數(shù)字技術(shù)在煤礦電氣自動化中的應(yīng)用

上官志云

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團有限責(zé)任公司 山西省臨汾市 042100）

數(shù)字技術(shù)自面世以來就被人們廣泛的關(guān)注，它的應(yīng)用促進了人們生活水平的提高并一定程度上將煤礦工人從風(fēng)險較高又繁重的一線工作中解放，提高安全性的基礎(chǔ)上解放了生產(chǎn)力，因為它有智能和自動的特性，通過對設(shè)備的控制和預(yù)設(shè)，在工人要去比較危險的區(qū)域工作時就可以使用這項技術(shù)代替，降低了工人在煤炭開采時的風(fēng)險。因此在充分了解數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)上，有機結(jié)合數(shù)字技術(shù)和自動化在煤礦企業(yè)中的應(yīng)用，用科學(xué)的方法管理和改進，提升企業(yè)的公信力和公眾形象，以便在日益激烈的競爭環(huán)境中站穩(wěn)腳跟得到持續(xù)長久的發(fā)展。

1 數(shù)字技術(shù)自動化的概況

第二次工業(yè)革命后人類進入蒸汽時代、第三次工業(yè)革命后人類進入科技時代，數(shù)字技術(shù)也在時代的進程中隨之發(fā)展變革，使得運用此技術(shù)的相關(guān)領(lǐng)域生產(chǎn)效率不斷提高，同理煤炭行業(yè)也因為電子系統(tǒng)的改進與應(yīng)用，節(jié)省了煤炭企業(yè)資源的投入，數(shù)字技術(shù)在煤炭行業(yè)的地位也愈發(fā)的重要[1]。盡管這項技術(shù)的問世與運用時間還不算很長，但它的優(yōu)勢是不可代替的，尤其是在提高工作效率、節(jié)省人力物力投入、收集設(shè)備的運行數(shù)據(jù)和保障個人工作安全等方面顯示出了巨大的作用[2]。

2 數(shù)字技術(shù)運用的具體意義

2.1 生產(chǎn)安全方面

在煤礦機械設(shè)備開采這方面，數(shù)字技術(shù)的運用有著重要作用。一方面使開采效率提升另一方面使開采安全度提升，因為煤炭資源存在于地下，所以所有的一線開采場合就是在地下礦井中進行，地下開采環(huán)境惡劣不說還很容易因為地質(zhì)災(zāi)害的因素受到影響發(fā)生礦難，一旦出現(xiàn)了安全事故后果都是非常嚴重，對個人對企業(yè)對社會都是不可避免的損傷[3]。所以在安全作業(yè)這方面不可忽視，當前我國的煤炭作業(yè)采用的主要方式是人力與機械相互協(xié)作，存在一定的危險系數(shù)，工作人員的安全保障不是很高[4]。如果將數(shù)字技術(shù)更好的結(jié)合在開采作業(yè)中，不僅能在工作時達到精準化、標準化，還可以在安全事故發(fā)生時最大程度保證職工的安全，提升整個礦業(yè)的效率與能力。

2.2 生產(chǎn)效率方面

數(shù)字技術(shù)在煤礦業(yè)的靈活運用，除了在安全方面起到的重要作用，在提高生產(chǎn)效率這一塊也發(fā)揮著積極的影響。將計算機技術(shù)、機械控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)等融合在煤礦開采中，使得整個開采的機械化水平大幅提高，優(yōu)化煤礦了各層結(jié)構(gòu)[5]。另一個層面來說，這種自動化的提高使檢測靈敏度上升，更快更全方位的檢測和排查煤炭作業(yè)時的不確定因素，最大程度避免由這種因素帶來的風(fēng)險，提高作業(yè)效率[6]。

3 在煤礦開采中的運用

3.1 在采掘設(shè)備方面

如今很多煤礦的挖掘開采都廣泛運用了數(shù)字技術(shù)，使整個行業(yè)的生產(chǎn)安全系數(shù)上升[7]比較大型的煤礦在開采時普遍采用了自動化的采煤控制系統(tǒng)來進行作業(yè)。通過對數(shù)字自動化技術(shù)在實際開采中的運用情況來進行探查，發(fā)現(xiàn)了在開采效率方面、作業(yè)便捷度方面、和作業(yè)安全性方面有很大效用，而且在機械維護時方便簡易，同時在抗污染方面有也能得到保障[8]。

在煤礦開采時機械設(shè)備的運行要在比較困難的環(huán)境下直接接觸煤礦，所以在進行挖掘開采前不可少的步驟就是進行機械的安全檢測和診斷，這個因素將直接影響煤礦生產(chǎn)工作時的安全與否[9]。在這個時候數(shù)字自動化技術(shù)就起到了非常關(guān)鍵的作用，利用數(shù)字技術(shù)并結(jié)合計算機信息技術(shù)來進行診斷和機械性能測試，更全面精準的判斷整個機械的情況，為設(shè)備的安全運行和工作效率提供了技術(shù)支持。

