煤礦自動(dòng)化發(fā)展的若干分析

【摘要】本文是針對(duì)煤礦企業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的探討。自動(dòng)化生產(chǎn)是科技進(jìn)步的體現(xiàn)，也是現(xiàn)代煤礦企業(yè)中必不可少的系統(tǒng)程序。它不僅能解放勞動(dòng)力，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，而且在煤礦生產(chǎn)這種高風(fēng)險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中，自動(dòng)化生產(chǎn)能有效的減少安全事故的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】煤礦企業(yè)；自動(dòng)化生產(chǎn)；現(xiàn)狀及對(duì)策

一、煤礦自動(dòng)化概述

煤礦自動(dòng)化是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化設(shè)備以及機(jī)電技術(shù)等先進(jìn)的科技，來實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的機(jī)械化無人操作。自動(dòng)化技術(shù)在煤炭生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，不僅反映了企業(yè)的先進(jìn)水平，更有助于提高煤礦的生產(chǎn)效率，減少安全事故的發(fā)生。而這其中，對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)方面的性能也提出了相當(dāng)嚴(yán)格的要求。通常來講，煤炭自動(dòng)化生產(chǎn)都應(yīng)有一套完善的計(jì)算機(jī)處理單元，用來獨(dú)立處理一些數(shù)據(jù)運(yùn)算、信息采集以及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等，這些處理單元一般都是工業(yè)級(jí)單片機(jī)、或者額嵌入式PLC。此外，煤礦的自動(dòng)化產(chǎn)品中還有許多高精度的傳感器和通訊模塊，用來采集各種必要的信號(hào)、數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦生產(chǎn)作業(yè)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。傳感器是工程控制系統(tǒng)中的基本構(gòu)成部分，多用來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的收集，并且有著很高的穩(wěn)定性和可靠性。

自動(dòng)化在煤礦生產(chǎn)中的意義，不能簡(jiǎn)單的理解成為缺少人工的智能化操作，或是節(jié)約勞動(dòng)成本。其更深層的價(jià)值在于，自動(dòng)化生產(chǎn)加快了機(jī)械裝置的速度，提高了生產(chǎn)的精密度和安全性能，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了能源的節(jié)約，勞動(dòng)力的節(jié)約，達(dá)到資源的高效率利用和解放勞動(dòng)力的效果。在世界許多發(fā)達(dá)國(guó)家中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了煤礦開采時(shí)的全過程自動(dòng)化操作，包括煤礦的勘測(cè)、采挖、浮選、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，都是在網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的平臺(tái)上進(jìn)行的。而我國(guó)由于歷史問題，相關(guān)的技術(shù)相對(duì)滯后，目前正在朝著這一方向不斷努力。

二、煤礦自動(dòng)化的現(xiàn)狀

1.采掘機(jī)械自動(dòng)化

隨著計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，發(fā)達(dá)國(guó)家中都普遍采用了計(jì)算機(jī)來控制采掘機(jī)械，并且根據(jù)采掘的環(huán)境對(duì)采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)械以及支架系統(tǒng)都進(jìn)行了聯(lián)合控制，實(shí)現(xiàn)了采煤作業(yè)全面的自動(dòng)化操作。而且，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，還可以對(duì)系統(tǒng)中的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期的故障檢查和保養(yǎng)維護(hù)。采煤機(jī)械也已經(jīng)由傳統(tǒng)的液壓牽引發(fā)展到了電動(dòng)牽引，由原來的直流牽引發(fā)展到現(xiàn)在的交流頻電牽引，且容量也在不斷增大?？偟难b機(jī)功率多數(shù)都在1000KW以上，最高甚至達(dá)到1500KW，工作面的運(yùn)輸機(jī)和液壓支架也有了高效率的發(fā)展。我國(guó)由于采煤技術(shù)起步晚于歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家，從70年代到現(xiàn)在，發(fā)展速度最快的要數(shù)綜采機(jī)械化程度。我國(guó)煤炭生產(chǎn)中的綜采設(shè)備有90%都屬于國(guó)產(chǎn)設(shè)備，但絕大部分仍為液壓牽引，且最大的裝機(jī)功率僅為800KW。國(guó)產(chǎn)也有少部分電牽引采煤機(jī)，但仍在試驗(yàn)和研制階段，實(shí)際投入生產(chǎn)的非常少。至于工作面的計(jì)算機(jī)控制也還在起步階段，其刮板運(yùn)輸能力較小，過煤量也很低。

2.選煤廠自動(dòng)化

國(guó)外先進(jìn)國(guó)家于上世紀(jì)中期就逐漸開始研制一些介質(zhì)比重控制系統(tǒng)，并于60年代研制出了灰分、濃度自動(dòng)控制系統(tǒng)、膠帶輸送機(jī)自動(dòng)累計(jì)成立系統(tǒng)、智能濃度測(cè)量?jī)x、料位儀等，實(shí)現(xiàn)了受煤系統(tǒng)、備煤系統(tǒng)以及浮選系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。在八九十年代時(shí)期，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在生產(chǎn)中與不同種類的在線監(jiān)測(cè)儀表配套使用，實(shí)現(xiàn)了選煤廠自動(dòng)化、最優(yōu)化操作管理和產(chǎn)品化選擇。而在近兩年，隨著在線監(jiān)測(cè)儀表技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，自動(dòng)化操作已經(jīng)逐漸開始影響并改善了傳統(tǒng)的洗選工藝流程。

