礦山機電設備遠程控制技術的應用

　　摘 要：本文首先介紹了遠程控制技術在礦山機電中應用的背景，重點闡述了GIS、物聯網、PLC遠程控制技術在礦山機電設備中的應用情況和基本特點，為工程技術人員提供一定的技術參考。
　　關鍵詞：礦山機電 遠程控制 應用
　　中圖分類號：TD43文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0136-02
　　在現代的礦山企業中，開采和運輸礦產資源需要大量的、廣泛的使用機電設備，面對眾多的機電設備，一直以來，人們希望建立起一套完整的管理、監測、維護系統，能夠實時監測到關鍵生產機電設備的具體位置、使用情況、運行狀態，實現智能化的遠程控制，減輕管理人員的勞動量，為技術人員及時發現和排除故障提高一定的數據支持，為機電設備的調度提供決策依據。隨著現代工業生產信息化、智能化技術和互聯網技術的不斷發展，地理信息技術、無線通信技術和互聯網技術等遠程控制技術已經開始在礦山機電設備的管理中得到應用，提高了生產效率，取得了較好的經濟效益。本文就礦山機電設備的遠程控制技術進行探討和研究，為工程技術人員和管理人員提供一定的技術參考。
　　1 礦山機電設備遠程控制技術的應用背景
　　在現代的礦山企業中，礦山機電是一個泛指的概念，它包含很多的內容，泛指礦區中的各種機電要素，如各種運輸車輛、掘進機、起重設備、皮帶傳輸機、發電機等都屬于礦山機電的范疇。隨著采礦作業區域擴展大型化，作業條件惡劣，有些區域已經不適合人類長期停留來操縱機械設備，特別是對于煤礦的開采，各種突發性事故和不安全因素極多，已經給國家和礦山帶來重大的經濟損失和人員傷亡。因此，實現遠程控制和安全生產已經成為未來礦山資源開采的一個趨勢。礦山機電設備種類繁多，數量巨大，且運行條件復雜，管理難度較大，如何實現遠程控制又是一個技術難題。隨著工業自動化、信息化的不斷發展，各種先進技術越來越多的應用于實際生產中。GIS技術、物聯網技術、PLC技術等層出不窮，也是近些年的一個重要研究課題。
　　2 GIS遠程控制技術在礦山機電設備中的應用
　　GIS控制技術是由MGIS（Mine Geographical Information System，即礦山地理信息系統）系統發展而來的，最早應用于對礦山資源和環境信息進行采集、存儲、處理，并且對礦山的資開采管理進行綜合分析和評估。近些年來，逐漸在礦山機電設備的安全管理和控制中得到發展和應用，實現對礦山機電設備的定性、定量、定位的全面管理和控制。
　　礦山機電設備管理和控制平臺是融合地理信息技術、無線通信技術、數據庫技術、局域網和廣域網技術等多項高科技技術的集合體，隨著這項技術的不斷深入研究，相應的GIS管理和控制軟件已經被研究人員開發和利用，并且取得了較好的經濟效益。
　　GIS管理控制系統的組成如圖2所示，其核心是地理信息系統監控平臺。GIS管理系統的基本工作原理是：在礦山各類機電設備上安裝的監控終端采集機電設備的工作時間、位置、使用情況、運行狀態等信息，并通過無線或有線通信網絡發送到地理信息系統平臺上，通過該平臺對搜集數據的處理，管理人員可以實時的查詢和監控目標機電設備，從而實現對機電設備的遠程控制和監測。
　　目前，GIS技術在礦山機電設備的管理方面還處于初級階段，有待進一步的開發和應用。隨著礦山機電設備的日新月異，對GIS遠程控制技術的應用也是不斷的更新和改進，特別是隨著物聯網技術的不斷發展，和其他技術相融合的綜合控制技術也正在開發。
　　3 物聯網遠程控制技術在礦山機電設備中的應用
　　物聯網（Internet of Things，IOT）是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，利用WSN、無線數據通信等接入技術，把任何物品與互聯網連接起來，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的巨大信息網絡。通過對這個信息網絡的控制，可以對機器設備實現遠程的生產指揮，降低工人勞動強度，提高工作效率，這正是物聯網的特點所在。
　　物聯網遠程控制技術的主要的特點是：分別組建辦公局域網網和工業生產局域網，通過Internet把兩個局域網連接在一起，并且通過辦公網來控制工業生產網，從而實現遠程控制的目的。在機電設備上安裝傳感設備，并且把這些傳感信號通過無線通信技術接入到互聯網絡中，機電設備的運行狀況數據就可以源源不斷的傳入到互聯網絡中，在辦公區的局域網中可以通過互聯網絡實時的查看機電設備的運行數據，采用專家庫、知識庫、推理機等實時監測礦山機電設備的運行狀況、故障預測、診斷分析，對機電設備的運行狀態進行實時監測、預警分析、故障報告等工作，并對其進行管理和控制。特別是近些年來，WIFI、ZigBee技術等無線接入技術的不斷成熟，物聯網將在礦山機電設備的管理中發揮更大的優勢。
　　物聯網遠程控制系統的工作模式主要由以下四個部分組成：標識、感知—接入、傳遞—處理、控制—應用、交互。隨著云計算（SAAS服務）的進一步發展，礦山機電設備控制方式也將得到進一步的改善和提高。由于物聯網涉及到電子信息、計算機應用、機械制造等多個領域，是一種多學科交叉的技術，成本投入較高。
　　由于礦山機電設備的工作環境一般都比較惡劣，如何在設備上安裝傳感器和射頻標簽等傳感設備，并且能夠準確、高效、簡便快速的采集到運行數據成為了一個技術難題。無線通信接入技術較為成熟，但是在礦山開采的工作環境下，無線網絡技術也面臨著挑戰。因此，在物聯網技術的應用還存在很大的研究空間。
　　4 PLC遠程控制技術在礦山機電設備中的應用
　　PLC（可編程控制器）是一種數字運算操作的電子系統，它是專為在工業環境下應用而設計的，在礦山機電設備的管理中也有著廣泛的應用。PLC控制技術具有投資少，編程簡易，抗干擾能力強，可操作性強等優點。近幾年來，PLC越來越多的代替傳統的繼電器控制，并取得了很好的經濟效益。
　　PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。可編程邏輯控制器主要是由電源、中央處理器、存儲器、輸入輸出接口電路、底板或機架、編程器、模塊以及人機界面組成的。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。
　　PLC應用廣泛，結構靈活，操作簡單，具有可以在線進行修改、柔性好等特點，可以用在礦山上的各種數字控制領域，實現溫度控制、位置控制等，以更好地進行開采作業，減輕工人的勞動強度。
　　但是，PLC控制技術也有缺點，它只能實現對機電設備的控制，不能對它的運行狀況進行實時的監測，也不能采集運行數據供工程技術人員分析和調動決策。它適用于對控制要求比較高，但是對設備的管理方面要求比較少的機械設備的控制。準確來說，它是一種“半人工半自動”的控制技術，相對于以上兩種遠程控制技術，它顯得相形見絀。但是，在現代的礦山企業中仍然有較多的應用。
　　5 結語
　　礦山機電設備遠程控制技術的目的是對其進行遠程的實時監控和管理，實現安全生產。隨著工業新技術的不斷應用，遠程控制技術也將得到不斷的發展，在未來的礦山安全管理系統中將扮演重要的角色，它將滲透到礦山設備機電的各個控制系統中，為礦山企業創造更多的效益，為工程技術人員提供更多的數據資料和決策依據。
　　參考文獻
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