楊 偉

神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司棗泉煤礦信息監(jiān)測中心

論述煤礦自動(dòng)化和通信技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

楊 偉

神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司棗泉煤礦信息監(jiān)測中心

在我國，雖然很多人倡導(dǎo)使用可再生的新能源來代替不可再生的能源，但是新能源在發(fā)現(xiàn)直到實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的使用過渡時(shí)期，煤礦資源的使用量是不會(huì)減少的。社會(huì)上對于煤礦生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)煤礦的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，礦井環(huán)境不穩(wěn)定，煤礦機(jī)電設(shè)備老舊，對于煤礦開采工人的生命安全會(huì)形成很大威脅，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了很多領(lǐng)域，并且對于提高生產(chǎn)效率起到了很好的促進(jìn)作用，很多大型煤礦已經(jīng)充分意識到自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)的重要性。目前也有很多的自動(dòng)化技術(shù)與通信技術(shù)被應(yīng)用到了煤礦開采工作中，煤礦的開采效率得到提升，煤礦開采人員的生命安全得到進(jìn)一步保證，煤礦開采企業(yè)的整體收益也得到了顯著提高，自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)必然會(huì)成為煤礦機(jī)電設(shè)備未來發(fā)展的主要方向。

煤礦；自動(dòng)化技術(shù)；通信技術(shù)；現(xiàn)代化發(fā)展

1 煤礦自動(dòng)化技術(shù)

1.1 在煤礦升降系統(tǒng)設(shè)備中的應(yīng)用

煤礦升降系統(tǒng)設(shè)備是整個(gè)煤礦生產(chǎn)過程中最為重要的機(jī)械設(shè)備，其自動(dòng)化程度相對較高，煤礦升降系統(tǒng)設(shè)備的主要作用是采掘井下的煤炭資源及下放開采煤礦所需要的材料及各種設(shè)備。應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)于煤礦的升降設(shè)備中，能夠通過直接修改PLC軟件程序?qū)崿F(xiàn)對升降系統(tǒng)的整體操控，另外，PLC的報(bào)警功能還能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)故障的及時(shí)報(bào)警。事實(shí)證明，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)的升降設(shè)備中大大地提高了系統(tǒng)的安全性，使得系統(tǒng)的安全效率達(dá)到了98%。

1.2 在煤礦采掘系統(tǒng)設(shè)備中的應(yīng)用

煤礦開采礦井的工作環(huán)境惡劣，礦井結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤塵及地下水等均會(huì)對煤礦開采的安全性與效率造成影響，另一方面，煤礦的開采工作量相對較大，煤礦開采人員稍有不慎，就可能將自己陷入一種危險(xiǎn)的情境之中，因此提高煤礦采掘的效率及安全性是非常有必要的。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到煤礦采掘設(shè)備中極大地提高了采掘的效率與安全性。

煤礦產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程中，采掘設(shè)備是重要的工具之一，自動(dòng)化技術(shù)在煤礦采掘設(shè)備中最主要的應(yīng)用是電牽引采煤機(jī)。電牽引采煤機(jī)具有采煤機(jī)的諸多優(yōu)勢，牽引能力非常強(qiáng)，即便是在采煤機(jī)下滑的時(shí)候，電牽引采煤機(jī)依然可以完成制動(dòng)任務(wù)。實(shí)際的煤礦開采過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一定的傾斜角，如果是普通的煤礦采掘機(jī)，采掘機(jī)很容易因?yàn)槭?dòng)力而出現(xiàn)停機(jī)的狀況，但是電牽引采掘機(jī)不同，電牽引采煤機(jī)能夠在保證正常開采的情況下，維持采掘應(yīng)有的動(dòng)力，從而使得煤礦開采效率得到提高，也使安全性得到提高。電牽引采煤機(jī)主要是通過在采煤機(jī)上安裝監(jiān)控和控制等自動(dòng)化設(shè)備，利用傳感器，在設(shè)備開始運(yùn)行時(shí)，對系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算與控制，然后根據(jù)得出的數(shù)據(jù)分析實(shí)際情況，從而做出相應(yīng)調(diào)整。

