電子信息技術(shù)在數(shù)字化煤礦建設(shè)中的應(yīng)用

【摘 要】數(shù)字礦山是礦山資源生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。是資源可持續(xù)發(fā)展建設(shè)中的重要基石，是化解采礦行業(yè)高風(fēng)險(xiǎn)的根本途徑，是以建設(shè)綠色礦山為目標(biāo)。本文分析了我國(guó)煤炭行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并簡(jiǎn)述了電子信息技術(shù)在數(shù)字化煤礦系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及在數(shù)字礦山建設(shè)中的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】電子信息技術(shù)；自動(dòng)化；智能化；數(shù)字化礦山；無(wú)人開(kāi)采

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化水平日臻完善，工業(yè)4.0、互聯(lián)網(wǎng)+正在助力推進(jìn)中國(guó)制造2025目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，我國(guó)是一個(gè)能源大國(guó)，煤炭開(kāi)采因其特殊的地質(zhì)環(huán)境而成為一種高危采礦行業(yè)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，人們對(duì)煤炭開(kāi)采過(guò)程中的安全性、環(huán)保性、勞動(dòng)強(qiáng)度和工作效率有了更高的要求。新材料、新技術(shù)的應(yīng)用大幅提高了煤礦開(kāi)采設(shè)備的自動(dòng)化水平，電子信息技術(shù)的運(yùn)用開(kāi)發(fā)出大量的智能型設(shè)備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)形成設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、共享及遠(yuǎn)程操控，運(yùn)算數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)分析，實(shí)現(xiàn)故障提前快速準(zhǔn)確的預(yù)判報(bào)警。

煤炭企業(yè)使用的電氣設(shè)備有高低壓供配電裝置、運(yùn)輸提升設(shè)備、采煤機(jī)、掘進(jìn)進(jìn)及支護(hù)等設(shè)備，這些設(shè)備自動(dòng)化程度高使用廣泛，隨著數(shù)字化智能型礦山的建設(shè)，對(duì)采礦設(shè)備提出了更高、更嚴(yán)格的要求，使得煤炭開(kāi)采系統(tǒng)智能化的發(fā)展面臨更大的挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展要求，提高煤礦工人的工作安全性和效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、保障工人健康，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)清潔煤炭的綠色環(huán)保開(kāi)采模式，在煤礦機(jī)電設(shè)備中采用了一系列的電子信息技術(shù)來(lái)提高設(shè)備的自動(dòng)化、智能化性能，光電、磁致等技術(shù)制造的各式傳感器的應(yīng)用，大大提高了這些設(shè)備自身的保護(hù)、監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制等功能。從設(shè)備自身到整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)都能準(zhǔn)確清晰地顯示出運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并具有自我分析診斷能力，提供分析結(jié)果供工作人員參考，以制定設(shè)備的運(yùn)行、檢修計(jì)劃。使設(shè)備運(yùn)行更可靠、效率更高、運(yùn)行維護(hù)成本更低。電子信息技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能化采礦設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，是數(shù)字化礦山建設(shè)的核心內(nèi)容，在無(wú)人化開(kāi)采技術(shù)中起到了關(guān)鍵的作用。

1 煤礦行業(yè)設(shè)備自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

一直以來(lái)，在煤礦行業(yè)開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展中，一直致力于提高自動(dòng)化程度的研究。煤礦開(kāi)采技術(shù)自動(dòng)化主要包括生產(chǎn)調(diào)度自動(dòng)化、供配電自動(dòng)化、通風(fēng)排水自動(dòng)化、提升運(yùn)輸自動(dòng)化、采掘設(shè)備自動(dòng)化等，通過(guò)采用各種監(jiān)測(cè)傳感裝置、運(yùn)算設(shè)備及人機(jī)界面裝置等，實(shí)現(xiàn)各個(gè)組成部分之間的數(shù)據(jù)采集交換、存儲(chǔ)交換和運(yùn)算控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)智能控制，使其實(shí)現(xiàn)安全高效的穩(wěn)定運(yùn)行，并逐步向無(wú)人開(kāi)采方向發(fā)展。

目前，煤炭行業(yè)的自動(dòng)化程度發(fā)展的日臻成熟，已能充分適應(yīng)開(kāi)采環(huán)境的需求，設(shè)備結(jié)構(gòu)采用集成度高的模塊化方式，其智能化水平和完善的協(xié)調(diào)控制功能，已形成穩(wěn)定的平衡發(fā)展趨勢(shì)。隨著人們生活水平的日益提高，人們對(duì)健康的生活工作環(huán)境也有了更高的要求，煤炭行業(yè)本著“無(wú)人則安”的生產(chǎn)理念，積極采用現(xiàn)代電子信息技術(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用，以發(fā)展無(wú)人開(kāi)采技術(shù)為目的，引進(jìn)一系列的先進(jìn)科技技術(shù)建設(shè)起數(shù)字化礦山。

數(shù)字化礦山采用的技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)等，對(duì)于原有生產(chǎn)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)之間的開(kāi)環(huán)控制，逐步向閉環(huán)控制發(fā)展，建立起本質(zhì)安全型煤礦生產(chǎn)體系，實(shí)現(xiàn)煤礦行業(yè)安全高效穩(wěn)定的環(huán)保型發(fā)展。

以往煤礦行業(yè)使用的設(shè)備之間相互獨(dú)立，運(yùn)行維護(hù)需要大量的人力，缺乏行之有效的監(jiān)測(cè)控制。現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，將整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一體化運(yùn)行，其原有功能的單一性向多元數(shù)字化方向發(fā)展，設(shè)備的性能、功能更加靈活可靠，制造成本、維護(hù)成本更低，創(chuàng)新式的發(fā)展使煤礦開(kāi)采技術(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能更加完善、更加智能化。電子信息技術(shù)的創(chuàng)新，不斷提高煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行穩(wěn)定性、高效安全性、經(jīng)濟(jì)適用性以及服務(wù)管理人性化等方面的優(yōu)化組合，使得煤炭企業(yè)在綠色開(kāi)采、綠色運(yùn)行、綠色維修的環(huán)保生產(chǎn)理念上形成良性的發(fā)展。

