煤礦機電運輸系統(tǒng)中自動化技術(shù)的應(yīng)用分析

＊申 超

（陜西彬長胡家河礦業(yè)有限公司 陜西 713600）

引言

在自動化技術(shù)與煤礦產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合的今天，自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展對煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有極其深遠(yuǎn)的影響。機電運輸是煤礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，分為人工和自動化兩種控制模式。由于人工控制機電運輸?shù)姆绞酱嬖谫|(zhì)量低、安全性差、低效率等問題，因此急需利用自動化技術(shù)代替人工，從而走出人工機電運輸控制的困境。本文試圖探究煤礦機電運輸系統(tǒng)中自動化技術(shù)的應(yīng)用，旨在提高煤礦管理層對自動化技術(shù)應(yīng)用價值的重視，從而推動煤礦機電運輸系統(tǒng)與自動化技術(shù)的有機結(jié)合。

1.自動化技術(shù)在煤礦機電運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用價值

(1)提高煤礦機電運輸質(zhì)量

作為煤礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，機電運輸企業(yè)要格外注重機電運輸質(zhì)量，而自動化技術(shù)與煤礦機電運輸系統(tǒng)的結(jié)合為煤礦機電運輸質(zhì)量提高提供了有效途徑。一方面，煤礦機電系統(tǒng)應(yīng)用自動化技術(shù)可以全面提高每個運輸環(huán)節(jié)的質(zhì)量。利用自動化技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)運輸，而且可以對運輸方案進行優(yōu)化，從而選擇最佳的煤礦運輸策略，提高運輸?shù)馁|(zhì)量。另一方面，使用自動化技術(shù)能夠消除人為控制帶來的空間、時間、體力、控制水平等問題，有效減少煤礦機電運輸過程中的阻礙。與此同時，采用自動化技術(shù)可以充分降低煤礦機電運輸?shù)墓收下蔥1]。

(2)提升煤礦機電運輸系統(tǒng)效率

自動化技術(shù)在煤礦機電運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用可以提升煤礦機電運輸效率。其一，自動化技術(shù)提升了煤礦機電運輸管理效率。以自動化技術(shù)為核心的煤礦機電運輸系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)人為管理的模式，對于煤礦運輸?shù)男枨蠓答伕友杆?，大幅提高了煤礦機電運輸?shù)墓芾硇省Ｆ涠?，自動化技術(shù)具有提升煤礦機電運輸故障處理效率的優(yōu)勢。在應(yīng)用自動化技術(shù)之前，煤礦機電運輸系統(tǒng)的故障識別、故障檢驗、故障處理以及設(shè)備維護均需要派遣專業(yè)人員進行人工處理。而應(yīng)用自動化技術(shù)后，可以利用自動化設(shè)備對故障進行快速處理，為煤礦機電運輸系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障[2]。

(3)增強煤礦機電運輸安全性

隨著自動化技術(shù)在煤礦運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，煤礦的管理者可以對煤礦運輸?shù)膶崟r環(huán)境有客觀的認(rèn)識，便于管理者制定煤礦運輸安全決策并且實施各種安全措施。在安全管理方面，自動化技術(shù)代替了傳統(tǒng)人工，有效降低人工安全管理事故率，為煤礦機電運輸?shù)陌踩峁┯行ПＵ稀Ａ硗?，?yīng)用自動化技術(shù)后機電運輸設(shè)備的運行更加穩(wěn)定與持續(xù)，有助于減少安全隱患[3]。

(4)有效降低煤礦運輸成本

一方面，應(yīng)用自動化技術(shù)后，節(jié)約了大部分機電運輸系統(tǒng)的人力成本。盡管自動化煤礦機電系統(tǒng)的搭建成本較高，但是從長遠(yuǎn)角度看，應(yīng)用自動化技術(shù)后煤礦機電系統(tǒng)的人力運輸成本被充分降低，提高了煤礦機電運輸?shù)慕?jīng)濟效益。另一方面，利用自動化技術(shù)可以實現(xiàn)對煤礦機電運輸系統(tǒng)的周期性巡檢，解決了傳統(tǒng)人工巡檢效率低、時效性差、管理滯后的問題，也避免因運輸設(shè)備檢修不及時而造成的設(shè)備維護成本過高問題。