3.2 在安全設(shè)備方面

因為煤礦開采具有一定程度上的危險性，為了提高煤炭作業(yè)時的安全性就必須健全完善督查體系、安裝安全裝置。煤礦工作人員都需要從這些裝置中如濕度裝置、溫度裝置、探測裝置等獲得關(guān)于這個礦井的資料參數(shù)，并將這些資料參數(shù)通過整理和記錄建立一個完整的數(shù)據(jù)資料庫，然后作業(yè)人員通過資料庫可以制定科學(xué)有效的工作計劃，減少不確定因素的發(fā)生[10]。探測裝置探測到的數(shù)據(jù)對整個煤礦的信息監(jiān)測都會產(chǎn)生重要影響，探測裝置在完成數(shù)據(jù)采集后可以通過數(shù)字技術(shù)的運用將信息報告?zhèn)鬏數(shù)娇刂剖?，工作人員在接收發(fā)送來的信息后進行判斷調(diào)整，完成整個遠程控制流程。整個的作業(yè)流程高效精準，所以工作人員在問題出現(xiàn)后能夠及時的發(fā)現(xiàn)并且迅速制定處理方案，提高了機械設(shè)備在運行時的安全性，進而增加了煤礦的工作效益。

3.3 在運輸提升設(shè)備方面

煤炭開采的效益及效率很大程度與運輸提升設(shè)備有關(guān)，所以機械運輸提升設(shè)備在工作時都必須嚴格的被控制，為了這一要求的需要于是出現(xiàn)了一種新型的檢測系統(tǒng)，這種檢測系統(tǒng)就是工況檢測系統(tǒng)，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛的運用在各種機械運輸設(shè)備上，這種系統(tǒng)擁有綜合化、集中化等一系列多種優(yōu)勢，并且結(jié)合了PLC 以及互聯(lián)網(wǎng)計算機技術(shù)，對整個工作地面進行合理科學(xué)的規(guī)劃控制，并且通過數(shù)字化技術(shù)可以對每一個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控，可以有效的規(guī)避風(fēng)險。這種系統(tǒng)模式聯(lián)合數(shù)字直流調(diào)控系統(tǒng)在工作中合理運用，可以在運輸提升設(shè)備進行操作時嚴密的監(jiān)察的運行情況，降低運輸提升設(shè)備發(fā)生故障的概率，為煤炭挖掘開采提供了重要的技術(shù)手段支持。

3.4 在通風(fēng)系統(tǒng)方面

造成煤炭開采環(huán)境的惡劣，其中一個非常重要的因素就是通風(fēng)問題?，F(xiàn)在隨著技術(shù)的發(fā)展這個問題得到了改善，煤炭開采時運用VC++技術(shù)對通風(fēng)系統(tǒng)進行管理完善，再通過設(shè)備檢測分析地下煤炭開采的環(huán)境，然后將環(huán)境分層、強化分散，實現(xiàn)對地下煤炭開采通風(fēng)的環(huán)境的有效改善。它的作用還不止如此，通過對地下煤炭開采的環(huán)境的實時檢測，工作人員能迅速的獲取情報，一旦意外情況發(fā)生，能及時的發(fā)出預(yù)警，警示在場人員，提高安全性。

3.5 在排水系統(tǒng)方面

在煤炭挖掘開采的時候，要想保障工作安全高效的進行排水系統(tǒng)就必須正常運行。如果在排水系統(tǒng)運行的時候用到數(shù)字化技術(shù)就會使系統(tǒng)的工作效率提高，增強它的實用性、可用性。應(yīng)為它能對工作時的排水情況進行分析監(jiān)控，并根據(jù)不同情況不同場景做出相應(yīng)的反應(yīng)在整個工作結(jié)構(gòu)、工作效率上得到優(yōu)化。而且因為將數(shù)據(jù)遠程傳輸回中央控制室后，指揮人員就可以根據(jù)設(shè)備上的數(shù)據(jù)進行合理的調(diào)控。為指揮人員的行動和決策提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，方便了他們的工作。

3.6 在供電系統(tǒng)方面

傳輸通道、集控中心和監(jiān)控分站以及綜合保護器，這四個環(huán)節(jié)組成了煤礦作業(yè)的供電系統(tǒng)。綜合保護器是對高壓系統(tǒng)和電路進行觀察監(jiān)控的一個裝置，目的是為了對供電系統(tǒng)進行一個收集與分析，監(jiān)控分站就是一個中間連接站的作用，將各個方面匯聚而來的信息進行總的接收整理并實時的根據(jù)情況進行調(diào)整。不僅有匯集信息的作用還可以讓供電站與監(jiān)控站進行信息的交換和交流，這項技術(shù)對于網(wǎng)絡(luò)通信安全和電路系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集分析有著重要的意義。

