煤礦自動化現狀及發展趨勢

谷瑞（同煤浙能麻家梁煤業有限責任公司，山西朔州　036009）

煤礦自動化現狀及發展趨勢

谷瑞
（同煤浙能麻家梁煤業有限責任公司，山西朔州036009）

摘要：在經濟水平和科學技術的共同支持與作用下，我國煤礦開采的自動化程度有了明顯的提升，因此對煤礦自動化的現狀及發展水平進行研究是很有必要的。著重介紹了煤礦自動化和通信技術發展的歷程，對當前煤礦自動化的發展現狀及特點進行了總結，并對發展過程中出現的一些問題提出了相應的整改措施。

關鍵詞：煤礦自動化；現狀；發展途徑

隨著我國經濟水平的不斷提升，無論是工業生產還是人們的日常生活對于能源的需求量都在不斷上漲。煤礦作為我國主要的能源形式，其開采效率將對整個社會的運行和發展產生極大的影響。提高煤礦的自動化開采是在新時期下提高煤礦開采效率的一種新的嘗試，也是將科技與能源產業相結合的一次探索和嘗試。經過一定的應用實例可以看到，這種自動化的開采模式極大地提高了煤礦的開采效率，在一定程度上緩解了能源危機。因此，在煤礦產業的未來發展中，自動化生產的模式將得到進一步的推廣，并對我國的經濟建設做出更大的貢獻。

1　煤礦自動化和通信的發展歷程

1.1煤礦自動化

我國煤礦自動化的歷程開始于20世紀60年代。為制定煤礦自動化的生產模式，我國的煤礦工業管理部門召集了全國的電子研究領域及電氣控制研究領域的專家，并成立了一支專門的研究團隊，來進行煤礦自動化模式的研究。經過專家們不懈的努力，我國的煤礦自動化生產模式基本成型。但由于當時生產技術條件的限制，當時的煤礦自動化生產模式只能滿足簡單的開關控制以及閉鎖控制，并且當時的控制機器體積龐大[1]，工作效率低，可操作性差，能耗高，難以在日常生產中進行實際的應用。到了20世紀70年代，我國研制出了晶體管和邏輯電路，并將其應用到了煤礦自動化模式中。這兩種電子元件的應用極大地提升了煤礦自動化開采的效率，并且有效減小了自動化控制器的體積，使得機器的性能也有了明顯的提升。到了20世紀80年代后期，單片機也開始應用到煤礦的自動化體系中，單片機高效的運算能力和強大的邏輯操作能力使得自動化控制器的工作效率有了進一步的提高，還同時提高了設備的安全性和可靠性。在單片機應用到煤礦自動化生產后，相繼出現了各種形式的單片機，它們在傳統單片機的基礎上，在安全性和高效性上都有了進一步的完善，能夠滿足各種環境下的煤礦開采工作，與此同時，煤礦自動化開采系統中還配備了相應的監控系統，從而實現了對礦井內部環境的實時檢測。

20世紀90年代，單片機成為了煤礦自動控制系統中的核心環節，而礦井監控系統也逐漸成為了一個獨立的系統。這些系統內部信息主要以調制的方式進行傳輸。相互獨立的各個系統之間沒有有效的溝通，不同的維護部門來負責不同系統的維護工作，例如運輸區使用維護帶式輸送機控制系統，通風區使用維護安全監測系統，多由調度室使用維護生產監測系統。

1.2礦井通信

礦井通信對煤礦生產起著重要的指導作用。煤礦的生產加工是由多個環節組織串聯起來的，若不同的工序間沒有建立良好的聯系，就會給生產的管理造成較大的難度。按照不同的通信方式可以將煤礦通信安全技術劃分為固定通信和移動通信兩種，而按照使用區域劃分則可以分為全礦通信和局部通信兩種方式[2]。

我國最早采用的礦井內部通信工具是防爆電話，外形結構如圖1。這種電話以磁電為主要動力，因此在礦井中能夠保證一定的使用安全性。但這種電話的信號和穩定性都較差。隨后又研發了礦用模擬程控調度通信系統，在一定程度上提高了通信的穩定性。到了20世紀90年代，又研發了數字程控調度通信系統，能夠同時完成幾百個礦井的通信任務，極大地提高了礦井通信的效率。

礦用透地通信系統、礦用漏泄通信系統、礦用感應通信系統、礦用載波通信系統、礦用小靈通通信系統和礦用CDMA通信系統等是礦井移動通信最主要的集中通信系統，在應急救災通信中對于礦用透地通信系統應用比較廣泛，在局部通信中對于礦用漏泄通信系統、礦用感應通信系統和礦用載波通信系統的應用比較廣泛，在全礦井無線通信中主要應用礦用小靈通通信系統和礦用CDMA通信系統[1]。

