煤礦智能管理系統(tǒng)中現(xiàn)代電子技術(shù)的融入

王建會(huì)，李廣洲，白好杰，魏浩亮，吳成星

（1.晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦，山西晉城,048205；2.徐州中礦科光機(jī)電新技術(shù)有限公司，江蘇徐州,221008）

煤礦智能管理系統(tǒng)中現(xiàn)代電子技術(shù)的融入

王建會(huì)1，李廣洲2，白好杰2，魏浩亮2，吳成星2

（1.晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦，山西晉城,048205；2.徐州中礦科光機(jī)電新技術(shù)有限公司，江蘇徐州,221008）

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子技術(shù)也不斷融入到人們的生活生產(chǎn)之中，成為當(dāng)前經(jīng)濟(jì)企業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵點(diǎn)。在煤礦行業(yè)發(fā)展中，針對(duì)煤礦管理中，設(shè)計(jì)基于現(xiàn)代電子技術(shù)的煤礦智能管理系統(tǒng)，不僅可以提升煤礦資源開發(fā)利用率，還可以提高煤礦管理的安全性，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。以下本篇來探討下在煤礦智能管理系統(tǒng)中融入現(xiàn)代電子技術(shù)的措施。

現(xiàn)代電子技術(shù);煤礦智能管理系統(tǒng);煤礦管理;智能系統(tǒng)

0 引言

在煤礦行業(yè)發(fā)展中，為提升煤礦資源利用率，降低煤礦安全事故，將現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用到煤礦管理之中，設(shè)計(jì)具備遠(yuǎn)程監(jiān)控、通訊、遙感、測(cè)控、智能的煤礦智能化管理系統(tǒng)，不僅能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦傳統(tǒng)管理的顛覆，還可以提高煤礦工作的效率，提高煤礦作業(yè)安全保障。針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)在煤礦管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中存在的不足,設(shè)計(jì)基于現(xiàn)代電子技術(shù)的煤礦智能管理系統(tǒng)圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦管理的立體監(jiān)控，對(duì)煤礦進(jìn)行三維可視化管理，提升煤礦管理質(zhì)量。以下本篇就以某地區(qū)煤礦為例，探討基于現(xiàn)代電子技術(shù)的煤礦智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具體介紹如下：

1 煤礦概況

針對(duì)某煤礦，位于山西省晉城市沁水縣境內(nèi)，該礦井對(duì)外交通方便，地理位置十分優(yōu)越，有著豐富的淺部煤炭資源；該煤礦的礦井田面積要有140平方公里，其開采范圍較廣，煤礦的地質(zhì)儲(chǔ)量可以達(dá)到26.34億噸，實(shí)際可采儲(chǔ)量達(dá)到12.97億噸；且該礦區(qū)的原煤質(zhì)量好，品種齊全，有低硫、低磷、中低灰分以及高揮發(fā)份、高灰熔點(diǎn)、中高發(fā)熱量、高粘結(jié)性的優(yōu)點(diǎn)。為確保煤礦資源得到良好的開發(fā)利用，應(yīng)該強(qiáng)化管理監(jiān)管，避免安全事故的發(fā)生，提升煤礦企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

