王永崗
(庫車縣榆樹嶺煤礦有限責(zé)任公司,新疆 阿克蘇 842000)
對(duì)現(xiàn)代煤礦作業(yè)來說,煤礦資源的開采、運(yùn)輸均需要依靠大量的機(jī)電設(shè)備完成,但是因?yàn)樵O(shè)備數(shù)量繁多,類型不同,分布范圍廣泛,導(dǎo)致集中管理難度較大,成本損耗問題嚴(yán)重,為了能夠有效提高管理水平,需要采取先進(jìn)、高效的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的管控水平。將遠(yuǎn)程控制技術(shù)應(yīng)用于礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行管理中,能夠?qū)崿F(xiàn)工作人員遠(yuǎn)距離對(duì)機(jī)電設(shè)備的操控,通過監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),便于其在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)異常情況,不但有助于減少工作人員的工作量,提高工作效率,同時(shí)能夠提高礦山機(jī)電設(shè)備管控的智能化、自動(dòng)化、信息化水平,提高企業(yè)的綜合效益。
遠(yuǎn)程控制技術(shù)主要指在網(wǎng)絡(luò)中通過一臺(tái)客戶端對(duì)遠(yuǎn)距離服務(wù)器端進(jìn)行控制的一項(xiàng)技術(shù),多見于計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)。對(duì)礦山作業(yè)來說,為了能夠幫助工作人員在遠(yuǎn)程充分了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況,需要通過使用多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù),如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、可編程控制器(PLC)等,實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)控制等[1]。該項(xiàng)技術(shù)具有遠(yuǎn)程辦公及遠(yuǎn)程技術(shù)支持的特點(diǎn)?,F(xiàn)如今諸多領(lǐng)域的辦公作業(yè)均開始實(shí)施遠(yuǎn)程辦公模式,不但能夠有效簡(jiǎn)化辦公流程,同時(shí)有助于營(yíng)造良好的辦公氛圍,提高整體工作效率。另外在過往應(yīng)用遠(yuǎn)程技術(shù)的過程中,因?yàn)殡p方技術(shù)、認(rèn)知存在差異,溝通模式存在不足,導(dǎo)致工作效率低下,現(xiàn)如今隨著先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們通過計(jì)算機(jī)便可高效完成工作任務(wù),有效減少工作量,提高整體工作效率。
在互聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代背景下,智能化、數(shù)字化、信息化已成為目前礦山企業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì),信息化技術(shù)得到了控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,其目的為保證生產(chǎn)的安全性,提高綜合效益。
礦山作業(yè)中需要使用多種類型的機(jī)電設(shè)備,如傳輸機(jī)、發(fā)電機(jī)、運(yùn)輸設(shè)備等,同時(shí)數(shù)量繁多。另外礦山工作環(huán)境自然條件惡劣,地形復(fù)雜,工作人員需要對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行人工操作,所以工作人員長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)伴隨一定的安全風(fēng)險(xiǎn),為了保證機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用效果,需要加大對(duì)其的控制力度,但是在實(shí)際作業(yè)階段,如開采過程中,極易發(fā)生安全事故,面對(duì)突發(fā)事故難以及時(shí)處理,帶來巨大的損失。因此為了保證礦山生產(chǎn)、開采作業(yè)的安全性,引入遠(yuǎn)程控制技術(shù)具有重要的意義。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,結(jié)合其運(yùn)行狀態(tài)發(fā)送控制指令,同時(shí)具備良好的反饋功能[2]。另外通過建立遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)多類型、多數(shù)量機(jī)電設(shè)備的集中化管理,及時(shí)檢測(cè)設(shè)備故障問題,為運(yùn)維管理提供便利,打破時(shí)間、空間等因素的限制,充分發(fā)揮機(jī)電設(shè)備的效能。
首先,能夠?qū)崿F(xiàn)異地監(jiān)管與辦公。遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用能夠幫助工作人員通過智能軟件與互聯(lián)網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作,因此具備異地監(jiān)管與遠(yuǎn)程辦公的優(yōu)勢(shì)。礦山開采現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境復(fù)雜,距離地面較深,長(zhǎng)期工作伴隨一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患,遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用能夠規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)問題。智能軟件的應(yīng)用能夠在遠(yuǎn)程距離控制開采工作,有效減少工作人員的工作量,提高工作效率以及工作的安全性。另外遠(yuǎn)程控制技術(shù)能夠優(yōu)化操作流程,完善智能化監(jiān)管模式。其次,提供遠(yuǎn)程技術(shù)支持?,F(xiàn)如今遠(yuǎn)程控制技術(shù)得到了礦山機(jī)電設(shè)備的廣泛應(yīng)用,傳統(tǒng)模式下礦山員工管控設(shè)備需要位于生產(chǎn)一線,同時(shí)能夠?qū)χv機(jī)以及現(xiàn)場(chǎng)交流的方式展開工作,整體效率不佳,一線人員伴隨一定的危險(xiǎn)性,不利于保障工作人員的安全。遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用能夠通過操控服務(wù)器終端實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的管控,有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)工作模式的不足,避免發(fā)生信息不對(duì)稱或者交流不通暢等問題。最后,具備遠(yuǎn)程監(jiān)管的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用遠(yuǎn)程控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的全面監(jiān)管,為一線作業(yè)人員提供技術(shù)方面的指導(dǎo),工作人員也可以通過后臺(tái)顯示的實(shí)時(shí)參數(shù),輔助一線工作人員的工作。如果發(fā)生突發(fā)情況,工作人員可通過該項(xiàng)技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控,及時(shí)關(guān)閉關(guān)鍵閥門以及重點(diǎn)防護(hù)設(shè)施,避免事態(tài)的嚴(yán)重化。另外,遇到突發(fā)情況可以通過遠(yuǎn)程控制技術(shù)及時(shí)預(yù)警。
遠(yuǎn)程控制技術(shù)的有效應(yīng)用需要依靠完善的控制系統(tǒng),其組成包括以下幾個(gè)模塊:①傳輸模塊。該模塊的功能為在檢測(cè)礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的前提下,利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)建立專門的數(shù)據(jù)傳輸通道,將設(shè)備的真實(shí)數(shù)據(jù)全面、安全、高效地傳輸至控制模塊。②終端模塊。該模塊是實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制的關(guān)鍵,其功能主要為接收到設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)后,采用預(yù)先設(shè)定的算法,及時(shí)對(duì)設(shè)備發(fā)送控制指令,進(jìn)而保證設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)化調(diào)整。③檢驗(yàn)及控制模塊。該模塊的功能為礦山機(jī)電設(shè)備關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)的提取,將其作為自動(dòng)控制的主要依據(jù),同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的有效控制,進(jìn)而能夠幫助工作人員跟各位準(zhǔn)確了解設(shè)備運(yùn)行變化情況,達(dá)到自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制目標(biāo)。對(duì)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式進(jìn)行劃分,主要包括B/S模式與C/S模式兩種。其中前者應(yīng)用較為廣泛,具有極強(qiáng)的兼容性。圖1為B/S模式結(jié)構(gòu)示意圖。C/S模式的結(jié)構(gòu)較為單一,可通過client端發(fā)出訪問請(qǐng)求,通過serce端反饋結(jié)果。
圖1 B/S模式結(jié)構(gòu)示意圖
對(duì)礦山開采作業(yè)來說,其現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境具有復(fù)雜性與多變性,同時(shí)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也處于不斷變化的情況下,遠(yuǎn)程控制技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)在于全面掌握機(jī)電設(shè)備運(yùn)行情況及現(xiàn)場(chǎng)情況,進(jìn)而保證控制的精準(zhǔn)性。在具體應(yīng)用過程中,厙控制的實(shí)現(xiàn)形式包括下述幾個(gè)方面:①保持型遠(yuǎn)程控制。主要指礦山機(jī)電設(shè)備對(duì)系統(tǒng)指令進(jìn)行執(zhí)行的過程中,使監(jiān)控裝置處于持續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)下,不對(duì)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行控制造成干擾,僅在發(fā)生異常情況下進(jìn)行干預(yù)。②完成型遠(yuǎn)程控制。主要指在設(shè)備接收控制指令至完成相應(yīng)操作的過程中,不接受任何外部干預(yù),完成操作后將具體情況反饋至監(jiān)控系統(tǒng)。③人機(jī)交換型遠(yuǎn)程控制。主要指不僅需要執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)送的指令,同時(shí)建立人為操作與自動(dòng)控制的全新通道,為工作人員進(jìn)行設(shè)備控制提供便利。④完全型遠(yuǎn)程控制。該形式主要應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備的特殊作業(yè),通過遠(yuǎn)程控制形式,完全通過監(jiān)控中心進(jìn)行操控,直到完成工作任務(wù)[3]。
GIS也被稱作地理信息系統(tǒng),早期階段在礦山作業(yè)中主要應(yīng)用于礦產(chǎn)資源信息、環(huán)境信息的收集、處理及存儲(chǔ)中,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦山資源情況的全面分析。近些年來,隨著該項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展,在遠(yuǎn)程控制中及安全管理中也得到了廣泛的應(yīng)用,對(duì)機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程管理來說,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其的定位、定量、定性管控[4]。礦山機(jī)電設(shè)備的管理與控制已融合多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù),如無線通信技術(shù)、廣域網(wǎng)技術(shù)等,隨著研究的不斷深入,GIS管理及控制軟件得到了廣泛應(yīng)用,取得明顯的成效。圖2為GIS控制系統(tǒng)構(gòu)成圖,其中GIS平臺(tái)為系統(tǒng)的核心。
圖2 GIS控制系統(tǒng)構(gòu)成圖
