采礦工程中采礦新模式初探

朱芳

摘 要：礦山是動態的企業，在日常的基本生產中，生產者經常要變換工作地點，這就是傳統的控制和通訊系統例如光纖、雙絞線、或同軸電纜變得缺少吸引力的原因；而且，井下作業環境的危險程度更是遠大于一般的企業，安全一直是礦山企業生產中的重點，在礦山生產技術水平提高的同時，傳統的井下信息傳遞方式已經不能滿足現代礦山的管理需求，安全和效率的矛盾日益突出。遙控采礦可大大地增強地下采礦的安全性，同時可以與整個企業網絡進行通訊，實現礦山的自動化管理、遠程監視與診斷，提高生產率和改善工作條件。本文就遙控采礦新模式進行了相關探討。

關鍵字：采礦；新模式；無人開采技術；數字化

遙控采礦即為“利用現代的新技術，包括地下通訊、定位、信息處理、監測和控制系統，一定距離內去操作采礦設備和系統”。目前無人開采技術在某些國外先進礦山已進行了研究，而遠近距離遙控開采技術應用相當普遍，如美國塞浦路斯公司利用遙控裝載機處理危險地段的邊坡問題；一些國外發達礦山現有的遙控采礦設備和技術研究項目包括：從日常采礦作業諸如鑿巖、炮孔裝藥和爆破作業的機械化與自動化到通過數據通信從世界的另一端對復雜的地下采礦設備進行遙控與故障處理。

一、遙控采礦新模式特點以及組成部分

計算機系統為核心，其作用相當于人的大腦，負責接受外圍信息、發出控制指令。傳動系統根據計算機系統的控制指令，提供不同電流電壓，控制電機轉速和力矩大小。監控系統起監控保護作用，提升機出現異常情況時，監控系統可以及時發現并向計算機系統發出信號。上位機系統為人機接口，顯示提升機運行的各種重要參數、故障信息、生產報表、速度曲線等。控制執行系統主要由中間繼電器和接觸器構成，它主要是執行計算機系統發出的各種指令，具體控制提升機的各個設備。傳感器系統可以感知提升機各個設備的運行狀態，并將感知的信號反饋到計算機系統。主電機是提升機的重要設備，主電機帶動滾筒旋轉從而使得罐籠箕斗在井筒中上下運動。

利用數字化直流提升系統運行安全可靠，維護工作量小，動態性能、靜態性能指標高，實現了全數字化控制，各種保護完備。在豎井提升系統中具有廣泛的應用前景和推廣價值， 數字化直流提升系統由計算機系統（PLC）、傳動系統、監控系統、上位機系統、控制執行系統、傳感器系統、主電機、輔助設備構成。 輔助設備為罐籠箕斗運行提供必要支持。

二、 遙控采礦新技術

1. 遠程數據傳送及監控系統。

在整個提升系統和選礦生產流程如破碎車間、磨浮車間、氰化車間、冶煉車間等關鍵部位設置彩色攝像單元，然后將圖像分別傳至各流程控制室，進行現場實時顯示、監控；同時，再次將圖像進一步傳送至礦信息中心服務器，各分管礦長、技術人員通過計算機終端隨意吊取、查看某一時段的生產情況，在關鍵部位設置長時間錄象機，以便于及時全天候記錄相關圖像資料，以備查詢，為安全生產提供第一手資料，同時本系統將現場圖像源源不斷的自動送入國際互聯網，使得系統信息的查看，不在受地點、時間的限制，只要需要，系統的管理人員可在任何地點、任何時間，通過撥號上網，就可以輕松隨意的查看系統的各級圖像信息；企業的領導層，不管他們在外出差，還是在那里，本系統都將在第一時間將現場的真實情況，如企業的生產、經營，設備的運轉，物資的存儲等圖像送到眼前，雖然身在異地，也能運籌帷幄，決勝千里。

2. 礦山井下集成信息通信系統（井下人員定位系統）。

過去礦山購買的基礎設施，如無線通訊系統、電話系統或者遙感系統，有人已注意到了這些系統如何配合本部門其它設備協同工作，但卻很少有人考慮能否連入到其它部門的設備上，每個部門領導不得不為自身有限的購買經費而絞盡腦汁。現在這種情況已經發生了巨大的變化，所有的礦山都在使用一些更現代的電子設備幫助他們工作，以努力爭取最大的效益，這些設備應選擇專業廠商提供的具有可靠技術支持的產品，因為礦山需要的是一套可升級的通訊基礎設施，能夠安全地使用于非危險及危險地區，并采用了最新的連接及通訊技術，以保證系統連續可靠地運行，以及在意外事故發生時至少有一種通訊方式可以正常使用。“smart com”系統如同一種通訊高速公路，高度集成的系統允許控制室人員存取礦山設備的實時數據，使得全面的井下通訊成為可能。

（1）人員定位。類似于車輛定位系統，人員定位系統通過確定人員所在位置，同樣能對生產有極大的幫助。將信標器安裝在礦燈電池盒中，發射出的信號由安裝在不同位置的讀數器讀出。讀數器可安裝在礦井和巷道入口處，以及禁止進入地區的入口處，當某人經過讀數器時，讀數器自動讀出其身份號碼，此信息同樣以無線方式傳送到控制室。當一個工人從一個區域移動到另一個區域時，會有多個讀數器跟蹤其運動。如需要與該工人聯系，最后一次的位置信息可用于與該人員聯絡。所有的讀數器都有讀多個信標的能力，避免了號碼沖突。此外，該系統可將人員的工作時間送到財務部門，作為員工的考勤系統。礦山可根據需要自行增加/減少信標器和讀數器，例如信標器丟失、損壞、維護移動等。

（2）交通調度。交通調系統自動追蹤車輛的運行，在控制軟件中，將定義每一個交通區段，交通區段為兩個讀數器之間的距離。系統不斷地跟蹤機車位置、狀態（卸車、延誤、備用和就緒等）、到達及運行時間、裝載和卸載時間等，利用這些信息，主控計算機將通過泄漏電纜將控制信號下傳到信號燈控制器，自動轉換交通燈的顏色。所有井下運行的信息都通過無線數據網絡不斷地送到中心計算機進行顯示、存貯和分析。這樣，調度員和運輸主管能隨時監督設備運行，以便更好的管理運輸。此外，當裝載點、卸載點臨時不用或車輛發生故障時，調度員可通過中心計算機手動發送指令，改變交通燈和道岔的狀態，將受影響的機車調派到新的地點去，以減少空閑時間。endprint