圖1　井下防爆電話示意圖

2　煤礦自動化技術

我國煤礦自動化技術經歷了從繼電器到晶體管再到小規模集成電路、單片機的發展階段，當前已經實現了多種技術手段進行綜合控制的轉變。大多數礦井內部都設置了相應的生產監控系統，并且擁有較為完善的自動化生產體系。

2.1高速監控網絡

工業以太網、專用工業控制網、GEPON網絡和McTP系統是目前煤礦企業中使用的主要高速監控網絡。在這些系統中以太網系統是主要的控制系統，已經在大多數礦井中獲得了應用，由于controlnet的穩定性不足，在未來的應用會越來越少[3]。作為一種新的產品，礦用GEPON網絡系統的網絡結構形式為點到多點，基于高速以太網平臺和TDM(TimeDivision Muhiplexing)時分MAC(Me?dia Access contr01)媒體訪問控制方式并能提供多種綜合業務的寬帶接入技術，在綜合傳輸視頻、數據、語音等信息方面具有較大的優勢，在未來將會得到更加廣泛的應用。

2.2自動化平臺軟件

自動化平臺軟件包括控制軟件、網絡服務軟件等，根據功能不同，它們被分別安裝在服務器的不同層次結構中。這些自動化平臺軟件是實現煤礦自動化生產的重要工具。自動化平臺軟件的設計有兩種形式，第一種形式是通過國內現有的軟件對平臺進行優化和開發。第二種設計方式是根據礦井的實際開采狀態進行集成開發[2]。

2.3局部生產環節自動化

局部生產的自動化主要可以分為三個方面。首先是煤礦安全檢測系統的自動化。我國的煤礦安全檢測系統最早是從國外引進的，如英國的Ml?NOs系統、德國的T砣00系統、美國的1)AN6400系統等。在我國煤礦自動化發展的前期，這些系統為我國煤礦的自動化生產和管理起到了重要的作用。經過一段時間的發展，已經將這些系統進行了調整和優化，使其更適合煤礦自動化的發展。但當前，煤礦自動化監控系統的集成性仍不夠，系統的工作效率不高，穩定性也有待進一步加強，尤其容易受到電磁干擾，降低了其性能。

其次是礦井電力監控系統的自動化。電力系統主要為煤礦的開采提供動力，礦井電力監控的自動化可以有效提高電力管理的安全性和高效性。我國在礦井電力監控上主要采用地面供電的方式，可以對電路實現短路保護、斷路保護等。在電路監控系統的應用下，礦井內部由于電力問題引起的安全事故已經較少發生，但電路的穩定性還有待進一步的加強。

最后是礦井水泵的自動化。當前大多數礦井還沒有安裝這一設備，但從為數不多的應用實例中可以看到，這一設備的功能還是較為完善的，在應用過程中也獲得了較好的效果。該設備最大的缺陷就是容易受到礦井水質的影響而發生故障。這種情況可以通過在礦井中增設水泵來解決，但仍需對設備進行進一步優化，從根本上解決水泵穩定性差的缺陷[3]。

3　結語

相比于世界先進國家，我國煤礦自動化的發展還非常落后，很多問題還有待研究和解決，因此需要在實踐中不斷的提高和發展，通過煤礦自動化能夠有效地實現煤礦的高效開采，煤礦生產需要礦井通信作為指揮，煤礦自動化和煤礦通信的有機結合對于提升煤礦產量有很大的作用，因此筆者認為煤礦自動化會向現場信息自動化控制、煤礦遠程集控中心和集中控制的全礦井過程自動化方向發展。

參考文獻：

［1］王寶琳.淺談煤礦開采中自動化技術的應用［J］.中國科技財富，2011（16）：91-94.

［2］趙建盛.論煤礦通風中自動化技術的應用［J］.中小企業管理與科技，2011（30）：167-168.

［3］曹繼明.關于煤礦自動化的幾點探討［J］.科技創業家，2011（1）：153-157.

(編輯：王智圣)

Present Situation and Development Trend of Coal Mine Automation

GU Rui
（Tong Mei Majialiang Coal Industry Limited Liability Company，Shuozhou036009，China）

Abstract:With the development of technique and economy，the automation of coal mining has significantly improved，and mine automation products is also increasing，therefore to study the present situation and development of automation in coal mines is necessary.This paper introduces the development of automation and communication technology，summarizes the characteristics on the current situation of the development of automation in coal mine，and raised some issues in the development of appropriate corrective action.

Key words:mine automation; present situation; development approaches

作者簡介：谷瑞，男，1986年生，山西朔州人，碩士研究生，助理工程師。研究領域：采煤自動化控制。

收稿日期：2015－04－30

DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2015.08.054

中圖分類號：TD67

文獻標識碼：A

文章編號：1009－9492 (2015 ) 08－0185－03