4 數(shù)字化技術(shù)在煤炭業(yè)的創(chuàng)新點

4.1 有機提升操作系統(tǒng)的性能

在煤炭業(yè)自動化設(shè)備進行作業(yè)時，有關(guān)的操作系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用,所以在煤炭業(yè)優(yōu)化相關(guān)機械設(shè)備的操作系統(tǒng)是實現(xiàn)自動化創(chuàng)新的核心，可以從以下這點進行切入：完善自動化設(shè)備操作系統(tǒng),并采取科學(xué)高效的修改方法對系統(tǒng)進行定期查漏排錯，有效合理的對數(shù)字化技術(shù)在工業(yè)系統(tǒng)中進行操作運用, 會提升機械設(shè)備的智能性。然后在運用數(shù)字技術(shù)的時候保持嚴謹性，多重核算確保數(shù)據(jù)的準確，避免過分依賴數(shù)字系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)，以至于不能發(fā)現(xiàn)錯漏造成損失。

4.2 運用光纖連接

在煤炭業(yè)的自動化設(shè)備中應(yīng)用數(shù)字自動化技術(shù)可以以光纖作為連接，光纖作為性比價高的新型信息輸送電子材料在自動化領(lǐng)域得到普遍運用。為了機械在進行煤炭作業(yè)時，傳送壓力過大影響網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，數(shù)據(jù)的傳送速度慢，可以在機械設(shè)備的連接口處運用到光纖，增強系統(tǒng)的抗干擾性和運行的穩(wěn)定性。但需注意，在將光纖作為連接的時候要靈活運用，根據(jù)現(xiàn)場實際情況, 進行相應(yīng)調(diào)整。

4.3 Goose虛端子技術(shù)

Goose 是指快速報文傳輸機制，代替常規(guī)硬接線通信方式。在自動化中應(yīng)用這種數(shù)字技術(shù),為電氣自動化設(shè)備提供了技術(shù)支持,不僅可以檢測系統(tǒng)中機械設(shè)備的進行情況，還可以對線路、連接端口精密的地方實現(xiàn)監(jiān)控。而且在自動化設(shè)備中使用Goose 虛端子技術(shù)一方面可以在生產(chǎn)和操作效率上得到保障,另一方面還能使機械自動化設(shè)備更具簡潔性, 促使煤炭業(yè)生產(chǎn)效益提升。

4.4 自動化設(shè)備元件

數(shù)字技術(shù)的有效運用依靠自動化設(shè)備的使用，自動化設(shè)備在挖掘開采過程中的使用情況會被其元件品質(zhì)影響，如今生產(chǎn)機械元件的廠家非常多，部分廠家因為利益的驅(qū)使，制造一些品質(zhì)低劣、不合標準的設(shè)備元件投入市場，而在采購時如果不能準確的分辨其中優(yōu)劣，采購到了品質(zhì)較低的元件就會對自動化設(shè)備的工作造成影響，拖慢作業(yè)進度。所以可以在自動化設(shè)備和元件供應(yīng)之間形成一條自己的產(chǎn)業(yè)鏈，確保元件的品質(zhì)，在數(shù)字技術(shù)結(jié)合自動化設(shè)備工作時更好的提升作業(yè)效率。

5 數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展方向

隨著社會和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對企業(yè)的要求也越來越嚴格，煤企要在發(fā)展中跟上腳步站穩(wěn)腳跟對自動化生產(chǎn)設(shè)備也必須有一個高的要求，電氣自動化設(shè)備在煤炭業(yè)也就越來越重要。但就現(xiàn)在觀察我國煤礦業(yè)可以發(fā)現(xiàn)，這項技術(shù)還有一些不成熟的方面，比如數(shù)字化技術(shù)和一些大型的機械設(shè)備適配較為常見，但在煤企職工工作時實際所運用到的設(shè)備不都是大型，并且有些大型設(shè)備不適配這項技術(shù)。為了數(shù)字技術(shù)在電氣自動化中更好的發(fā)展運用，就要多管齊下，首先加大對數(shù)字技術(shù)和電氣自動化的研發(fā)力度，研究出相應(yīng)技術(shù)，不依賴國外科技，同時控制設(shè)備的進口量，最終實現(xiàn)技術(shù)自由的計劃。其次根據(jù)我國煤炭企業(yè)生產(chǎn)的實際情況，提高數(shù)字化技術(shù)和機械設(shè)備的契合度并不斷研發(fā)改良改善設(shè)備的機械性能，以保證生產(chǎn)時的質(zhì)量和效率。最后一點就是培養(yǎng)相關(guān)操作人員的職業(yè)水平，更高效科學(xué)的運用自動化設(shè)備。

6 總結(jié)

在煤炭挖掘生產(chǎn)的過程中，很多流程都需要用到數(shù)字自動化技術(shù)，所以數(shù)字自動化結(jié)合大型機械設(shè)備的運用在煤炭行業(yè)非常普遍。只有對數(shù)字自動化技術(shù)進行更好的研究提升，我們才能提高煤炭業(yè)的開采效率，并且最大程保證在開采的時候工作人員的安全。但我們要注意的是，相應(yīng)的環(huán)境下設(shè)備的保護問題，比如在極溫環(huán)境下應(yīng)該怎么保護、在環(huán)境度潮濕時又應(yīng)該采取什么措施，這會直接影響最后的生產(chǎn)效率，所以為了煤炭業(yè)的持續(xù)性高效性的發(fā)展，我們更要好好的發(fā)展數(shù)字化技術(shù)，運用在煤礦電氣自動化中。