1.3 在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備中的應(yīng)用

煤礦行業(yè)具有高危性，所以煤礦生產(chǎn)過程中進(jìn)行全方位的立體實(shí)時(shí)監(jiān)控非常有必要，現(xiàn)代化的礦井監(jiān)控建立了包括安全監(jiān)測、工業(yè)電視、電網(wǎng)監(jiān)控、井下人員跟蹤定位和井下移動(dòng)通訊等子系統(tǒng)在內(nèi)的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對礦井中各個(gè)部位的監(jiān)控，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍包括提升系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、防爆系統(tǒng)、井下排水系統(tǒng)和地面壓風(fēng)系統(tǒng)等礦井安全生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

2 煤礦通信技術(shù)

2.1 礦用無線通信技術(shù)

為了防止假冒機(jī)電設(shè)備運(yùn)用在煤礦安全生產(chǎn)中，保證煤礦井下生產(chǎn)安全，可以采用基于物聯(lián)網(wǎng)的礦用無線通信技術(shù)。眾所周知，無線傳輸在煤礦井下衰減程度較大，在地面上可以有效運(yùn)用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)難以有效運(yùn)用于煤礦井下，因此，必須要根據(jù)煤礦井下的特點(diǎn)，有效運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。針對礦用物聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、輸送及整理操作；設(shè)計(jì)與研究煤礦用車、人員等多種動(dòng)靜態(tài)目標(biāo)管理系統(tǒng)；對多數(shù)工作及操作人員設(shè)計(jì)人機(jī)環(huán)閉鎖系統(tǒng)；針對礦用產(chǎn)品和重大設(shè)備設(shè)計(jì)跟蹤系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，煤礦井下多種礦用產(chǎn)品及重要設(shè)備都需要利用物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)，并且利用這一技術(shù)來提升生產(chǎn)效率、保障生產(chǎn)質(zhì)量。

2.2 礦下人員精準(zhǔn)定位技術(shù)

煤礦是事故多發(fā)的場所，一旦出現(xiàn)煤礦事故必須要及時(shí)準(zhǔn)確地對礦下工作人員進(jìn)行定位，從而對被困人員有一個(gè)全面的了解，協(xié)助救助人員開展高效救援。但是全球GPS定位難以全面覆蓋煤礦井下的各巷道，當(dāng)下我國多數(shù)煤礦的井下人員定位技術(shù)使用的是無線射頻識別技術(shù)，該技術(shù)雖然也能對礦下人員展開定位，但是其定位并不十分精準(zhǔn)，難以有效協(xié)助救援工作的開展。因此，必須要有效結(jié)合礦下的具體環(huán)境特點(diǎn)，深入和細(xì)致研究礦井下的網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)及算法，研究與開發(fā)更加精準(zhǔn)的煤礦井下人員定位系統(tǒng)，為礦下工作人員提供更強(qiáng)大的生命安全保障。

2.3 全方位傳感技術(shù)

為了能夠?qū)崟r(shí)檢測井下瓦斯?jié)舛龋乐雇咚節(jié)舛瘸^規(guī)定值而產(chǎn)生重大煤礦安全事故，要在礦下的各個(gè)重要位置布置傳感器。傳感器的大量分布并不會(huì)造成安全投入成本的增加，反之還會(huì)有效分擔(dān)系統(tǒng)工作。實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行和使用中，可結(jié)合礦井下煤礦采掘具體位置、巷道風(fēng)速、瓦斯分布的波動(dòng)等情況來設(shè)計(jì)和安置傳感器(如圖2所示)，對各種設(shè)備是否吊掛、斷電濃度、報(bào)警臨界值等進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)傳感器的大范圍分布，保障煤礦井下工作人員的安全，確保煤礦井下各項(xiàng)工作的順利開展。

3 結(jié)束語

新能源的發(fā)現(xiàn)與大規(guī)模使用需要一個(gè)時(shí)間段，我國對于煤礦資源的利用量還非常大，目前煤礦資源的需求量與煤礦資源的開采量不成正比，需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開采量。經(jīng)常有煤礦安全事故的發(fā)生，煤礦井下工作環(huán)境是非常惡劣，煤礦采掘地質(zhì)狀況也是非常復(fù)雜，工作人員稍有不慎就可能造成危險(xiǎn)。在整個(gè)煤礦的開采過程中，最重要也是最常用的機(jī)電設(shè)備有升降設(shè)備、采掘設(shè)備以及監(jiān)控設(shè)備，而自動(dòng)化技術(shù)與通信技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用大大提高了煤礦開采的安全系數(shù)，提升了機(jī)電設(shè)備的安全性，保障了工作人員的生命安全，體現(xiàn)了“人性化、信息化、高度自動(dòng)化”，最終提高了煤礦生產(chǎn)的效率。

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