2 將現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用到煤礦智能管理系統(tǒng)中的意義

在當(dāng)前煤礦監(jiān)控管理中，使用接觸式傳感器，會(huì)存在機(jī)械磨損，并且磨擦還將可能會(huì)產(chǎn)生電火花，影響煤礦礦井下的安全生產(chǎn)；并且在監(jiān)測(cè)方面還不具全面的可視化，對(duì)于監(jiān)控者只能看到一些數(shù)字化的指標(biāo)，圖像監(jiān)測(cè)的效果差；還有就是傳統(tǒng)的圖像監(jiān)控中，對(duì)于傳感器往往設(shè)置在軌道下面，然而由于井下巷道積水、環(huán)境惡劣的原因，會(huì)嚴(yán)重影響到傳感器的性能；并且傳統(tǒng)的礦井運(yùn)輸監(jiān)控中，系統(tǒng)的成本高、維護(hù)量大，而且在可靠性方面效果較差，因此難以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前對(duì)礦井安全運(yùn)輸?shù)男枨蟆F(xiàn)代電子技術(shù)融入到煤礦管理中，設(shè)計(jì)出智能管理系統(tǒng)，不僅可以提高煤礦信息化建設(shè)，避免礦井事故的發(fā)生, 還可以為煤礦安全監(jiān)控工作帶來很大的幫助。設(shè)計(jì)煤礦智能管理系統(tǒng)，開發(fā)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)的時(shí)效性、靈活性、共享性，為煤礦風(fēng)機(jī)監(jiān)控提供方便，實(shí)現(xiàn)監(jiān)督人員在辦公室內(nèi)就可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行了解，并且還可以實(shí)施指揮預(yù)防措施；并且在煤礦智能管理系統(tǒng)中，采用模式識(shí)別、幾何相似理論、最優(yōu)閾值的等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦礦井運(yùn)輸?shù)膭?dòng)態(tài)圖像監(jiān)測(cè)，強(qiáng)化煤礦智能管理系統(tǒng)的功能，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)事件的調(diào)度指揮系, 提高煤礦管理的自動(dòng)化程度，強(qiáng)化煤礦管理中礦井運(yùn)輸?shù)陌踩裕岣呙旱V工作效益。

3 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)融入現(xiàn)代電子技術(shù)的煤礦智能管理系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)需求分析

設(shè)計(jì)基于現(xiàn)代電子技術(shù)的智能管理系統(tǒng)，一定要確保礦井內(nèi)瓦斯數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕捎媚K化設(shè)計(jì)方式，滿足智能監(jiān)控系統(tǒng)與智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的靈活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，還應(yīng)該盡量降低成本。在煤礦智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該確保對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理性分析與評(píng)價(jià)，可以確切計(jì)算出該通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理性系數(shù)，從而可以判斷出該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理性，能夠以圖形和表格的方式，進(jìn)行穩(wěn)定性判斷，找出煤礦通風(fēng)工作面通路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可視化。

3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分

在煤礦智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)于前端系統(tǒng)包括信號(hào)采集設(shè)備、可遙控動(dòng)作設(shè)備兩部分，主要有視頻、報(bào)警信號(hào)采集、攝像機(jī)、紅外/ 微波報(bào)普探測(cè)器以及溫度探測(cè)器等信號(hào)采集設(shè)備。其中采集器件就是本次系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中主要的硬件設(shè)計(jì)部分，對(duì)于這些設(shè)備主要就是負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)圖像，對(duì)于非法侵人、溫度、電流電壓信號(hào)變化進(jìn)行防護(hù)，將煤礦智能管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)視頻信息傳輸給控制終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦的智能操控。應(yīng)該合理設(shè)計(jì)通信模式，應(yīng)用HART通信協(xié)議，采用兩種通信模式，及問答式與成組式，通過HART協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范，確保信息傳遞的準(zhǔn)確性。將HART接口卡與把智能電氣閥門定位器的主機(jī)設(shè)備連接,并制定HART協(xié)議幀格式，本次設(shè)計(jì)中主機(jī)發(fā)往從機(jī)的幀格式為：前導(dǎo)碼、定界符、地址、命令、字節(jié)計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)字節(jié)。如下圖1就是煤礦智能管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分

對(duì)于煤礦智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)于煤礦開采中的圖像采集，采用可遙控的電動(dòng)變焦鏡頭、全方位云臺(tái)以及室外電控防護(hù)罩，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的有效采集，并利用現(xiàn)代化手段將這心信號(hào)集合在一起；對(duì)于視頻采集設(shè)備，應(yīng)用CCD攝像機(jī),通過光電轉(zhuǎn)換完成對(duì)礦井運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視攝像。并且在應(yīng)該設(shè)計(jì)部分中，還將會(huì)采用多功能解碼器，對(duì)控制信息進(jìn)行有效的傳遞，并利用數(shù)字光纖、衛(wèi)星、微波等傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的傳輸。將高分辨率的動(dòng)態(tài)圖像傳遞到控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控中心對(duì)礦井運(yùn)輸狀態(tài)的有效監(jiān)督。應(yīng)用智能電氣閥門定位器，采用以max197為主的控制器,以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的微處理器功能與I/O資源分配，如下圖2中所示就是max197在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)連接方式：

