基于電子計算機(jī)的采煤模擬生產(chǎn)預(yù)演

鐘娟　廖華

摘 要：采煤業(yè)是我國能源開發(fā)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，可定期向市場供應(yīng)各種用途所需的原煤燃料?；谛畔⒒a(chǎn)模式趨勢下，采煤生產(chǎn)開始引入高端科技作為支撐，分析了電子計算機(jī)應(yīng)用于采煤模擬生產(chǎn)預(yù)演的相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：采煤生產(chǎn)；電子計算機(jī)；模擬；預(yù)演

計算機(jī)技術(shù)是信息時代的主流科技，其不僅為企業(yè)辦公提供了虛擬化平臺，也能為行業(yè)生產(chǎn)提供相對應(yīng)的模擬方案，進(jìn)而保證實際生產(chǎn)方案執(zhí)行的高效性。為了擺脫傳統(tǒng)采煤生產(chǎn)的不足，煤炭企業(yè)開始應(yīng)用電子計算機(jī)作為主控設(shè)備，從軟硬件系統(tǒng)改善原始采煤控制方案。新型科技用于采煤作業(yè)指導(dǎo)，對行業(yè)科技創(chuàng)新及采煤效率提升均有很大的幫助，這一技術(shù)在未來將得到煤炭產(chǎn)業(yè)的普及推廣，解決更多礦井生產(chǎn)中遇到的作業(yè)問題。

1 煤炭科技創(chuàng)新趨勢分析

煤炭是我國社會現(xiàn)代化發(fā)展的主要物資能源，尤其是電力、冶煉、鋼鐵等行業(yè)需要大量的原煤資源，從而維持了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。從目前市場供應(yīng)情況看，國內(nèi)煤炭存在著能源供應(yīng)不足問題，且多數(shù)原煤質(zhì)量達(dá)不到預(yù)期的要求，最高燃燒率普遍低于70%，這一指標(biāo)與能源高效利用存在很大的差異。針對傳統(tǒng)煤炭供應(yīng)鏈的種種缺陷，以科技創(chuàng)新機(jī)制為改革方向調(diào)整生產(chǎn)模式，這是未來煤資源開發(fā)與利用的必然趨勢?？傮w來說，自20世紀(jì)初期，信息科技已經(jīng)逐漸滲透到采煤生產(chǎn)中，計算機(jī)技術(shù)、電子傳感技術(shù)、無線通訊技術(shù)等均是行業(yè)科技創(chuàng)新的先進(jìn)模式。

2 電子計算機(jī)應(yīng)用科技研究

煤炭產(chǎn)業(yè)走科技創(chuàng)新道路是技術(shù)應(yīng)用典范，也是推動采煤流程數(shù)字化改革的動力，這關(guān)系著國內(nèi)采煤工藝手法調(diào)整的方向決策?；谛畔⒖萍稼厔菹?，電子計算機(jī)演變?yōu)槊旱V開采的核心技術(shù)，這種綜合式技術(shù)改變了電子技術(shù)或計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的不足，選定組合式技術(shù)方案對采煤流程實施調(diào)控，結(jié)合現(xiàn)有煤礦生產(chǎn)模式的應(yīng)用情況，電子計算機(jī)具有的技術(shù)優(yōu)勢：

1、計算機(jī)技術(shù)。因地質(zhì)環(huán)境比較特殊，我國煤炭礦床分布的位置不一，每個地質(zhì)層均有大量原煤填充，僅靠人工采掘與開發(fā)的難度很大。計算機(jī)技術(shù)作為信息化的主要應(yīng)用科技，其用于采煤模擬生產(chǎn)具有多功能特點，適用于煤礦工程的各個方面。比如，微型計算機(jī)安裝于采煤系統(tǒng)中，則能建立與煤礦區(qū)相對應(yīng)的調(diào)控中心，從采煤工藝、洗選流程等執(zhí)行控制指令。計算機(jī)具有強(qiáng)大的數(shù)字處理功能，無論是哪一個采煤流程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，都可由計算機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行處理。

2、電子技術(shù)。電子技術(shù)是采用電子學(xué)原理，對電氣器件信號進(jìn)行自動化處理的過程，此類技術(shù)用于采煤具有很強(qiáng)的靈活性，適用于大、中、小等不同規(guī)模的模擬指導(dǎo)。新一代采煤系統(tǒng)主張選用高端科技為支撐，對原始采煤流程進(jìn)一步優(yōu)化處理，提高煤礦井信號傳遞的整體速率，這些都依賴于電子技術(shù)的合理使用。電子信號傳輸是礦區(qū)調(diào)度的媒介，當(dāng)機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備傳出信號之后，由電子編碼器自動放大、過濾、轉(zhuǎn)換，確保信號傳輸按照預(yù)定的時間、地點送達(dá)。

3 基于電子計算機(jī)的采煤模擬生產(chǎn)預(yù)演

從上可知，電子計算機(jī)設(shè)備是計算機(jī)技術(shù)與電子技術(shù)的綜合體，采用兩項技術(shù)共同組合成新型控制設(shè)備，幫助煤礦區(qū)解決實際采煤過程遇到的相關(guān)問題。煤炭企業(yè)編制開采預(yù)演方案中，常常要對待開采礦區(qū)實施模擬演練，掌握礦井內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分布特點，以設(shè)計最佳采煤方案從事生產(chǎn)活動?！澳M生產(chǎn)”采用計算機(jī)建立虛擬化操作平臺，對礦井操作流程進(jìn)行模擬演練，通過虛擬真實場景發(fā)現(xiàn)采煤工藝的缺陷，及時修改以免對現(xiàn)場造成諸多的不利。

