礦山機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用

　　摘 要：本文首先介紹了遠(yuǎn)程控制技術(shù)在礦山機(jī)電中應(yīng)用的背景，重點(diǎn)闡述了GIS、物聯(lián)網(wǎng)、PLC遠(yuǎn)程控制技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用情況和基本特點(diǎn)，為工程技術(shù)人員提供一定的技術(shù)參考。
　　關(guān)鍵詞：礦山機(jī)電 遠(yuǎn)程控制 應(yīng)用
　　中圖分類號(hào)：TD43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2012）09（a）-0136-02
　　在現(xiàn)代的礦山企業(yè)中，開采和運(yùn)輸?shù)V產(chǎn)資源需要大量的、廣泛的使用機(jī)電設(shè)備，面對(duì)眾多的機(jī)電設(shè)備，一直以來，人們希望建立起一套完整的管理、監(jiān)測(cè)、維護(hù)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到關(guān)鍵生產(chǎn)機(jī)電設(shè)備的具體位置、使用情況、運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能化的遠(yuǎn)程控制，減輕管理人員的勞動(dòng)量，為技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障提高一定的數(shù)據(jù)支持，為機(jī)電設(shè)備的調(diào)度提供決策依據(jù)。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)信息化、智能化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，地理信息技術(shù)、無線通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等遠(yuǎn)程控制技術(shù)已經(jīng)開始在礦山機(jī)電設(shè)備的管理中得到應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。本文就礦山機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程控制技術(shù)進(jìn)行探討和研究，為工程技術(shù)人員和管理人員提供一定的技術(shù)參考。
　　1 礦山機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用背景
　　在現(xiàn)代的礦山企業(yè)中，礦山機(jī)電是一個(gè)泛指的概念，它包含很多的內(nèi)容，泛指礦區(qū)中的各種機(jī)電要素，如各種運(yùn)輸車輛、掘進(jìn)機(jī)、起重設(shè)備、皮帶傳輸機(jī)、發(fā)電機(jī)等都屬于礦山機(jī)電的范疇。隨著采礦作業(yè)區(qū)域擴(kuò)展大型化，作業(yè)條件惡劣，有些區(qū)域已經(jīng)不適合人類長期停留來操縱機(jī)械設(shè)備，特別是對(duì)于煤礦的開采，各種突發(fā)性事故和不安全因素極多，已經(jīng)給國家和礦山帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和安全生產(chǎn)已經(jīng)成為未來礦山資源開采的一個(gè)趨勢(shì)。礦山機(jī)電設(shè)備種類繁多，數(shù)量巨大，且運(yùn)行條件復(fù)雜，管理難度較大，如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制又是一個(gè)技術(shù)難題。隨著工業(yè)自動(dòng)化、信息化的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)技術(shù)越來越多的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。GIS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、PLC技術(shù)等層出不窮，也是近些年的一個(gè)重要研究課題。
　　2 GIS遠(yuǎn)程控制技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用
　　GIS控制技術(shù)是由MGIS（Mine Geographical Information System，即礦山地理信息系統(tǒng)）系統(tǒng)發(fā)展而來的，最早應(yīng)用于對(duì)礦山資源和環(huán)境信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理，并且對(duì)礦山的資開采管理進(jìn)行綜合分析和評(píng)估。近些年來，逐漸在礦山機(jī)電設(shè)備的安全管理和控制中得到發(fā)展和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的定性、定量、定位的全面管理和控制。
　　礦山機(jī)電設(shè)備管理和控制平臺(tái)是融合地理信息技術(shù)、無線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)等多項(xiàng)高科技技術(shù)的集合體，隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷深入研究，相應(yīng)的GIS管理和控制軟件已經(jīng)被研究人員開發(fā)和利用，并且取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　GIS管理控制系統(tǒng)的組成如圖2所示，其核心是地理信息系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)。GIS管理系統(tǒng)的基本工作原理是：在礦山各類機(jī)電設(shè)備上安裝的監(jiān)控終端采集機(jī)電設(shè)備的工作時(shí)間、位置、使用情況、運(yùn)行狀態(tài)等信息，并通過無線或有線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到地理信息系統(tǒng)平臺(tái)上，通過該平臺(tái)對(duì)搜集數(shù)據(jù)的處理，管理人員可以實(shí)時(shí)的查詢和監(jiān)控目標(biāo)機(jī)電設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)。
　　目前，GIS技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備的管理方面還處于初級(jí)階段，有待進(jìn)一步的開發(fā)和應(yīng)用。隨著礦山機(jī)電設(shè)備的日新月異，對(duì)GIS遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用也是不斷的更新和改進(jìn)，特別是隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，和其他技術(shù)相融合的綜合控制技術(shù)也正在開發(fā)。
　　3 物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用
