礦山自動化與信息技術(shù)的應(yīng)用

丁 輝

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

在中國現(xiàn)有的礦山中，自動化和信息技術(shù)被礦產(chǎn)企業(yè)廣泛使用。對于礦山的施工來說，礦山自動化技術(shù)可以科學(xué)地裝備人力資源，提高勞動生產(chǎn)率，改善礦產(chǎn)開采及生產(chǎn)的安全性，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益提升。礦山自動化還可以降低環(huán)境污染，帶來相當(dāng)大的社會效益。本文簡述了礦山自動化與信息技術(shù)的基本概念，并且分析了礦山開采中信息技術(shù)的應(yīng)用。

1 礦山自動化與信息技術(shù)的基本概念

礦山自動化的基本要素是傳感器、信息網(wǎng)絡(luò)和自動化執(zhí)行機(jī)構(gòu)。而礦山信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是連接整個(gè)礦山的信息和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，礦山信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)是礦山自動化和礦山數(shù)字化的基礎(chǔ)，礦山信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)也是礦山自動化維護(hù)的重要角色[1]。實(shí)時(shí)自動化控制是礦山自動化的基本能力，由于企業(yè)內(nèi)外狀況多變，礦山自動化就可以改變礦山內(nèi)部設(shè)備條件進(jìn)行高效率開采，輸出值可達(dá)到最高人工水平。礦山工程是我國資源開發(fā)的最重要的項(xiàng)目之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界范圍內(nèi)的提高和迅速發(fā)展，信息技術(shù)化已成為未來大多數(shù)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。礦業(yè)工程必須采用先進(jìn)的工業(yè)科學(xué)技術(shù)，走科技化建設(shè)之路，節(jié)約礦業(yè)工程的生產(chǎn)資料，促進(jìn)礦業(yè)工程的可持續(xù)綠色發(fā)展之路。信息技術(shù)主要基于信息方面的運(yùn)用，在應(yīng)用信息的過程中，必須建立有效的信息基礎(chǔ)。要讓礦山信息與技術(shù)互補(bǔ)，通過有效的信息化管理形式，我們可以制定科學(xué)的礦山開采計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)對礦山開采的有效指導(dǎo)，在控制礦山開采的后期階段，所有步驟都必須從礦山實(shí)際情況中進(jìn)行有效管理，企業(yè)為了確保所有開采工作都有規(guī)律進(jìn)展，必須實(shí)施有效的信息管理[2]。信息技術(shù)本身是一個(gè)科學(xué)應(yīng)用，它對整個(gè)礦山的生產(chǎn)具有明顯的指揮控制作用。

2 礦山自動化的運(yùn)用

礦山自動化系統(tǒng)的主要功能是：使用各種傳感器，實(shí)時(shí)觀察檢測各子系統(tǒng)，將檢測到的數(shù)據(jù)的狀態(tài)、環(huán)境數(shù)據(jù)、故障診斷傳遞到相關(guān)工作人員的計(jì)算機(jī)設(shè)備上。并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理到信息網(wǎng)絡(luò)中，并生成各種圖表。以此來監(jiān)測和控制采掘作業(yè)的各個(gè)細(xì)節(jié)。為了使施工系統(tǒng)在健康穩(wěn)定的狀態(tài)下正常運(yùn)行，實(shí)時(shí)檢測施工系統(tǒng)和施工設(shè)備的故障、施工通信的中斷，可以保障整個(gè)施工網(wǎng)絡(luò)的正常經(jīng)營，實(shí)現(xiàn)檢測和控制的整合，由此可以大幅削減礦產(chǎn)企業(yè)的人力資源數(shù)量和相應(yīng)的成本[2]。自動系統(tǒng)軟件包括圖形處理軟件、歷史數(shù)據(jù)查詢軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)獲取軟件、實(shí)時(shí)檢測軟件、工業(yè)系統(tǒng)配置軟件和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳軟件。軟件采用共享數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、工業(yè)應(yīng)用服務(wù)器和瀏覽器軟件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和系統(tǒng)整體信息控制。數(shù)據(jù)通信使用多線程技術(shù)和動態(tài)鏈接庫，提供可隨時(shí)顯示的監(jiān)視數(shù)據(jù)、曲線、圖形、警報(bào)點(diǎn)的矢量化結(jié)構(gòu)圖，并實(shí)時(shí)匯報(bào)數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)無縫連接的數(shù)據(jù)與人工對接系統(tǒng)，相關(guān)工作人員要選擇與礦工相同的機(jī)器配置，并且工作人員要為礦山的自動化設(shè)備配備相同的儀器。軟件具有實(shí)時(shí)性、開放性強(qiáng)、操作性高的數(shù)據(jù)存取能力。這需要集中管理各項(xiàng)礦山自動化技術(shù)，以滿足設(shè)備安全、生產(chǎn)管理正常運(yùn)作的需要，如異常警報(bào)、失控警報(bào)、違法操作、機(jī)器運(yùn)行故障等警報(bào)信息，相關(guān)工作人員要設(shè)置統(tǒng)一安全警報(bào)信息平臺，及時(shí)分析和處理警報(bào)信息。礦山自動化系統(tǒng)是可以檢測所有礦產(chǎn)開采及生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的綜合自動化系統(tǒng)，它可以全面收集關(guān)于工作方面的內(nèi)容，可以收集設(shè)備實(shí)時(shí)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)、生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)、運(yùn)轉(zhuǎn)管理數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)井下實(shí)時(shí)動態(tài)信息的獲取[3]。數(shù)據(jù)存儲層貫通數(shù)據(jù)流通的整個(gè)過程，同時(shí)，自動化具有在線檢測集成生產(chǎn)單位的管理功能，數(shù)據(jù)傳輸層的大部分由企業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理和產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)構(gòu)成，它通過無線和有線數(shù)據(jù)的組合形成具有完整網(wǎng)絡(luò)覆蓋，最終到達(dá)管理決策層。