2.煤礦機電運輸系統(tǒng)中的自動化技術(shù)

(1)自動化運輸技術(shù)

通常情況下，煤炭運輸主要采取傳送帶或鐵軌運輸兩類。就上述兩類方式的特性而言，傳送帶的整體效率較高，單位時間內(nèi)的運輸量遠(yuǎn)超鐵軌運輸，因此多數(shù)礦井均采用傳送帶。以傳送帶配合多臺傳感器與控制單元構(gòu)成的自動化傳送設(shè)備成為礦井運輸?shù)闹饕Ｊ?，使用在地表上傳送帶運輸機控制終端可實現(xiàn)自動化控制。利用自動化技術(shù)不僅使得傳送帶的控制更加精準(zhǔn)，而且有利于傳送帶的穩(wěn)定運行，全面提高煤礦機電運輸?shù)馁|(zhì)量。

(2)自動化供電技術(shù)

煤礦機電運輸系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)需要充沛的電力支持。與此同時，針對不同的煤礦機電運輸需求也要采用不同的供電技術(shù)。自動化供電技術(shù)的使用解決了煤礦機電運輸電力需求難以滿足的問題。使用自動化技術(shù)可以制定出不同的煤礦機電運輸供電方案。管理人員可以根據(jù)煤礦的需求對自動化供電系統(tǒng)發(fā)出指令，從而控制自動化供電系統(tǒng)改變供電模式。在很大程度上保證了供電的可靠性與連續(xù)性，彌補了傳統(tǒng)人工配電存在的缺陷和不足。

(3)自動化通風(fēng)技術(shù)

由于煤礦開采對于空氣環(huán)境有較高的要求，要持續(xù)進行井下通風(fēng)，確保井下的氧氣濃度不低于人工作業(yè)最低需求。因此，要對井下的氧氣濃度進行實時監(jiān)測，在氧氣濃度過低時逐漸加大通風(fēng)力度，防止出現(xiàn)氧氣過低的情況出現(xiàn)。自動化通風(fēng)技術(shù)的使用可以有效提高煤礦的通風(fēng)質(zhì)量。利用自動化氧氣濃度監(jiān)測技術(shù)可以將實時的數(shù)據(jù)反饋至管理中心，為落實井下通風(fēng)措施奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

(4)自動化視頻監(jiān)測技術(shù)

煤礦的開采和運輸主要集中在井下，在出現(xiàn)煤礦運輸故障時如果不能及時確定故障位置，則不利于煤礦運輸系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。在此背景下，自動化視頻監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用價值凸顯。通過自動化視頻監(jiān)測技術(shù)在井上便可對井下的實時情況進行持續(xù)監(jiān)測。一旦出現(xiàn)煤礦運輸故障，便可以在第一時間調(diào)取故障附近的監(jiān)控錄像，并逐漸縮小故障范圍，直至確定故障位置[4]。

3.煤礦機電運輸系統(tǒng)中的自動化技術(shù)應(yīng)用

(1)基于PLC技術(shù)的自動化運輸控制系統(tǒng)

在煤礦開采過程中需要用自動化技術(shù)將煤炭資源運送至指定位置，此時需要使用基于PLC技術(shù)的自動化運輸控制系統(tǒng)。PLC是可編程控制器的縮寫，利用PLC技術(shù)可以實現(xiàn)自動化運輸設(shè)備的控制與通信。基于PLC技術(shù)的自動化運輸控制系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 基于PLC技術(shù)的煤礦自動化運輸控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1所示，控制模塊為PLC（可編程控制器），接收到控制指令后則發(fā)出脈沖指令，控制電機的運動狀態(tài)。電機模塊主要由各類型的電機組成，同時PLC可以對電機的速度信息進行采集，從而對電機的運動狀態(tài)進行合理調(diào)節(jié)。定位模塊則由自動定位裝置組成，能夠?qū)⒚禾抠Y源的運送信息反饋至PLC?；赑LC技術(shù)的煤礦自動化運輸控制系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)人工控制時效性差、控制不規(guī)范、控制能力不足等問題，全面提高了煤礦運輸?shù)馁|(zhì)量與效率[5]。

(2)煤礦提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)

