在缺陷。為了克服地質(zhì)勘探技術(shù)的缺陷， 綜合地質(zhì)勘探技術(shù)應運而生。綜合地質(zhì)勘探方法是綜合多種物理勘探、地面測繪及鉆探技術(shù)的優(yōu)點，將其有機融合而形成的綜合性勘探技術(shù)。該方法能夠充分發(fā)揮各類探勘技術(shù)的長處，彌補各自的缺陷，正日漸成為主流勘探技術(shù)

　　慣性導航技術(shù)

　　主要通過測量加速度和陀螺儀的角運動，根據(jù)牛頓力學原理計算出載體運動的速度和位置。 但無論是多高精度的慣性元器件， 都會隨時間的增長導致陀螺儀與加速計的誤差積累，慣性導航系統(tǒng)長時間運行必將導致客觀的累積誤差。為了克服這個缺點， 通常需要組合裝備多種導航系統(tǒng)，用慣性導航作為主要定位部件，并輔助以其他種類的導航技術(shù)進行誤差修正與糾偏。

　　生產(chǎn)工況傳感器技術(shù)

　　工作面綜采設(shè)備傳感器包括監(jiān)測工作面安全生產(chǎn)主要設(shè)備工況的傳感器， 以及利用信息技術(shù)實現(xiàn)科學生產(chǎn)過程管理的傳感器及系統(tǒng)。

　　千兆工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)

　　工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是以以太網(wǎng)與 TCP /IP 技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)而成的一種工業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)。鑒于國際現(xiàn)場總線技術(shù)無法滿足人們的期望目標， 技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒆⒁饬χ鸩睫D(zhuǎn)移至以太網(wǎng)及 TCP /IP 技術(shù)在自動化行業(yè)中的應用，并逐步發(fā)展成為趨勢。

　　多源信息融合技術(shù)

　　在透明工作面中， 數(shù)據(jù)融合主要是根據(jù)由信息層所整理分類的信息，通過解決數(shù)據(jù)沖突、進行數(shù)據(jù)合并后，綜合推導界定與現(xiàn)實綜采工作面狀態(tài)最接近的虛擬數(shù)字化工作面狀態(tài)， 為工作面的三維重構(gòu)提供可靠的信息依據(jù)。

　　基于虛擬現(xiàn)實的工作面重現(xiàn)技術(shù)

　　在透明工作面中， 首先要根據(jù)激光掃描所獲取的工作面環(huán)境三維輪廓，利用動態(tài)三維建模技術(shù)，建立工作面環(huán)境的動態(tài)三維模型。 僅具備對環(huán)境的透明化認知是不夠的， 還要時時刻刻掌握工作面環(huán)境下的各綜采裝備的實時位置、姿態(tài)與工況，才能在對工作面整體環(huán)境的綜合分
析下給出可操作的開采指導。這就要求能夠?qū)⒀b備位置姿態(tài)、工況信息與綜采裝備的三維模型進行融合，得到動態(tài)裝備仿真模型，然后再將環(huán)境與裝備統(tǒng)一，最終在計算機內(nèi)完全重現(xiàn)工作面的狀態(tài)。

　　王存飛認為，目前制約透明工作面建設(shè)的瓶頸是感知層的傳感器技術(shù)，尤其是在地質(zhì)信息獲取上，主流可靠的方法仍然停留在鉆孔數(shù)據(jù)分析; 而工作面開采過程中隨采地質(zhì)數(shù)據(jù)的采集分析技術(shù)、無GPS輔助的井下定位技術(shù)等仍然需要探索， 各種裝備工況采集傳感器的可靠性仍然有待提高。