1、工業(yè)電腦。工業(yè)PC對工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實時在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應(yīng)，及時進(jìn)行采集和輸出調(diào)節(jié)，遇險自復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常運行。因而具有很強(qiáng)的輸入輸出功能，最多可擴(kuò)充20個板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場的各種外設(shè)、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢測儀等相連，以完成各種任務(wù)。大部分采煤工藝流程都可在工業(yè)電腦上模擬操作，利用聲音、圖像、視頻等三種信號要素，對采煤方案執(zhí)行預(yù)演操作，發(fā)現(xiàn)采煤缺陷后及時修改開采指令[1]。

2、可編程序控制器。一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的，已經(jīng)成為電子計算機(jī)最為核心的控制裝置?，F(xiàn)代電子計算機(jī)選用高端配置的PLC為主控平臺，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令。啟動采煤模擬系統(tǒng)之后，電子計算機(jī)自動對現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行預(yù)演命令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，為模擬生產(chǎn)結(jié)果提供可靠的參照。

3、分散型控制系統(tǒng)。是一種高性能、高質(zhì)量、低成本、配置靈活的分散控制系統(tǒng)系列產(chǎn)品，可以構(gòu)成各種獨立的控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)DCS、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA），能滿足各種工業(yè)領(lǐng)域?qū)^程控制和信息管理的需求。采煤模擬生產(chǎn)預(yù)演中，由分布式控制系統(tǒng)對各道采煤工序進(jìn)行調(diào)控，并安排主控計算機(jī)實施整體性的調(diào)控運行，這些都是電子計算機(jī)應(yīng)用功能的表現(xiàn)。其中，大型礦區(qū)設(shè)計分布式控制方案，可將整個礦區(qū)模擬任務(wù)分配成多個小程序執(zhí)行，提高了整個系統(tǒng)模擬的精準(zhǔn)性。

4、現(xiàn)場總線系統(tǒng)。是全數(shù)字串行、雙向通信系統(tǒng)嗎，負(fù)責(zé)采煤模擬中的信號傳輸任務(wù)，幫助電子計算機(jī)解決數(shù)據(jù)傳送、信號錄入等問題，如圖1?；陔娮佑嬎銠C(jī)的采煤生產(chǎn)模擬，由系統(tǒng)內(nèi)測量和控制設(shè)備如探頭、激勵器和控制器可相互連接、監(jiān)測和控制。在煤礦區(qū)網(wǎng)絡(luò)的分級中，它既作為過程控制和應(yīng)用智能儀表的局部網(wǎng)，又具有在網(wǎng)絡(luò)上分布控制應(yīng)用的內(nèi)嵌功能，如變頻器、閥門、條碼閱讀器等，促進(jìn)了采煤系統(tǒng)內(nèi)連接設(shè)備的總體化控制。此外，電子計算機(jī)根據(jù)現(xiàn)場布置分線路，也能從多個角度模擬采煤過程。

5、數(shù)控系統(tǒng)?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)是采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，由事先存放在存儲器里系統(tǒng)程序（軟件）來實現(xiàn)控制邏輯，實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，并通過接口與外圍設(shè)備進(jìn)行聯(lián)接，這是電子計算機(jī)數(shù)控性能改良的有效方式。早期原煤采掘生產(chǎn)流程先對滯后性，一些先進(jìn)的采煤工藝流程無法推廣，主要取決于采煤軟硬件系統(tǒng)功能有限[2]?；陔娮佑嬎銠C(jī)建立數(shù)控模擬系統(tǒng)的功能優(yōu)越，對采煤機(jī)、運輸機(jī)、掘進(jìn)機(jī)等實施虛擬化預(yù)演，對各個采煤點位置進(jìn)行演示，從而指導(dǎo)了現(xiàn)實采煤流程的規(guī)范化進(jìn)行。

4 結(jié)論

電子計算機(jī)融合了電子技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)，是現(xiàn)代信息科技成果組合應(yīng)用的典范，并且對采煤業(yè)生產(chǎn)模擬提供了可靠的技術(shù)支撐。未來煤炭產(chǎn)業(yè)科技必將走改革創(chuàng)新之路，電子計算機(jī)是礦區(qū)采掘控制的主導(dǎo)設(shè)備，由其完成采煤生產(chǎn)預(yù)演可獲得可靠的模擬結(jié)果，為現(xiàn)場采煤控制提供了有效的指導(dǎo)。采煤模擬生產(chǎn)是為了更好地制定作業(yè)方案，參照預(yù)演結(jié)果調(diào)整原有的采煤流程，從多個方面提高電子計算機(jī)的調(diào)控性能。

參考文獻(xiàn)

[1]馬超.電子計算機(jī)用于采煤模擬系統(tǒng)控制的應(yīng)用特點[J].炭經(jīng)濟(jì)研究，2012，22（18）：133-135.

[2]狄靜.煤礦井現(xiàn)場總線系統(tǒng)對實際采煤流程的調(diào)度結(jié)果預(yù)測[J].人機(jī)一體化，2011，27（13）：21-24.