煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)研究

張智慧

（延長(zhǎng)石油集團(tuán)橫山魏墻煤業(yè)有限公司，陜西榆林 719000）

0.引言

在煤炭生產(chǎn)過程中經(jīng)常使用機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)，這對(duì)煤炭生產(chǎn)有著重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤礦機(jī)電運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用了傳感測(cè)試、編程技術(shù)、信息技術(shù)、AI運(yùn)算等，自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)是能耗低和穩(wěn)定性高。使煤礦生產(chǎn)的信息化水平提升，便于安全生產(chǎn)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，提升了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

1.煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的必要性

自動(dòng)化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中，可以保證產(chǎn)量的大幅提升。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)成熟，在煤礦中可以提高生產(chǎn)安全性和穩(wěn)定性。自動(dòng)化技術(shù)可以充分保證采煤工作質(zhì)量，促進(jìn)設(shè)備管理水平的提高。自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用，可全面提高生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到礦井開發(fā)過程中，對(duì)于提高煤礦生產(chǎn)力、保證工作質(zhì)量和提高精度至關(guān)重要。采用自動(dòng)化技術(shù)可以解決以往生產(chǎn)中的不足，減少人為生產(chǎn)的約束，保質(zhì)保量完成生產(chǎn)工作，提高煤礦機(jī)電運(yùn)輸?shù)男?。調(diào)整和優(yōu)化設(shè)備的自動(dòng)化程度，滿足當(dāng)今的工作需要。煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)具有預(yù)警和監(jiān)控等功能，而煤礦生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)很高，因此安全在生產(chǎn)中尤為重要。為保證煤礦健康穩(wěn)定發(fā)展，為人員的生命安全提供保障，需要合理使用煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)，做好煤礦機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備的日常維護(hù)管理。通過改進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)，可以提高設(shè)備的安全系數(shù)。此外，可以節(jié)約生產(chǎn)成本，減少各種事故的發(fā)生。

2.自動(dòng)化技術(shù)在煤礦機(jī)電輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)

在煤礦生產(chǎn)過程中，將采出的煤炭資源及時(shí)地運(yùn)送到地面地點(diǎn)，以提高整個(gè)開采的效率。在實(shí)際生產(chǎn)中，煤炭運(yùn)輸設(shè)備容易發(fā)生事故，很容易造成無法估量的損失。自動(dòng)化技術(shù)可以有效避免上述問題。利用PLC進(jìn)行煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)置和控制，利用總線通訊進(jìn)行監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上連接到主控平臺(tái)，配合調(diào)整模塊和分機(jī)模塊，一旦設(shè)備在運(yùn)輸中發(fā)生事故，可以向設(shè)備發(fā)出信號(hào)，便于及時(shí)處理事故，避免經(jīng)濟(jì)損失。煤礦運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)可以利用運(yùn)輸程序激活運(yùn)輸設(shè)備，可以替代現(xiàn)有設(shè)備，保證煤礦機(jī)電運(yùn)輸有序連續(xù)，其中提高設(shè)備的可靠性至關(guān)重要。

2.2 提升自動(dòng)化

煤礦提升機(jī)是煤礦生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，提升機(jī)電控系統(tǒng)的可靠性是提升機(jī)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)是提升機(jī)電控系統(tǒng)的核心部分，傳動(dòng)系統(tǒng)性能的高低，對(duì)煤礦的生產(chǎn)及安全起著至關(guān)重要的作用，關(guān)系到煤礦的生產(chǎn)效率和煤礦生產(chǎn)的正常進(jìn)行。因此隨著自動(dòng)化的發(fā)展和控制編程的應(yīng)用，控制器的應(yīng)用價(jià)值越來越大，特別是在提升機(jī)改造中。針對(duì)煤礦機(jī)電運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展情況，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)改造提升機(jī)，對(duì)提高煤礦安全生產(chǎn)具有重要的意義。采用全新的全數(shù)字化系統(tǒng)，取代舊的手動(dòng)操作系統(tǒng)。使用雙回路供電兩套高低壓控制、自動(dòng)遠(yuǎn)程合閘、變頻無極調(diào)速等先進(jìn)技術(shù)，確保提升機(jī)可以安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。

2.3 輔助系統(tǒng)自動(dòng)化

無級(jí)繩絞車可以從源頭上解決運(yùn)輸系統(tǒng)的安全隱患，如絞車距離短和運(yùn)輸人員數(shù)量多等問題。因此，在煤礦生產(chǎn)過程中，安裝無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)絞車運(yùn)行情況，對(duì)整個(gè)運(yùn)輸進(jìn)行全面監(jiān)控，對(duì)于提高安全系數(shù)和減少工作中失誤至關(guān)重要。采掘皮帶的應(yīng)用可以代替人員的進(jìn)出，更好地對(duì)運(yùn)輸人員進(jìn)行智能監(jiān)控，大大提高工作效率，并且可以幫助減少實(shí)際人員。應(yīng)用機(jī)械化裝置，可以省去手動(dòng)小車和人工環(huán)節(jié)，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，降低煤礦生產(chǎn)中的安全隱患，充分保障了各崗位人員的安全。懸掛裝置可以逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和無人操作的目標(biāo)，大大減少纜車人數(shù)。與許多發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)在作業(yè)中還存在不足。為此，有必要深入研究開發(fā)新型自動(dòng)化技術(shù)，如人工智能技術(shù)和遙感技術(shù)等，將這些新技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)中，以提高煤礦安全生產(chǎn)質(zhì)量。通過在煤礦監(jiān)控中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，了解煤礦的整體情況，方便將各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工作反饋給相關(guān)管理部門。根據(jù)獲得的反饋信息調(diào)整工作，有助于控制煤礦安全生產(chǎn)。