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在礦業(yè)自動化的發(fā)展進(jìn)程中，地下采礦裝置的演進(jìn)趨勢是無人化、液壓、自動化、與微計(jì)算機(jī)控制，輔助設(shè)備的一體化與多功能化。從設(shè)備規(guī)格的增加到設(shè)備的性能優(yōu)化、適應(yīng)性增強(qiáng)；操作可行性、安全性、便利性的增加；微計(jì)算機(jī)控制、設(shè)備故障預(yù)測等。面對國家環(huán)保開發(fā)的號召，大多礦產(chǎn)企業(yè)還追加了因環(huán)境而變化的內(nèi)燃機(jī)泵等新的輸電系統(tǒng)，這大大降低了設(shè)備在操作時(shí)引起的環(huán)境污染，降低了勞動者的健康危害。在企業(yè)開采礦產(chǎn)的進(jìn)程里，先進(jìn)的開采設(shè)備不僅保障了開采工作人員的生命安全，而且保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，大大的減少了生產(chǎn)所用時(shí)間，提高了采礦的效率。由于礦產(chǎn)開采自動化設(shè)備在各大礦山企業(yè)的普及，在礦山礦業(yè)資源的開采自動化，硬巖的連續(xù)開采，機(jī)械化的綜合隧道技術(shù)的開發(fā)中，在礦山資源開采的行動下，地下移動破碎機(jī)和連續(xù)運(yùn)輸裝置的連續(xù)開采等方面，使用了大量高效裝備。在礦山設(shè)備自動化的開發(fā)過程中為了適應(yīng)礦山復(fù)雜變化的地理環(huán)境和氣候環(huán)境，大多數(shù)礦山企業(yè)就利用遙控采礦裝置來大大提高采礦的靈活性。許多礦山企業(yè)為了增加礦產(chǎn)資源的開采量，為了保障礦山施工人員的安全，大多會使用遙控、無線通信、在線檢測等先進(jìn)信息技術(shù)來遙控礦山自動化設(shè)備。在礦產(chǎn)資源開采過程中，遙控開采礦會也是裝配礦山設(shè)備的重要部分。在過去的礦山開采過程中，由于開采環(huán)境的影響，大多數(shù)開采人員必須很長一段時(shí)間都在陰冷、黑暗的環(huán)境中工作，在開采環(huán)境異常的情況下，這些致命的開采環(huán)境就會把他們的生命暴露在危險(xiǎn)之中。因此，礦山開采機(jī)器人的研發(fā)就具有了重大意義。首先，礦山機(jī)器人基本上可以適應(yīng)各種礦山環(huán)境，同時(shí)，礦山自動化機(jī)器人在高危環(huán)境的礦山場地上作業(yè)，就減少了礦山開采中人員的傷亡，有效地保護(hù)礦工的生命安全。最后企業(yè)在研發(fā)礦山自動化機(jī)器人的進(jìn)程中，機(jī)器人研發(fā)師可以依照礦山實(shí)際環(huán)境情況，來調(diào)節(jié)礦山機(jī)器人的組裝材料和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使礦山機(jī)器人可以在高寒、高溫、潮濕、粉塵等惡劣的工作環(huán)境中運(yùn)行。