煤礦提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，煤礦提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)主要有兩方面的調(diào)節(jié)功能。其一，電壓穩(wěn)定功能。變頻調(diào)速裝置能夠?qū)⒌V井電網(wǎng)電壓控制在380～10kV的范圍內(nèi)，有效避免礦井電網(wǎng)電壓波動過大對煤礦提升機運行的影響。利用變頻調(diào)速裝置可以為交流電動機的連續(xù)、穩(wěn)定運行提供有效保障。其二，直流制動的作用。提升機配用變頻器，直流制動功能對系統(tǒng)的安全運行起重要作用。當(dāng)重車在井簡中間停車時，變頻器由高速平滑地降到低速，隨之施加一直流制動信號使絞車停止，當(dāng)機械制動起作用后方可去掉直流制動信號，使重車靠機械抱閘的作用停在中間。啟動時，先對電機施加一直流制動信號，當(dāng)檢測到機械抱閘打開時，方可去掉直流制動信號，加上啟動電壓，絞車轉(zhuǎn)動。機械抱閘抱緊狀態(tài)一直在變頻器檢測下，一旦機械抱閘打開，馬上給電機施加直流制動信號，確保重車不會下滑[6]。

圖2 煤礦提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)

(3)自動化煤礦運輸安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

利用自動化技術(shù)可以實現(xiàn)對煤礦運輸整體流程的周期性巡檢，能及時發(fā)現(xiàn)問題。自動化煤礦運輸安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)可以準(zhǔn)確定位出現(xiàn)安全問題的運輸環(huán)節(jié)并將具體的位置信息第一時間傳送至控制中心，有利于降低安全事故的影響。自動化煤礦運輸安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 自動化煤礦運輸安全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)

如圖3所示，自動化煤礦運輸安全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)共分為兩個組成部分，分別為視頻模塊以及控制模塊。視頻模塊主要由數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲器、管理服務(wù)器、視頻解碼器、煤礦局域網(wǎng)和監(jiān)控屏幕組成。數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲器、管理服務(wù)器、視頻解碼器和監(jiān)控屏幕都是在煤礦局域網(wǎng)的支持下工作。當(dāng)采集到視頻數(shù)據(jù)后利用視頻模塊對視頻進行解碼，并且展現(xiàn)在控制屏幕上[7]。

(4)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的自動化煤礦運輸決策系統(tǒng)

對于煤礦管理者而言，如何制定符合高質(zhì)量、高效率與高安全性的煤礦運輸方案已然成為其工作的核心所在，而大數(shù)據(jù)技術(shù)與自動化技術(shù)的應(yīng)用為煤礦管理者提供了煤礦運輸?shù)目茖W(xué)決策工具?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)的自動化煤礦運輸決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的自動化煤礦運輸決策系統(tǒng)

如圖4所示，機電運輸系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)由自動化數(shù)據(jù)采集裝置進行收集。隨后，采集到的數(shù)據(jù)則傳輸至大數(shù)據(jù)中心進行存儲和分析。分析好的數(shù)據(jù)則從大數(shù)據(jù)中心傳送至PC終端，煤礦管理者則可以在PC終端上查閱煤礦機電運輸?shù)臄?shù)據(jù)分析結(jié)果。最終，由煤礦管理者結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)做出運輸決策，并基于運輸決策對機電運輸系統(tǒng)的工作模式進行調(diào)整[8]。

4.結(jié)語

隨著自動化技術(shù)與煤礦生產(chǎn)的有機結(jié)合，越來越多的自動化技術(shù)應(yīng)用在煤礦機電運輸環(huán)節(jié)當(dāng)中。自動化技術(shù)的應(yīng)用解決了煤礦機電運輸系統(tǒng)安全性不足、效率過低、無法實施監(jiān)測煤礦運輸過程等問題，并且借助自動化技術(shù)實現(xiàn)對煤礦機電運輸模式的科學(xué)規(guī)劃，為煤礦運輸系統(tǒng)的管理與運營提供更有價值的決策信息。煤礦管理者要充分重視自動化技術(shù)的積極影響，持續(xù)進行煤礦機電運輸領(lǐng)域的自動化技術(shù)研發(fā)，利用自動化技術(shù)全面提升煤礦機電運輸系統(tǒng)運行的安全性。