武世強(qiáng)

冀中能源股份有限公司邢東礦 河北邢臺(tái) 054000

眾所周知，煤礦工業(yè)的作業(yè)環(huán)境與其他行業(yè)相對(duì)具有一定的惡劣性，這也是現(xiàn)代煤礦工業(yè)發(fā)展受到嚴(yán)重制約的主要原因，然而電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得上述問(wèn)題得到了有效解決[1]。對(duì)此，如何通過(guò)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化來(lái)減少其成本，是目前多數(shù)煤礦企業(yè)最為關(guān)注的熱點(diǎn)話題。

1 電廠集控運(yùn)行系統(tǒng)概述

集控運(yùn)行系統(tǒng)是煤礦機(jī)電的核心系統(tǒng)之一，實(shí)踐應(yīng)用中效果良好，對(duì)煤礦機(jī)電的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有積極作用。通過(guò)集控運(yùn)行系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦機(jī)電運(yùn)行實(shí)時(shí)控制，收集機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)狀況等信息[2]，及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使機(jī)組保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)，降低機(jī)電故障率，提升運(yùn)行效率，使煤礦機(jī)電保持良好的生產(chǎn)狀態(tài)。

2 煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控的特點(diǎn)

首先，運(yùn)用煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控能提高礦井生產(chǎn)的效率。相較于傳統(tǒng)的人工開(kāi)采模式，煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控的運(yùn)用能有效提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，而且能實(shí)現(xiàn)對(duì)人力資源的合理配置，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。其次，運(yùn)用煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控能有效提高礦井安全生產(chǎn)水平[3]。煤礦開(kāi)采的環(huán)境大多較為復(fù)雜且惡劣，主要表現(xiàn)為開(kāi)采當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件較為復(fù)雜，因此對(duì)于煤礦開(kāi)采有著更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要積極運(yùn)用煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控，以此來(lái)提高煤礦生產(chǎn)的效率，保證煤礦開(kāi)采的質(zhì)量。最后，運(yùn)用煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控能實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源且保證采煤質(zhì)量的目的。煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控在運(yùn)用的過(guò)程中能充分結(jié)合不同設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的優(yōu)化和調(diào)整，以此來(lái)提高資源利用的效率和質(zhì)量。

3 煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控的應(yīng)用特點(diǎn)

3.1 集成性

在煤礦實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，其開(kāi)采的步驟流程，一般是包含煤層勘探、開(kāi)采及資源運(yùn)輸三個(gè)步驟，并且，在整個(gè)的開(kāi)采流程中，其安全防護(hù)管理是不一樣的。煤礦開(kāi)采的每一個(gè)步驟流程，都要依靠電氣自動(dòng)化技術(shù)來(lái)作為支撐。例如，PLC技術(shù)、數(shù)據(jù)信息采集技術(shù)等等。而每一個(gè)流程系統(tǒng)，如果都進(jìn)行分開(kāi)管理，那么就會(huì)加重整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。而電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，正因?yàn)槠渚邆浼苫芾淼牧己锰攸c(diǎn)，因此，針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備狀態(tài)，其可以對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的管理與監(jiān)督，而且還可以與設(shè)備運(yùn)行情況結(jié)合，有效的調(diào)整相關(guān)方面的參數(shù)，這樣可以是機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)運(yùn)行中的穩(wěn)定性會(huì)得到良好的加強(qiáng)。

3.2 精密性與安全性高

在煤礦開(kāi)采作業(yè)中的應(yīng)用，通過(guò)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的使用，保證開(kāi)采作業(yè)的精密性，減少了人工開(kāi)采導(dǎo)致的失誤，也更增加了整個(gè)開(kāi)采作業(yè)的安全性。

3.3 智能化

煤礦行業(yè)其在實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，大部分的企業(yè)生產(chǎn)都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，而且還有很多煤礦企業(yè)生產(chǎn)，已經(jīng)從自動(dòng)化逐漸向智能化發(fā)展。煤礦企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，電氣設(shè)備在運(yùn)行的時(shí)候，可以根據(jù)系統(tǒng)程序，高效且快速的完成煤礦開(kāi)采工作。同時(shí)在實(shí)際開(kāi)采整個(gè)流程中，要系統(tǒng)的分析與整理其運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)信息，然后再將這個(gè)作為基礎(chǔ)，來(lái)調(diào)整和優(yōu)化煤礦開(kāi)采的方案。這樣煤礦開(kāi)采的工作效率才會(huì)得到提升，而且開(kāi)采過(guò)程中的安全性也得到了保障，有利于煤礦器的穩(wěn)定發(fā)展[4]。