2.4 輸送帶自動(dòng)化

隨著煤礦企業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)和三維全波電磁場(chǎng)仿真軟件可以穩(wěn)定連續(xù)地運(yùn)行開采運(yùn)輸設(shè)備，減少運(yùn)輸階段的安全問題，并實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電高效運(yùn)輸。在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)過程中，需要不斷完善監(jiān)控系統(tǒng)，以充分保證運(yùn)輸監(jiān)管的智能化和自動(dòng)化，大幅度降低故障發(fā)生率。目前原煤運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)水平還處于起步階段，設(shè)備環(huán)境直接影響輸送設(shè)備的運(yùn)行。鑒于此，要加強(qiáng)輸送帶自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)。在自動(dòng)化技術(shù)下，促進(jìn)傳送帶的進(jìn)一步技術(shù)應(yīng)用。

2.5 供電系統(tǒng)自動(dòng)化

在煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)中，供電系統(tǒng)的自動(dòng)化是重要的部分?，F(xiàn)階段，大部分設(shè)備都是電力驅(qū)動(dòng)，煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)也需要電力才能順利運(yùn)行。供電系統(tǒng)的自動(dòng)化建設(shè)，對(duì)整個(gè)煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)產(chǎn)生積極的影響。通過供電系統(tǒng)的自動(dòng)化建設(shè)，以以太網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)能源監(jiān)控系統(tǒng)的供電自動(dòng)化。通過運(yùn)行方式，有利于實(shí)現(xiàn)煤礦變電站的自主化，保證供電的可靠性，彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工配電的不足，避免配電不及時(shí)。

2.6 可視化AI分析系統(tǒng)

在主運(yùn)輸及順槽皮帶頭加裝AI攝像機(jī)，通過井下環(huán)網(wǎng)把AI攝像機(jī)信號(hào)接入智能視頻分析系統(tǒng)，在后臺(tái)服務(wù)器中通過數(shù)據(jù)建模、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等各種算法，通過不斷的機(jī)器學(xué)習(xí)逐步完善異物識(shí)別、煤量檢測(cè)、人員違規(guī)行為的模型數(shù)據(jù)。智能可視化系統(tǒng)由6組合開關(guān)、KTC150主機(jī)、監(jiān)控主機(jī)、交換機(jī)、基站、AI攝像頭及可視操作終端構(gòu)成，詳見表1所列。

表1 智能可視化輸送機(jī)操控系統(tǒng)設(shè)備

3.煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用措施

3.1 完善煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)信息

煤礦機(jī)電運(yùn)輸信息系統(tǒng)的完善，有助于探索機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的復(fù)雜性，也有助于從設(shè)備中獲取多項(xiàng)信息資料。機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)的控制，為日后管理運(yùn)輸系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。運(yùn)輸信息管理系統(tǒng)可以實(shí)施多種方法，全面評(píng)估運(yùn)輸安全隱患，確保精細(xì)化閉環(huán)管理，評(píng)估機(jī)電設(shè)備的防護(hù)能力。要分析機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化穩(wěn)定性，具有很強(qiáng)的參考性內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)機(jī)電運(yùn)輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化，使設(shè)備在真實(shí)條件下被監(jiān)控，最終將提高機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)的效率[1]。

3.2 加強(qiáng)數(shù)字化建設(shè)

在煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用中，應(yīng)建立一個(gè)基于礦山整體的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，以方便獲取機(jī)電運(yùn)輸生產(chǎn)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的參數(shù)。創(chuàng)建一致的數(shù)據(jù)和跟蹤功能。但在工作中，往往無法基于此功能對(duì)煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。因此，在自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中，需要加強(qiáng)日常巡查工作，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和跟蹤功能，解決存在的問題，降低設(shè)備故障率。由于礦山環(huán)境非常復(fù)雜，系統(tǒng)出現(xiàn)故障的電子元件較多。因此，一系列的控制設(shè)備、通訊線路和傳感器等都會(huì)受到影響。因此，必須對(duì)自動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，以確保自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的有效性和完整性[2]。

3.3 深井開采系統(tǒng)