3.安全監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)的煤炭生產(chǎn)中，由于受到塌方、瓦斯、煤塵以及水、火等因素的存在，使得煤炭的安全生產(chǎn)和作業(yè)人員的生命安全都受到了嚴(yán)重的威脅。因此，發(fā)展自動(dòng)化安全監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。我國(guó)從上世紀(jì)改革開放以來，不斷從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的安全監(jiān)控系統(tǒng)和制造技術(shù)，經(jīng)過了多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)如今已經(jīng)逐漸形成了數(shù)十家如AL、TF200、KJ等系列的監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)和科研單位。目前我國(guó)的監(jiān)控系統(tǒng)中主要存在的問題在于傳感器種類少、壽命短，穩(wěn)定性能也較差，系統(tǒng)的維護(hù)工程量大，無論從計(jì)算機(jī)應(yīng)用程度還是從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來講，都只相當(dāng)于先進(jìn)國(guó)家90年代的水平。其次，由于缺乏專業(yè)領(lǐng)域的人才，相應(yīng)的軟件開發(fā)技術(shù)也跟不上，導(dǎo)致許多監(jiān)控系統(tǒng)利用效率低下，系統(tǒng)的可靠性能差。

三、煤礦自動(dòng)化的發(fā)展對(duì)策

1.計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用

煤炭行業(yè)是我國(guó)能源工業(yè)的支柱型產(chǎn)業(yè)，在現(xiàn)代化科技不斷更新發(fā)展以及節(jié)能減排理念的要求之下，煤炭生產(chǎn)也步入了轉(zhuǎn)型發(fā)展時(shí)期。轉(zhuǎn)型發(fā)展需要引入新的科學(xué)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信，從而實(shí)現(xiàn)煤炭的優(yōu)質(zhì)、高效、安全生產(chǎn)，這也是傳統(tǒng)煤炭工業(yè)在新的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中必須面臨的問題。計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其是可編程的礦用防爆式控制裝置、作業(yè)過程的自動(dòng)化控制、集成化生產(chǎn)管理等，都是傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)亟需改革的重點(diǎn)內(nèi)容。

2.低成本自動(dòng)化

自動(dòng)化是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展所必備的技術(shù)手段之一，自動(dòng)化程度越高，它為企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益也應(yīng)當(dāng)是越高的。然而，這中間還有一個(gè)重要因素就是自動(dòng)化程度與成本之間的關(guān)系。利用計(jì)算機(jī)集成化生產(chǎn)和制造來實(shí)現(xiàn)低成本的自動(dòng)化，應(yīng)當(dāng)是煤礦企業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向。這樣可以在制定自動(dòng)化方案的同時(shí)，兼顧到投資的產(chǎn)出回報(bào)、經(jīng)濟(jì)與技術(shù)水平、效益與質(zhì)量并重等諸多因素的最優(yōu)化配置。從目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展情況來看，低成本自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的主要工具有成本較低的可編程控制裝置和單片機(jī)等，其主要結(jié)構(gòu)形式是以計(jì)算機(jī)為中心的集合分散系統(tǒng)。

3.高度集成的現(xiàn)場(chǎng)信息調(diào)控

在煤礦自動(dòng)化的遠(yuǎn)程控制技術(shù)領(lǐng)域，需要大量的搜集現(xiàn)場(chǎng)信息，并對(duì)信息進(jìn)行歸類及整合。傳統(tǒng)的過程控制自動(dòng)化技術(shù)，只是在現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備控制上達(dá)到自動(dòng)化要求，卻不能有效的控制到集成現(xiàn)場(chǎng)信息發(fā)送的遠(yuǎn)程設(shè)備方面。因此，在新一輪科技的更新過程中，工業(yè)以太網(wǎng)的不斷提升，智能化工程儀表以及工程現(xiàn)場(chǎng)線路的完善，都為整合現(xiàn)場(chǎng)信息資源提供了有利的幫助。人們?cè)谠O(shè)備自動(dòng)化的基礎(chǔ)之上，又提出了過程自動(dòng)化的概念。過程自動(dòng)化能夠完成對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的智能化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化布局，并能把現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程操作控制結(jié)合起來，形成一個(gè)固定與移動(dòng)同時(shí)作用的，多維的現(xiàn)代化信息管理系統(tǒng)。

其具體的工作步驟如下：①借助儀表和傳感器裝置對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的事件信息進(jìn)行采集，并通過執(zhí)行系統(tǒng)將主操控器上的設(shè)置指令傳遞到現(xiàn)場(chǎng)的裝置中去，然后利用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操作控制。②借助于傳輸系統(tǒng)，將各子系統(tǒng)控制器中的信息整合到主控器上；③主控器將指令發(fā)布到各個(gè)子系統(tǒng)中去，使得各子系統(tǒng)執(zhí)行命令，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)煤礦生產(chǎn)的自動(dòng)化操作。

4.傳感器與傳感器技術(shù)的應(yīng)用

傳感器與傳感器技術(shù)的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)的重要途徑。在未來的應(yīng)用過程中，首先要考慮提高傳感器的穩(wěn)定性以及使用年限。其次，在傳感器新技術(shù)的研發(fā)上，要加強(qiáng)超聲波技術(shù)、紅外技術(shù)以及光纖技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。同時(shí)，還應(yīng)該加大力度，研發(fā)智能化儀表來獲取煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)信息。

四、結(jié)語(yǔ)

煤礦企業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的支柱型產(chǎn)業(yè)，在科技高度發(fā)達(dá)的今天，我國(guó)煤礦的自動(dòng)化技術(shù)還遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)國(guó)家水平，存在著許多有待于探索和解決的問題，需要在今后的實(shí)際過程中不斷的發(fā)展和提高。煤礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，還有一個(gè)重要的因素就是技術(shù)型人才的培養(yǎng)和引進(jìn)。人才是企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，煤礦企業(yè)只有著重培養(yǎng)一批專業(yè)技能強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的技術(shù)人員為我所用，才能實(shí)現(xiàn)技術(shù)與生產(chǎn)的完美結(jié)合。

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