4 礦機(jī)電自動(dòng)化集控的應(yīng)用

4.1 采煤機(jī)中的應(yīng)用

采煤機(jī)的主要作用就是采掘煤炭資源，保證煤礦生產(chǎn)工作的有序?qū)嵤涫敲旱V生產(chǎn)中不可獲取的設(shè)備，采煤機(jī)高效穩(wěn)定的運(yùn)行，可以有效的保證煤礦生產(chǎn)質(zhì)量和效率，其對(duì)于煤礦企業(yè)的發(fā)展影響巨大，因此煤礦企業(yè)發(fā)展建設(shè)過(guò)程中，一直對(duì)于采煤機(jī)的應(yīng)用有著較高的要求。電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)也首先應(yīng)用于采煤機(jī)之上。眾所周知，煤礦生產(chǎn)環(huán)境通常比較惡劣，在采煤過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些突發(fā)性狀況，自動(dòng)化控制技術(shù)在采煤機(jī)中應(yīng)用則可以有效的解決相關(guān)問(wèn)題，煤礦開(kāi)采效率因此得以大幅度提升，但是與此同時(shí)，煤礦井下開(kāi)采所面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題也進(jìn)一步加劇。針對(duì)這一類(lèi)問(wèn)題，煤礦企業(yè)必須要予以重視，應(yīng)用電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)，可以保證采煤機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，各項(xiàng)故障以及安全隱患能夠及時(shí)快速的被發(fā)現(xiàn)，可以更好的保證采煤機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，將各種故障扼殺于搖籃之中，最終煤礦的開(kāi)采質(zhì)量以及效率等得以大幅度的提升[5]。

4.2 煤礦運(yùn)輸中的應(yīng)用

煤礦的開(kāi)采，正是為了最后工業(yè)的使用。無(wú)論是送往繼續(xù)加工處理，還是如何。煤礦的運(yùn)輸問(wèn)題也是一個(gè)需要考慮的問(wèn)題。在舊時(shí)，煤礦的運(yùn)輸由人工，或者那些簡(jiǎn)單的機(jī)械工具負(fù)責(zé)。因此，后來(lái)改進(jìn)后的機(jī)械運(yùn)輸也并不能滿(mǎn)足運(yùn)輸需求。因此通過(guò)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，對(duì)煤礦運(yùn)輸進(jìn)行改良。比如可以增加監(jiān)控系統(tǒng)，減少運(yùn)輸途中損耗，以防經(jīng)濟(jì)效益的重大損失。

4.3 煤礦生產(chǎn)和礦井監(jiān)控方面

煤礦生產(chǎn)和礦井監(jiān)控工作機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的使用，能夠更好的營(yíng)造煤礦生產(chǎn)作業(yè)的環(huán)境，整體提高煤礦行業(yè)的綜合效益。與國(guó)外的自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)相比，我國(guó)的研究時(shí)間較晚，應(yīng)用的起步時(shí)間也比較晚，現(xiàn)在大部分煤礦企業(yè)使用的監(jiān)控設(shè)備仍然是進(jìn)口設(shè)備[6]。所以從整體的情況來(lái)看，自主研發(fā)的水平比較低，創(chuàng)新能力不足，這就使得煤礦生產(chǎn)和礦井監(jiān)控的工作不具備相應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。但是在最近這幾年，國(guó)家相關(guān)企業(yè)花費(fèi)大量的時(shí)間和精力對(duì)相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行研究，在科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的背景下，自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)也逐漸形成前晚上為煤礦生產(chǎn)工作以及礦井控制工作提供了技術(shù)支持。

4.4 姿態(tài)控制

采煤機(jī)的姿態(tài)控制指的是機(jī)身角度和滾筒高度控制，機(jī)身角度隨采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)上的位置變化而變化，因此姿態(tài)控制主要指的是滾筒調(diào)高控制。滾筒自動(dòng)調(diào)高建立在煤層信息的采集和判斷基礎(chǔ)上，是采煤機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的核心。煤層信息的判斷有煤巖識(shí)別法和記憶截割法，前者通過(guò)天然γ射線直接預(yù)測(cè)煤巖界面，后者為人工輔助監(jiān)視下的間接方法。這兩種方法各有所長(zhǎng)，直接法的理論性較強(qiáng)，對(duì)傳感器要求高，適用于具有明顯特征的煤層；間接法技術(shù)成熟，但僅適用于頂?shù)装遄兓幻黠@的煤層，且需要人為操作，自動(dòng)化程度低。

5 煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控的實(shí)現(xiàn)

5.1 智能化集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鑒于煤流系統(tǒng)的情況，該智能化集控系統(tǒng)包括從下幾個(gè)單元：其一，地面上位機(jī)；其二，井下礦用隔爆兼容本安型PLC控制分站；其三，礦用隔爆兼本安型液晶顯示器；其四，礦用本安型網(wǎng)絡(luò)攝像儀；其五，礦用本安型無(wú)線基站等。

5.2 硬件創(chuàng)新設(shè)計(jì)要點(diǎn)