我國(guó)礦業(yè)已進(jìn)入深井開采階段，東北地區(qū)煤炭開采時(shí)間較長(zhǎng)，并且開采深度超過1000m。對(duì)于大多數(shù)未達(dá)到深度的礦山，需要對(duì)于深度逐漸增加。隨著開采深度的增加，開采必須做到精準(zhǔn)高效，才能滿足煤礦機(jī)電運(yùn)輸要求。煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)在系統(tǒng)更新和適應(yīng)機(jī)制存在問題。因此，必須重視互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)環(huán)網(wǎng)和智能系統(tǒng)檢測(cè)，提高煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)程序的效率和準(zhǔn)確性，防止設(shè)備損壞，確保開采工作的安全運(yùn)行[3]。

3.4 智能輸送帶系統(tǒng)

做好輸送帶的數(shù)字化優(yōu)化和調(diào)速，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制、網(wǎng)絡(luò)化和本地信息化結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)速。確定運(yùn)輸和各種復(fù)雜的施工環(huán)節(jié)，利用監(jiān)控系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和信息系統(tǒng)，構(gòu)建完整的物料運(yùn)輸系統(tǒng)。如果要完成智能化系統(tǒng)與技術(shù)的結(jié)合，就必須在煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)中加入長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)，能同時(shí)滿足煤礦生產(chǎn)大t位和長(zhǎng)距離傳輸?shù)囊?。在輸送帶方面，需要根?jù)實(shí)際需要建立輸送帶，以滿足防滑和傾斜的要求，以確保運(yùn)輸?shù)陌踩?。在現(xiàn)有技術(shù)背景下，要提高煤礦機(jī)電運(yùn)輸運(yùn)輸安全，需要排查人為因素和設(shè)備，從設(shè)備調(diào)度等方面入手，確保運(yùn)輸效果。對(duì)于智能化輸送帶系統(tǒng)，避免了煤礦機(jī)電運(yùn)輸故障的發(fā)生，同時(shí)也促進(jìn)了機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備的更新?lián)Q代。在調(diào)度方面，以合理配置運(yùn)輸和控制系統(tǒng)，全面提高運(yùn)輸安全穩(wěn)定性。在監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的機(jī)電傳輸方案和智能化技術(shù)，構(gòu)建完整的調(diào)度系統(tǒng)，確保最終的數(shù)據(jù)分析更加準(zhǔn)確。合理利用各種數(shù)據(jù)信息技術(shù)，在數(shù)據(jù)傳輸中完成對(duì)站點(diǎn)的控制。逐漸成為一種共享數(shù)據(jù)的方式。因此，合理應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)來完成數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換，以不斷提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性[4]。

通過自動(dòng)化控制技術(shù)和軟件建模大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)判定出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可以對(duì)主運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行緊急停止控制，建立協(xié)同控制系統(tǒng)，將有效地彌補(bǔ)膠帶運(yùn)輸生產(chǎn)過程中的盲區(qū)，保障工作人員及設(shè)備的安全，同時(shí)實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)根據(jù)煤量大小自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶運(yùn)行速度，達(dá)到減少能耗、節(jié)約成本和減少設(shè)備磨損，延長(zhǎng)皮帶機(jī)使用壽命，對(duì)礦山膠帶運(yùn)輸安全調(diào)度生產(chǎn)具有重要意義。

通過主運(yùn)輸大型機(jī)電設(shè)備故障診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煤礦主運(yùn)皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)判斷及未來狀態(tài)預(yù)測(cè)，降低設(shè)備過修、失修風(fēng)險(xiǎn)，減少非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)，避免因設(shè)備故障導(dǎo)致事故或設(shè)備二次傷害的發(fā)生，優(yōu)化運(yùn)維檢修模式，優(yōu)化備品備件管理，從而保障皮帶機(jī)正常、可靠、安全運(yùn)行的目的。

4.結(jié)語

機(jī)電運(yùn)輸在煤礦企業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著核心的作用，幾乎涉及煤礦企業(yè)的全部經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)活動(dòng)。對(duì)提高生產(chǎn)效率有著重要的價(jià)值。因此，促進(jìn)煤礦機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于安全生產(chǎn)有積極的促進(jìn)作用。確保自動(dòng)化系統(tǒng)向更完整的領(lǐng)域演進(jìn)，以達(dá)到更高的煤礦生產(chǎn)水平和安全效率的目標(biāo)。以機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)為主線的創(chuàng)新，是生產(chǎn)中必須進(jìn)行的創(chuàng)新?；谏鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，可有效提升煤礦開采自動(dòng)化水平。

通過自動(dòng)化在運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用，面對(duì)智能化礦井的建設(shè)，智能化主運(yùn)輸系統(tǒng)綜合利用既有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)分散采集、集中分析、綜合決策，使得主運(yùn)輸自動(dòng)化系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)決策智能化。此外，智能化主運(yùn)輸系統(tǒng)會(huì)提高礦井現(xiàn)有系統(tǒng)的利用率，使其價(jià)值作用實(shí)現(xiàn)最大化發(fā)揮。對(duì)于主運(yùn)輸系統(tǒng)過載預(yù)警、煤流系統(tǒng)的保護(hù)、設(shè)備管理、人員安全、節(jié)能降耗、效益提升等方面具有重要意義，可以采用智能協(xié)同控制方式，實(shí)現(xiàn)無人或少人值守，為煤礦企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。