對(duì)GIS系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行分析,對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備安裝監(jiān)控終端能夠高效收集設(shè)備的位置、使用時(shí)間、應(yīng)用狀態(tài)等信息,之后通過無線或有線通信網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸至GIS平臺(tái),工作人員可通過該平臺(tái)處理數(shù)據(jù),同時(shí)能夠通過查詢功能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控,提高遠(yuǎn)程控制效果。但是GIS技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用仍處于發(fā)展階段,需要加大研發(fā)力度,充分發(fā)揮該項(xiàng)技術(shù)的作用。目前隨著礦山機(jī)電設(shè)備類型的增加、數(shù)量的增多,對(duì)于GIS遠(yuǎn)程控制的要求也在不斷提高。
PLC屬于一種數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng),在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用普遍,近些年來已得到礦山機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制的廣泛應(yīng)用。對(duì)其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析,主要體現(xiàn)在編程簡(jiǎn)單、成本低、可操作性強(qiáng)、抗干擾性能強(qiáng)等方面??茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展使傳統(tǒng)繼電器控制模式被PLC技術(shù)取代,并且PLC技術(shù)的應(yīng)用取得了理想的效果。對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的類型間劃分,主要包括模塊式與固定式,其中模塊式的主要組成部分為CPU模塊、電源模塊等,固定式的主要組成部分包括內(nèi)存塊、CPU板等,能夠根據(jù)相應(yīng)的順序排列為一個(gè)整體。可編程邏輯控制器的主要組成部分包括人機(jī)界面、底板、中央處理器等,能夠在內(nèi)部進(jìn)行高效的邏輯運(yùn)算,發(fā)布順序控制等指令,實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山各類機(jī)電設(shè)備的全方位控制。
PLC技術(shù)在礦山機(jī)電遠(yuǎn)程控制中得到廣泛應(yīng)用的主要原因在于其操作便利、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能夠進(jìn)行在線實(shí)時(shí)修改,并且在具體控制階段能夠?qū)υO(shè)備多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制,如溫度、數(shù)字、位置等,為開采效率及安全性提供保障,顯著減少工作人員的工作量,降低工作強(qiáng)度[5]。但是該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的問題,例如控制機(jī)電設(shè)備的過程中,難以有效監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),另外不具備數(shù)據(jù)收集功能,因此難以為工作人員展開分析、調(diào)度工作提供保障,因此在實(shí)際應(yīng)用中多應(yīng)用于對(duì)控制要求較為嚴(yán)格,但是對(duì)管理要求較低的機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制中。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠通過信息傳感器對(duì)實(shí)物進(jìn)行感應(yīng)、掃描及定位,實(shí)際應(yīng)用過程中需要借助感紅外線、激光等先進(jìn)技術(shù),同時(shí)在無線通信技術(shù)的輔助作用下有效連接事物與互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠幫助人們通過信息控制網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)距離事物的控制,降低人力資源、物力資源、財(cái)力資源的投入,有助于提高工作效率。
感知、接收、處理與應(yīng)用是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的四大要素。近些年來隨著各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的飛速發(fā)展,云計(jì)算技術(shù)得到了諸多領(lǐng)域的應(yīng)用,有助于改善控制凡是,如機(jī)械制造、電子信息控制等,有效推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。但是與PLC、GIS技術(shù)相比,該項(xiàng)技術(shù)需要投入較高的成本。在礦山機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制中運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),需要有效連接生產(chǎn)階段使用的局域網(wǎng)與辦公階段使用的局域網(wǎng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。在機(jī)電設(shè)備上安裝傳感器,在傳感器的作用下將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)傳輸至互聯(lián)網(wǎng),工作人員在辦公室便可了解其運(yùn)行情況[6]。另外該項(xiàng)技術(shù)具有監(jiān)測(cè)、診斷、故障預(yù)測(cè)等多項(xiàng)功能,生產(chǎn)相應(yīng)的報(bào)告,有助于提高機(jī)電設(shè)備的管理水平。
本文以選煤機(jī)電設(shè)備為例進(jìn)行分析,將遠(yuǎn)程控制技術(shù)應(yīng)用于選煤機(jī)電設(shè)備,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)距離控制,幫助工作人員實(shí)時(shí)了解過濾機(jī)、跳汰機(jī)等設(shè)備的具體信息,如規(guī)格、名稱、類型、流程等,為工作人員合理調(diào)控提供便利。