進(jìn)行硬件創(chuàng)新設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于提高水泵機(jī)房電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾能力，同時(shí)提高系統(tǒng)的負(fù)載能力。在實(shí)際煤礦生產(chǎn)的過(guò)程中仍然存在許多的影響因素，這些因素會(huì)影響到電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，為了保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要不斷加強(qiáng)抗干擾設(shè)計(jì)。進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：首先需要積極運(yùn)用電磁屏蔽效應(yīng)，在這個(gè)過(guò)程中需要運(yùn)用到金屬殼來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾信號(hào)的屏蔽。其次可以選用專(zhuān)業(yè)的屏蔽設(shè)備，例如隔離變壓器等，以此來(lái)提高電氣系統(tǒng)的抗干擾能力。最后要提高布線的科學(xué)性，將弱電信號(hào)線和強(qiáng)電動(dòng)力線相分離，從而采取單獨(dú)走線的模式，這樣做的目的在于避免雙線交叉從而造成干擾。

5.3 設(shè)備系統(tǒng)的優(yōu)化

在目前的信息時(shí)代下，井下電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的軟硬件系統(tǒng)也基于先進(jìn)的信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等向更高的自動(dòng)化控制水平方向發(fā)展，通過(guò)新的科技成果在其中的應(yīng)用，對(duì)相應(yīng)的設(shè)備系統(tǒng)以及軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。由于井下作業(yè)內(nèi)容比較繁雜且作業(yè)環(huán)境惡劣，而此環(huán)境會(huì)對(duì)井下作業(yè)效率和生產(chǎn)成本產(chǎn)生直接的影響。在選擇PLC設(shè)備時(shí)，需要以精細(xì)電氣設(shè)備及其自動(dòng)化控制要求、自身運(yùn)行狀態(tài)以及功能需求等為依據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際情況對(duì)PLC設(shè)備的規(guī)模和性能參數(shù)等進(jìn)行選擇。比如將微型PLC設(shè)備應(yīng)用于井下防護(hù)系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下瓦斯?jié)舛榷恍枰獙?duì)其他環(huán)境因素進(jìn)行控制。通過(guò)此種PLC設(shè)備的應(yīng)用有助于設(shè)備采購(gòu)成本以及日常運(yùn)行能耗的降低，同時(shí)滿(mǎn)足設(shè)備性能、生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)性的要求。而在排水控制系統(tǒng)中，由于實(shí)時(shí)水位高低會(huì)影響其工作狀態(tài)，而且多種指標(biāo)會(huì)限制礦井出水量的大小和排水效率，面對(duì)比較大的自動(dòng)控制計(jì)算量和較高的實(shí)時(shí)性要求，上述微型PLC設(shè)備則無(wú)法滿(mǎn)足要求，則需要選擇具有更強(qiáng)大計(jì)算能力以及具有更高性能的大型PLC設(shè)備來(lái)滿(mǎn)足要求。

5.4 加大數(shù)字化礦井建設(shè)力度

在建設(shè)數(shù)字化礦井的過(guò)程中通過(guò)建立監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)絡(luò)，能及時(shí)準(zhǔn)確地獲取各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)，穩(wěn)定運(yùn)行設(shè)備。在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，不能過(guò)度依賴(lài)檢查設(shè)備，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行問(wèn)題并進(jìn)行綜合分析，最后需按照分析結(jié)果制訂相應(yīng)的解決措施，從而延長(zhǎng)系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命[7]。

6 煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控的發(fā)展前景

在經(jīng)濟(jì)以及科技都快速發(fā)展的背景之下，我國(guó)煤礦企業(yè)的發(fā)展步伐也越來(lái)越快。在自動(dòng)化技術(shù)的幫助下，我國(guó)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大，但是在實(shí)際開(kāi)展工作當(dāng)中仍然存在一些困難以及問(wèn)題提供常見(jiàn)的問(wèn)題，主要有機(jī)電設(shè)備，非常容易受環(huán)境因素，以及人為因素的影響，出現(xiàn)各種各樣的故障。這些故障如果不及時(shí)進(jìn)行解決，那么大規(guī)模的煤礦勘查工作將會(huì)受到影響，這對(duì)整個(gè)企業(yè)對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展都會(huì)產(chǎn)生消極作用。針對(duì)這一情況，我們應(yīng)該花費(fèi)更多的時(shí)間和精力，在煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控技術(shù)的研究方面，將集控技術(shù)與煤礦開(kāi)采，工作充分融合，使得煤礦開(kāi)采工作的效率得到大幅度提升[8]。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦開(kāi)采作為我國(guó)工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要基礎(chǔ)，通過(guò)機(jī)電自動(dòng)化集控技術(shù)等高新科學(xué)技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，是一種極好的改善措施。傳統(tǒng)的煤礦開(kāi)采行業(yè)，通過(guò)與新時(shí)代的科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，才能跟進(jìn)時(shí)代發(fā)展的潮流，為國(guó)家工業(yè)發(fā)展提供長(zhǎng)久的，穩(wěn)定的幫助。而作為新發(fā)展的機(jī)電自動(dòng)化集控技術(shù)，也可以在與煤礦行業(yè)的理論實(shí)踐應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)自身理論與技術(shù)的不足，更好的提高自身技術(shù)的水平。