圖2 max197結(jié)構(gòu)

應(yīng)用該芯片實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的I/O功能，根據(jù)硬件中各模塊的電壓需求，確保電源電路電壓滿足24V、15V、5V、3.3V的變換，針對(duì)其信號(hào)采樣模塊設(shè)計(jì)中，還應(yīng)確保I/V轉(zhuǎn)換中可以將4～20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦礦井工作狀況的遠(yuǎn)程管理。

圖3 煤礦智能管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)示意圖

3.4軟件設(shè)計(jì)部分

應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)，采取Web服務(wù)器，在智能管理系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)圖像監(jiān)控模塊，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)圖像監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)圖像的智能綜合化管理，提高視頻資源的利用率，對(duì)煤礦礦井運(yùn)輸?shù)膭?dòng)態(tài)圖像進(jìn)行有效檢測(cè)，在基于T CP/ IP 通訊協(xié)議, 優(yōu)化動(dòng)態(tài)圖像的采集、壓縮效率。如下圖3中所示：

在煤礦智能管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，應(yīng)該具有良好的操作界面，并且方面用戶登陸管理，及時(shí)實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備信息的查看與監(jiān)控操作，并且在軟件設(shè)計(jì)部分中，還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井掘進(jìn)面進(jìn)程中的圖像、視頻以及語音傳播，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦下施工現(xiàn)場(chǎng)的及時(shí)監(jiān)控管理；還應(yīng)該具備一定的報(bào)警、處理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井掘進(jìn)面施工操作的安全預(yù)警與決策支持，提高對(duì)煤礦安全信息的管理，為突發(fā)礦難救援提供可靠的信息保障；具備權(quán)限設(shè)置操作，對(duì)不不同管理人員給予不同的監(jiān)管權(quán)限，提高煤礦生產(chǎn)的安全性。

4 結(jié)論

綜上所述，在煤礦智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，將現(xiàn)代電子技術(shù)融入其中，有效降低傳統(tǒng)煤礦管理系統(tǒng)中的弊端，為煤礦安全生產(chǎn)中的井下安全提供智能管理系統(tǒng)，提高煤礦安全生產(chǎn)水平，強(qiáng)化煤礦發(fā)展的現(xiàn)代化進(jìn)程，提高對(duì)我國(guó)煤炭資源的利用率；采用煤礦智能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控瓦斯，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)以及遠(yuǎn)程調(diào)度，有效預(yù)防瓦斯事故的發(fā)生，提高煤礦管理工作的安全度，值得在實(shí)際中應(yīng)用。

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王建會(huì)，男，出生于1968年9月、大學(xué)本科，現(xiàn)工作于晉煤集團(tuán)寺河礦，任副總工程師。

圖2 配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

4 結(jié)論與建議

隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，用戶對(duì)電能質(zhì)量尤其是供電可靠性的要求不斷提高，不斷提高配電網(wǎng)的運(yùn)行及管理的自動(dòng)化水平是客觀實(shí)際的需要，配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)勢(shì)在必行。

本文所談的配電網(wǎng)自動(dòng)化規(guī)劃，主要是圍繞配電自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，廣泛分析和研究了當(dāng)前配電自動(dòng)化的體系結(jié)構(gòu)和相關(guān)技術(shù)發(fā)展，提出了配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)目標(biāo)、規(guī)劃思路和原則等內(nèi)容。

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Modern electronic technology in intelligent management system of coal mine

Wang Jianhui1,Li Guangzhou2,Bai Haojie2,Wei Haoliang2,Wu Chengxing2
(1.Temple River Mine of Jincheng coal industry group,Shaanxi Jincheng,048205 2.Xuzhou Zhongkuang,optical electromechanical New Technology Co Ltd,Jiangsu Xuzhou,221008)

With the development of industrial technology,modern electronic technology has been integrated into people's life and production,has become the key point of current economic enterprise innovation. In the coal industry development,the management of coal mines,coal mine intelligent management system based on modern electronic technology,not only can improve the rate of exploitation of the resources of coal,but also can improve the safety management of coal mine,and has certain application value.This article discusses the following in the coal mine intelligent management system into the modern electronic technology measures.

the modern electronic technology;intelligent management system;the coal mine management,intelligent system