　　物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IOT）是通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，利用WSN、無線數(shù)據(jù)通信等接入技術(shù)，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的巨大信息網(wǎng)絡(luò)。通過對(duì)這個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)的控制，可以對(duì)機(jī)器設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的生產(chǎn)指揮，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，這正是物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)所在。
　　物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制技術(shù)的主要的特點(diǎn)是：分別組建辦公局域網(wǎng)網(wǎng)和工業(yè)生產(chǎn)局域網(wǎng)，通過Internet把兩個(gè)局域網(wǎng)連接在一起，并且通過辦公網(wǎng)來控制工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的目的。在機(jī)電設(shè)備上安裝傳感設(shè)備，并且把這些傳感信號(hào)通過無線通信技術(shù)接入到互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)就可以源源不斷的傳入到互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，在辦公區(qū)的局域網(wǎng)中可以通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的查看機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用專家?guī)?、知識(shí)庫、推理機(jī)等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況、故障預(yù)測(cè)、診斷分析，對(duì)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警分析、故障報(bào)告等工作，并對(duì)其進(jìn)行管理和控制。特別是近些年來，WIFI、ZigBee技術(shù)等無線接入技術(shù)的不斷成熟，物聯(lián)網(wǎng)將在礦山機(jī)電設(shè)備的管理中發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)。
　　物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的工作模式主要由以下四個(gè)部分組成：標(biāo)識(shí)、感知—接入、傳遞—處理、控制—應(yīng)用、交互。隨著云計(jì)算（SAAS服務(wù)）的進(jìn)一步發(fā)展，礦山機(jī)電設(shè)備控制方式也將得到進(jìn)一步的改善和提高。由于物聯(lián)網(wǎng)涉及到電子信息、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、機(jī)械制造等多個(gè)領(lǐng)域，是一種多學(xué)科交叉的技術(shù)，成本投入較高。
　　由于礦山機(jī)電設(shè)備的工作環(huán)境一般都比較惡劣，如何在設(shè)備上安裝傳感器和射頻標(biāo)簽等傳感設(shè)備，并且能夠準(zhǔn)確、高效、簡便快速的采集到運(yùn)行數(shù)據(jù)成為了一個(gè)技術(shù)難題。無線通信接入技術(shù)較為成熟，但是在礦山開采的工作環(huán)境下，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也面臨著挑戰(zhàn)。因此，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還存在很大的研究空間。
　　4 PLC遠(yuǎn)程控制技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用
　　PLC（可編程控制器）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，在礦山機(jī)電設(shè)備的管理中也有著廣泛的應(yīng)用。PLC控制技術(shù)具有投資少，編程簡易，抗干擾能力強(qiáng)，可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。近幾年來，PLC越來越多的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。可編程邏輯控制器主要是由電源、中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、底板或機(jī)架、編程器、模塊以及人機(jī)界面組成的。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。
　　PLC應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)靈活，操作簡單，具有可以在線進(jìn)行修改、柔性好等特點(diǎn)，可以用在礦山上的各種數(shù)字控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)溫度控制、位置控制等，以更好地進(jìn)行開采作業(yè)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
　　但是，PLC控制技術(shù)也有缺點(diǎn)，它只能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的控制，不能對(duì)它的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，也不能采集運(yùn)行數(shù)據(jù)供工程技術(shù)人員分析和調(diào)動(dòng)決策。它適用于對(duì)控制要求比較高，但是對(duì)設(shè)備的管理方面要求比較少的機(jī)械設(shè)備的控制。準(zhǔn)確來說，它是一種“半人工半自動(dòng)”的控制技術(shù)，相對(duì)于以上兩種遠(yuǎn)程控制技術(shù)，它顯得相形見絀。但是，在現(xiàn)代的礦山企業(yè)中仍然有較多的應(yīng)用。
　　5 結(jié)語
　　礦山機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制技術(shù)的目的是對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。隨著工業(yè)新技術(shù)的不斷應(yīng)用，遠(yuǎn)程控制技術(shù)也將得到不斷的發(fā)展，在未來的礦山安全管理系統(tǒng)中將扮演重要的角色，它將滲透到礦山設(shè)備機(jī)電的各個(gè)控制系統(tǒng)中，為礦山企業(yè)創(chuàng)造更多的效益，為工程技術(shù)人員提供更多的數(shù)據(jù)資料和決策依據(jù)。
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