淺談煤礦信息化建設

摘要：近十年煤炭產業持續利好，網絡技術、PLC技術、無線通訊技術、變頻調速技術等信息技術在煤礦的應用逐步趨于成熟，煤礦的生產模式和產業結構發生巨變。結合煤礦自身的實際情況進行信息化建設，可以減員提效、加強生產監控，實現安全化、規范化管理，真正的為企業創造效益。

關鍵詞：煤炭行業 信息化 減員提效

中國是世界煤炭儲量、產量和用量最大的國家，煤炭行業作為國家能源的傳統行業，近年來，伴隨著國家基礎設施建設投入的加大、房地產等行業的火爆，電煤、焦化煤價格持續走高，煤炭行業匯集了大量的資金和技術。信息技術在煤炭行業的應用也逐步成熟，煤炭行業的生產模式和產業結構都發生了很大的變化，建設信息化的感知礦山成為了熱門的議題。以下是我在工作中，對煤礦信息化建設的一些淺見。

首先，是網絡技術在煤礦生產中的應用。煤礦網絡信息系統大都采用三層網絡結構，即自動化監控系統（設備層）、自動化監控網絡系統（監控層）、信息應用系統（信息層）。工業以太環網的是建設三層網絡結構的基礎，建設工業以太環網對煤礦實現自動化、信息化管理發揮了關鍵性的作用。煤礦工業以太環網從物理上劃分，由地面部分及井下部分兩部分組成，地面網絡建設主要用于實現辦公自動化，建立公司的內部局域網絡，并與外部互聯網絡對

接。

井下環網建設是通過布設光纖通信雙環路網絡，在環路中的通信節點安裝防爆交換機，連接到終端的監測設備和控制設備，從而實現井上調度指揮中心，根據井下傳遞上的瓦斯、水位等監測信號及視頻信號，實現對割煤機、掘進機、風機、水泵、皮帶等設備的監測和控制。因煤礦井下的生產環境比較特殊，所以采用環形網絡結構，雖然加大了投入成本，但卻有效的提高信號傳遞的安全性。我礦是有百年歷史的老礦，井深巷遠，從投入資金和安全方面綜合考慮設計后，共布設波長為1310的光纜約有1萬1千米左右，主干光纜48芯從四號井井口進入，在10水平滾籠處出分兩條24芯光纜覆蓋主要生產的10水平和11水平，主要節點上安裝防爆交換機7臺，在10水平和11水平這兩個水平之間分別形成物理環路。

現在公司在環網中主要接入的有：人員定位系統、生產和視頻監測系統、井下擴播系統、頂板壓力監測系統、瓦斯監測系統等。其中人員定位系統是六大系統之一，主要設備有：定位分站、電源、人員定位識別卡，我礦的定位分站布設在上下井口，主要巷道及人員經過的主要地點和工作面的石門口等人員工作的密集區域。用光纜或485信號線將定位分站接入到以太環網中，當攜帶定位卡的人員經過分站布設區域時，掃描人員信息來對下井人員行走路線、工作區域人員分布、井下人員數量的進行跟蹤掌握。視頻監測系統是在上下井口、物料運輸巷道、主運皮帶等主要地點安裝防爆視頻探頭，現共安裝視頻探頭40多個，用光纖將采集的視頻信號傳輸到調度指揮中心，視頻信號經過光收發器后，通過視頻分線器分別將視頻信息傳遞到調度大屏及視頻錄像存儲設備KVM上，井下監測視頻存儲周期設定為一個月以便于查詢，這樣就實現了調度中心實時觀察到這些主要地點的人員、設備的相關情況。生產監測系統是在綜采工作面的割煤機、溜子、下運皮帶、主要提升罐籠和主運輸皮帶、風車、水泵、上安裝信號采集器，采集這些設備的啟停電信號，通過分站將電信號轉換成光信號傳遞到井上調度中心的控制端，在調度大屏上將這些設備的啟停情況直觀的反應出來，給調度指揮提供了重要的幫助和參考。