對(duì)機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊進(jìn)行合理劃分,主要包括遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制終端以及設(shè)備檢測(cè)三個(gè)主要模塊。在實(shí)際應(yīng)用階段,遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸能夠通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸設(shè)備進(jìn)行,同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效控制,為數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性提供保障。遠(yuǎn)程控制終端是系統(tǒng)核心部分,以局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),為機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控提供便利,同時(shí)能夠及時(shí)調(diào)整其運(yùn)行狀態(tài),提高自動(dòng)化生產(chǎn)水平;在傳輸數(shù)據(jù)技術(shù)的輔助下,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效檢驗(yàn),提取其運(yùn)行數(shù)據(jù),通過分析后實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的有效控制,及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題,有效處理。
首先,遠(yuǎn)程監(jiān)控。設(shè)備正式運(yùn)行前,工作人員需要按照相關(guān)規(guī)定,對(duì)速度、入料量、排料量等參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置,設(shè)備運(yùn)行后通過數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)采集,并且通過互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線將數(shù)據(jù)信息及時(shí)傳輸至控制中心。以可視化技術(shù)為基礎(chǔ),工作人員通過電子顯示屏便可直觀了解設(shè)備的入料量與排料量,確保其溫度運(yùn)行。跳汰機(jī)安裝智能數(shù)控風(fēng)閥,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)床層脈動(dòng)狀態(tài)的靈活調(diào)整,實(shí)現(xiàn)對(duì)床層分層的有效控制,達(dá)到預(yù)期選煤的效果。
其次,遠(yuǎn)程管理。對(duì)選煤機(jī)電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管控的過程中,通常情況下需要采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),同時(shí)借助相關(guān)管控工具以及智能化控制設(shè)備,與局域網(wǎng)連接。工作人員結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,在系統(tǒng)中預(yù)設(shè)相關(guān)參數(shù),如精煤脫水、原生煤泥浮選等,根據(jù)相應(yīng)的指令,自動(dòng)操作過濾機(jī)進(jìn)行選煤、進(jìn)料、脫水等操作。另外還可以加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)庫軟件的利用,對(duì)全部加壓過濾機(jī)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行采集后,進(jìn)行集中存儲(chǔ)與整理,結(jié)合實(shí)際需求將關(guān)鍵詞輸入至數(shù)據(jù)庫中,便能實(shí)時(shí)了解過濾機(jī)的進(jìn)料限值等參數(shù),在這一基礎(chǔ)上合理設(shè)定系統(tǒng)操作參數(shù),提高對(duì)過濾機(jī)的遠(yuǎn)程操控水平。
最后,遠(yuǎn)程維修。將遠(yuǎn)程控制技術(shù)應(yīng)用于選煤機(jī)電設(shè)備中,不僅能夠提高運(yùn)維管理水平,同時(shí)具有良好的故障排查效果。比如說對(duì)壓濾機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)的過程中,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)接口與專家數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的連接,將數(shù)據(jù)裝置以及智能化設(shè)備安裝在設(shè)備上,便能夠快速獲取設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù),如實(shí)際運(yùn)行情況、運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)等,將數(shù)據(jù)信息傳輸至互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),系統(tǒng)能夠自動(dòng)篩選與分析數(shù)據(jù),通過全面分析明確設(shè)備的故障,對(duì)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與規(guī)定數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。另外工作人員能夠通過專家數(shù)據(jù)庫咨詢專家意見,進(jìn)一步明確設(shè)備故障類型、原因,制定針對(duì)性的解決方案,及時(shí)排查故障問題,為設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。
某企業(yè)在礦山開采與選煤過程中采用遠(yuǎn)程控制技術(shù),一年內(nèi)設(shè)備故障率明顯下降,同時(shí)煤開采量顯著增加,從16.3萬噸增長(zhǎng)至17.5萬噸,成本明顯降低,取得理想效果。如表1所示。
表1 某企業(yè)遠(yuǎn)程控制技術(shù)應(yīng)用效果
綜上所述,為了能夠有效提高礦山開采效率,保證各項(xiàng)作業(yè)的安全性,將遠(yuǎn)程控制技術(shù)應(yīng)用于礦山機(jī)電設(shè)備中十分必要,通過利用遠(yuǎn)程控制技術(shù)能夠幫助工作人員了解設(shè)備運(yùn)行情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患問題,提高工作效率,為工作人員的安全提供保障。