2 電子信息技術(shù)在數(shù)字化礦山中的應(yīng)用

在數(shù)字化礦山生產(chǎn)系統(tǒng)中，電子信息技術(shù)體現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的采集和分析處理過(guò)程。各具特色的傳感器組成整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)末梢，將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理形成電子信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)分析運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果對(duì)設(shè)備的運(yùn)行控制進(jìn)行調(diào)整，并將數(shù)據(jù)上傳控制中心形成大數(shù)據(jù)，為采礦設(shè)備形成合理的大項(xiàng)修計(jì)劃提供科學(xué)依據(jù)。從而實(shí)現(xiàn)智能化的煤炭開(kāi)采，以減少工作現(xiàn)場(chǎng)的人員數(shù)量，做到無(wú)人則安的生產(chǎn)目的。

設(shè)備中的邏輯控制器件、數(shù)據(jù)采集器件等都屬于電子信息技術(shù)中的硬件設(shè)備。設(shè)備運(yùn)行時(shí)的溫度、壓力、速度、位置、形狀、電流、電壓、動(dòng)作及器件自身狀態(tài)通過(guò)傳感器、監(jiān)測(cè)電路等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過(guò)編碼處理上傳數(shù)據(jù)總線共享，由所有在線設(shè)備讀取相關(guān)數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，運(yùn)算結(jié)果也上傳數(shù)據(jù)總線共享，由在線設(shè)備接收相應(yīng)的控制指令，完成相應(yīng)的操作控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的智能運(yùn)行方式。

數(shù)字化礦山中的智能化系統(tǒng)硬件設(shè)備主要有智能型采掘設(shè)備、遠(yuǎn)控裝置、監(jiān)視測(cè)量裝置等。目前，在煤礦開(kāi)采設(shè)備中應(yīng)用較為廣泛的羅克韋爾公司生產(chǎn)的SLC-500、PLC-5、CONTROLOGIX 和西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7系列的PLC，具有豐富的控制功能和靈活的組網(wǎng)功能，極大提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化水平。

實(shí)現(xiàn)數(shù)字化礦山建設(shè)中對(duì)電子信息技術(shù)的運(yùn)用，除了高性能的電子設(shè)備外，還要有運(yùn)行穩(wěn)定的相應(yīng)軟件系統(tǒng)的支持。由我國(guó)自主研發(fā)的亞控組態(tài)王、三維力控等組態(tài)軟件，都具有極其優(yōu)良的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理和穩(wěn)定可靠的通信功能，其強(qiáng)大的組態(tài)功能對(duì)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)快速分析處理，并對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)記錄，對(duì)故障信息發(fā)出預(yù)警和跳閘處理。

數(shù)字化礦山的建設(shè)為采礦行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色開(kāi)采探索出一條成功的道路，電子信息技術(shù)在采礦自動(dòng)化系統(tǒng)中起到了決定性的作用，其由點(diǎn)到面的應(yīng)用正在推動(dòng)行業(yè)技術(shù)由自動(dòng)化向智能化快速發(fā)展。

3 電子信息技術(shù)在煤炭開(kāi)采自動(dòng)化系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代煤炭開(kāi)采自動(dòng)化技術(shù)正在向高度自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，隨著整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化改革，不斷涌現(xiàn)的技術(shù)創(chuàng)新、新材料新工藝的使用，以及微型設(shè)備、遠(yuǎn)程通訊技術(shù)的應(yīng)用，都使得煤炭開(kāi)采更加智能化、更加環(huán)保。傳統(tǒng)的低效率、高能耗的采礦設(shè)備已被淘汰，高效率、低功耗、多功能的新設(shè)備的使用，使煤炭開(kāi)采工藝有了根本性的變化，數(shù)字化、智能化設(shè)備的靈活性，使傳統(tǒng)粗放式的生產(chǎn)控制向閉環(huán)控制方式轉(zhuǎn)化。

近年來(lái)，智能型采煤機(jī)、智能型配電裝置、智能型運(yùn)輸系統(tǒng)以及在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，都是未來(lái)煤炭開(kāi)采技術(shù)智能化的重要發(fā)展方向。隨著微電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代煤炭開(kāi)采系統(tǒng)依托大數(shù)據(jù)技術(shù)將會(huì)形成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效、綠色環(huán)保的生產(chǎn)模式，這些都是建立在電子信息技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上。

4 結(jié)論

電子信息技術(shù)在數(shù)字化礦山建設(shè)中的應(yīng)用，是采礦行業(yè)未來(lái)發(fā)展的必然方向。新工藝、新材料在電子信息技術(shù)中的應(yīng)用，不斷在其發(fā)展過(guò)程中創(chuàng)造出新技術(shù)，這將會(huì)推動(dòng)煤炭開(kāi)采技術(shù)更上一層樓。電子信息技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，不斷推動(dòng)著采礦行業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)步。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)能源的需求和使用會(huì)更加廣泛，對(duì)煤炭開(kāi)采技術(shù)的自動(dòng)化程度提出了更高的要求。實(shí)現(xiàn)綠色開(kāi)采、產(chǎn)清潔能源是煤炭行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，隨著日臻成熟的電子信技術(shù)的發(fā)展，煤炭行業(yè)的自動(dòng)化、智能化系統(tǒng)將會(huì)以更安全、更可靠、更經(jīng)濟(jì)的環(huán)保方式運(yùn)行。

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