其次是PLC技術在煤礦自動化中的應用。隨著半導體技術，尤其是微處理器和微型計算機技術的發展，可編程控制器（PLC）得到了廣泛的應用。可以說PLC是微機技術與傳統的繼電器及接觸器控制技術相結合的產物，其硬件結構基本與微型計算機相同。分為單元式和模塊式兩大類。現在主要生產廠家有西門子S7系列，日本歐姆龍，美國（GE）。在煤礦工業環境使用來看，日本歐姆龍易損壞，而美國（GE）則有軟件開放、抗干擾、節點容量大，適應環境的特點。就現安裝的皮帶自動控制系統來說，通過17條485信號線分別連接到皮帶的啟停控制器、皮帶跑偏保護、防撕裂保護、煤倉超聲波儲量監控器等共17個信號采集設備上，用PLC程序對皮帶的整個工作情況進行控制，實現一鍵啟停，出現情況時能夠及時進行報警，通過PLC程序自動化管理，精簡了人員的同時也提高了生產運輸的安全性。

無線通訊技術的應用。隨著近些年我國煤礦無線通信市場的迅速發展，眾多專網無線通信技術紛紛涌入了該領域，如：PHS小靈通、SCDMA大靈通、數字無線對講、WIFI無線局域網、以及最近出現的基于全球第四代移動通信標準之一的Next Generation Advanced PHS（簡稱NGP）技術。其中NGP技術具有的無線寬帶數據接入、移動指揮調度、終端自主定位、多網合一和繼承兼容傳統PHS等巨大的技術優勢，是目前煤礦已有的礦井小靈通/SCDMA/WIFI/數字無線對講等無線通信技術無法比擬的。與傳統礦井小靈通系統依靠電話線通訊傳輸不同，NGP系統中的基站、基站控制器和移動交換機全部依賴以太網平臺傳輸，可直接與井下光纖環網無縫對接，實現了全網一體化統一通信，為煤礦節省了大量的通信電纜的同時，也為煤礦RFID人員定位、井下視頻監控、煤礦綜合自動化監控、礦井無線通訊調度等多系統的多網合一奠定了通訊傳輸基礎。

變頻調速技術的應用。它的原理是根據電機轉速與工作頻率成正比的關系，通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。傳動調速的變頻技術具有如下特點：可使標準電動機連續調速，即在不更換原有電動機的條件下也可以調速，并可選擇最佳速度；起動電流小，低速時定轉矩輸出；最高速度不受電源影響，即最大工作能力不受電源頻率影響；采用鼠籠形異步電動機，維護簡便，易使用于具有爆炸性氣體的場合。變頻調速技術的應用，產生許多優良的效果，如可使風機、泵類機械根據要求流量調節轉速，節約大量的電能，又可根據負載調節并降低轉速，以減小機械和風的噪聲；對于輸送機可實現平滑加速、減速，產生性能優良的軟起動效果，特別是重負載起動時，可提升輸出轉矩，產生普通軟起動器所不能起的效果，由于采用了對設備不產生沖擊的起動、停止和空載時低速或高速運行，可增加設備的使用壽命。煤礦礦井提升機是煤礦的重要設備之一，擔負著提升煤炭、矸石、下放材料、升降人員和設備的重要任務，是煤礦生產的咽喉。其電控系統的技術性能和可靠性直接影響煤礦的安全生產。我單位先后對4號井、5號井、6號井三個豎井的主提升機以及6-8暗井提升機、1705絞車先后進行了變頻調速數控改造，改造后就三個主提升機的節電情況進行了月統計，其中，4號井數控月節電：192901.5度，5號井數控月節電：414562.86度，6號井數控月節電：356494.5度。僅此一項就可月節約電費月約50多萬元。

上述可見，這些技術在煤礦的信息化建設中都發揮了重要的作用。信息化建設可以實現煤礦減員提效、加強監控、安全化、規范化管理。但是煤礦信息化建設也要結合煤礦自身的實際情況，不能為了信息化而信息化。而計算機技術發展迅速，產品更新換代周期短，對技術準備和人員素質都要求很高，如硬件、人員、投資不匹配，就會造成經濟損失，無法達到預期目標。現在的煤礦信息化建設還處在初級階段，只有使信息化管理落到實處，才能真正的為企業創造效益。

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