3 信息技術(shù)在礦山中的運(yùn)用

目前，我國礦山生產(chǎn)環(huán)境惡劣，生產(chǎn)過程復(fù)雜。從這些問題上來看，企業(yè)應(yīng)該基于電子信息技術(shù)的運(yùn)用、計(jì)劃、統(tǒng)一、整理、經(jīng)營信息的管理，確立礦山安全管理監(jiān)視、識別模式的整合設(shè)定，根據(jù)收集的信息進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析。在優(yōu)化信息系統(tǒng)后，要通過工業(yè)數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)整合，依靠礦山安全信息管理、監(jiān)控和識別，獲取礦山安全信息數(shù)據(jù)。電子信息技術(shù)在礦山工程生產(chǎn)活動中的應(yīng)用不僅可以為礦山生產(chǎn)提供有效的應(yīng)急處理計(jì)劃，還可以全面提升礦山生產(chǎn)的安全性。目前，由于一些客觀原因，礦山資源開采項(xiàng)目的難度與安全檢測問題較多。企業(yè)可以通過引進(jìn)能夠改善礦山安全率的電子信息技術(shù)，來逐步形成整合的數(shù)據(jù)整合、安全檢測信息傳遞和安全問題處理的工業(yè)信息處理系統(tǒng)。在這個(gè)階段，中國的礦山技術(shù)面臨著全面安全監(jiān)視的問題。企業(yè)雖然設(shè)置了安全監(jiān)視裝置，但是礦產(chǎn)開采人員不能迅速高效的看到安全通知。如果在礦山工程中發(fā)生了安全性事故，被困人員將無法及時(shí)救助，這也會降低礦山救助工作的效率。因此，企業(yè)可以使用電子信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)事故的早期苗條，及時(shí)進(jìn)行修理或其他應(yīng)對措施。從而防患于未然，大大降低事故發(fā)生率，提高生產(chǎn)安全性。即便發(fā)生意外情況，也可以迅速找到被傳感器監(jiān)測到的人員，并實(shí)現(xiàn)高效的救助活動。提高礦山安全性生產(chǎn)監(jiān)測效率提高電子信息技術(shù)在礦山安全開采中的應(yīng)用，規(guī)范礦山開采秩序，通過運(yùn)用信息技術(shù)，完善安全監(jiān)控機(jī)制，這有效的提高了看礦山的安全性和生產(chǎn)效率，使礦山企業(yè)在提高管理水平的同時(shí)，也加強(qiáng)了礦山的開采速度。地下人員安全測試系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)相對簡單，主要分為進(jìn)口與出口點(diǎn)，在初始設(shè)置階段，通信線路和計(jì)算機(jī)需要在不同的時(shí)間連接，需要在不同的測試點(diǎn)設(shè)置不同的機(jī)器[4]。考慮到現(xiàn)有的安全系統(tǒng)，相關(guān)人員要在應(yīng)用過程中對安全性測試系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間分析，并考察礦山設(shè)計(jì)形式的要求，設(shè)置出口系統(tǒng)，并且關(guān)于包含了各地區(qū)有效控制的注意事項(xiàng)。從大部分礦山資源的來看，在信息記錄階段，必須從礦山整體開始，有必要有效地分析所有種類的信息，不同部門的信息，礦山智能系統(tǒng)是包括信息數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析在內(nèi)的安全管理系統(tǒng)，礦山設(shè)備通過改進(jìn)管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)較為安全的安全管理礦山。地下緊急避難系統(tǒng)是在礦山發(fā)生緊急危機(jī)時(shí)，使用的系統(tǒng)。在緊急避難所，可以通過使用信息系統(tǒng)，建立自救、通信系統(tǒng)，使地下工作人員能夠順利地通過地面工作人員、自我?guī)椭到y(tǒng)等取得營救。例如壓縮器可以把新鮮空氣壓縮到地下開采場地，無論地下開采人員是開采還是營救，新鮮空氣都會源源不斷的運(yùn)輸?shù)降叵麻_采的場地，以此來為工作人員提供新鮮的氧氣。通過自動化的信息系統(tǒng)，可以在檢測到危險(xiǎn)情況時(shí)，自動啟動壓縮器工作。

4 結(jié)語

科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代信息的發(fā)展使得礦山開采變得更加便捷，大多采礦企業(yè)會在開采的過程中采用自動化技術(shù)，以此來提高開采的效率，節(jié)約人工成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。也能最大減少開采過程中人員的傷亡，提高生產(chǎn)安全。而信息技術(shù)的使用則能有效整合礦山中的信息資源，提高礦山生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平。