煤礦自動化和通信技術的功能特點與關鍵技術

摘要：煤炭資源是我國重要的能源物質，而隨著社會經濟的發展與社會的進步，人們對于煤炭資源的需求日益增加。在這樣的背景下，在增加煤炭資源勘探的基礎上，提高煤礦開采的自動化與現代化改造也尤為重要，而自動化與通信技術更是提高煤礦開采作業的關鍵。文章以煤礦開采體系為研究對象，對其自動化與通信技術進行了研究。

關鍵詞：煤礦開采；自動化；通信技術；煤炭資源；煤炭行業 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD67 文章編號：1009-2374（2015）32-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.080

1 概述

煤炭是我國重要的能源物質，自動化與信息化建設的過程，是我國煤炭行業發展的必然，也是未來以煤炭為核心的化工等領域協調發展的根本。本文基于這個背景，以煤礦為研究對象，對其自動化以及通信技術的功能與特點進行總結，并對其中涉及的關鍵技術進行分析，希望通過本文的研究能夠為今后的相關煤礦自動化改造與通信技術的實現奠定理論基礎，并通過本文的分析能夠找到后續煤礦自動化升級的實踐方向，為具體的煤礦相關技術建設與類似的工業生產建設提供必要的實踐指導。

2 煤礦自動化功能特點及其關鍵技術

2.1 煤礦自動化功能

煤礦的自動化建設可以按照不同的生產流程來進行自動化構建，主要可以分為運行與管理自動化、運輸自動化、洗選系統自動化、安全保障自動化等多個環節。

2.1.1 運行與管理自動化：通過遠程設備來實現礦區內相關設備的遠程操作，并利用集線器與終端計算機等方式對相關設備的運行狀態（包括時間、參數等）進行記錄與傳輸，使得企業對于煤礦下設備的運行狀態進行實時掌控，并通過此種模式能夠集成記錄、評價、報警、運行以及維護等多個維度的管理功能，不僅為科學化管理提供了數據基礎與依據，更能夠通過功能拓展來實現更為復雜的管理模式。

2.1.2 運輸自動化：所謂的運輸自動化與傳統的運輸線相比具有能夠自動識別、自動運輸的功能。從其具體構建上進行分析，利用單片機或者集成式PLC控制系統來與傳輸物理設備進行聯動，包括了對傳輸設備重量檢測，自動規劃運動頻次與時間，不僅能夠極大地降低人力資源，還能夠節約煤礦開采中的運輸成本。

2.1.3 洗選自動化：在煤炭開采之后所形成的初級產品需要通過洗選才能夠進行合理的分類，并進行分類銷售。而洗選過程中是一個工作環境相對惡劣的工序。通過對自動化體系的引入與建設，不僅能夠增加洗選中各個環節的遵從性，提高工作效能，還能夠避免由于工作環境帶來的人為損傷。

2.1.4 安全保障自動化：煤礦開采的安全事故往往是由于井下不遵從操作而造成的，因此，在相關保障體系中引入自動化構建能夠起到兩個方面的作用：一方面是通過自動化的檢測與報警設備能夠使得人們實時了解井下環境信息，對于可能存在的風險進行有效的規避；另一方面通過安全保障設備的自動化體系構建能夠有效地避免人為操作造成的可能風險與安全事故。

2.2 煤礦自動化關鍵技術

通過上文的分析我們不難看出，通過傳統的繼電器體系結合PLC以及單片機系統能夠對相關的機電設備形成有效的自動化管理。因此，在其自動化構建的過程中，管理、訊號傳輸以及相關的系統設置是其關鍵技術。在管理中主要通過系統的評價體系以及可視化界面來進行必要的實現。在具體的設備控制過程中，采用母機對子機的訊號控制來完成基本的操作，而在設備運行的過程中該過程則相反，通過PLC現場終端的訊號收集與初步處理達到獲取一手數據的目的，通過計算機統一管理的模式來達到統籌管理的目的。在訊號傳輸方面，訊號傳輸是可視化管理體系，甚至是煤礦自動化的根本來源，在具體的通訊構建過程中需要注意兩方面問題：一方面通過訊號增強與加密設備來保障訊號正常傳輸過程中的保密性與清晰度；另一方面則是通過硬件屏蔽技術來避免訊號傳輸中的干擾。在系統設置方面，通過對相關設備的整合以及對具體的參數設定來達到系統自動管理的目的，并采用數據后臺評價與報警機制為設備提供必要的檢修表、工作表等系統指標，進而為保障煤礦自動化體系構建貢獻力量。

3 煤礦通信技術特點及其關鍵技術

通過上文的分析，我們發現煤礦的通信技術不僅是井上井下工作溝通的必要手段，同時也是自動化體系的必要構建途徑。在這樣的背景下，我們有理由對煤礦通信技術的特點以及相關的關鍵技術進行系統的討論。按照不同的應用模式與構建方法，煤礦通信技術主要分為兩個方面：

3.1 基于設備之間的通訊環節

在此類通訊體系構建的過程中，由于設備之間的通訊相對簡單，僅需要通過二進制的相關代碼傳輸簡單的操作命令，便可以達到相關的通訊需求。因此，在通訊體系的建設過程中主要采用電訊號來完成，而電訊號自身便可以整合相關的訊息，使得此種類別的通訊體系構建相對簡單。另外，在設備與設備之間的通訊體系構建過程中，更多的是以單一的控制為根本目的的，在此種條件下，遠程控制體系是煤礦該類別通信技術構建的關鍵。保障線路的暢通以及訊號的準確性是其關鍵要素。在這樣的背景下，具體體系構建可以從硬件保護層面來進行入手。

3.2 基于人機互動或者工作人員之間的通訊環節

人機交互對于通訊質量以及數據傳輸速度有著較高的要求，其中不僅包括了可視化界面對于相關設備的構建體系，還包括檢測、視頻傳輸甚至是物聯網數據傳輸等一系列體系構建。

3.2.1 采用集成網絡來構建工業環網，進而通過環網的接口技術來整合煤礦的整體信息傳輸，此種構建模式可以實現一次建設，重復利用，為后續的相關功能拓展提供接口與平臺。

3.2.2 積極引入新技術與新材料來構建更為合規的煤礦通訊系統。引入光纖介質構建基礎通訊設施的過程中需要注意光纖在煤礦井下的使用安全，尤其是其對于震動、外力、牽引等因素的抗性較低，需要完善的外套保護措施來予以保障。只有通過上述的建設才能夠在整體的一體化設計上保障煤礦相關改造的順利進行。

4 結語

煤礦的自動化改造是其發展的必然，也是我國優化煤炭產業結構的必然。在這樣的背景下，本文對于煤炭生產過程中設計的自動化與通信技術的主要功能及其實現模式進行總結，并從合規性以及安全性等角度探究了煤礦自動化與通信技術在設計及施工過程中的關鍵要素。希望通過本文的研究能夠為今后的相關煤礦自動化改造提供必要的理論基礎與實踐指導，同時也能夠為后續的相關企業改進提供可行思路。

參考文獻

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作者簡介：唐兆廣（1966-），男，江蘇興化人，中煤科工集團常州研究院有限公司工程師，研究方向：煤礦井下通信、監控設備與系統。

（責任編輯：蔣建華）