論煤礦機電自動化集控的應用與發展

武世強

冀中能源股份有限公司邢東礦 河北邢臺 054000

眾所周知，煤礦工業的作業環境與其他行業相對具有一定的惡劣性，這也是現代煤礦工業發展受到嚴重制約的主要原因，然而電氣自動化控制系統的出現，使得上述問題得到了有效解決[1]。對此，如何通過電氣自動化控制系統的優化來減少其成本，是目前多數煤礦企業最為關注的熱點話題。

1 電廠集控運行系統概述

集控運行系統是煤礦機電的核心系統之一，實踐應用中效果良好，對煤礦機電的安全穩定運行具有積極作用。通過集控運行系統可以實現對煤礦機電運行實時控制，收集機電運行狀態和生產狀況等信息[2]，及時進行調節控制，使機組保持最佳的運行狀態，降低機電故障率，提升運行效率，使煤礦機電保持良好的生產狀態。

2 煤礦機電自動化集控的特點

首先，運用煤礦機電自動化集控能提高礦井生產的效率。相較于傳統的人工開采模式，煤礦機電自動化集控的運用能有效提高生產的效率和質量，而且能實現對人力資源的合理配置，減輕工作人員的勞動強度。其次，運用煤礦機電自動化集控能有效提高礦井安全生產水平[3]。煤礦開采的環境大多較為復雜且惡劣，主要表現為開采當地水文地質條件較為復雜，因此對于煤礦開采有著更高標準的要求，需要積極運用煤礦機電自動化集控，以此來提高煤礦生產的效率，保證煤礦開采的質量。最后，運用煤礦機電自動化集控能實現節約能源且保證采煤質量的目的。煤礦機電自動化集控在運用的過程中能充分結合不同設備的運行情況，實現對設備運行的優化和調整，以此來提高資源利用的效率和質量。

3 煤礦機電自動化集控的應用特點

3.1 集成性

在煤礦實際生產過程中，其開采的步驟流程，一般是包含煤層勘探、開采及資源運輸三個步驟，并且，在整個的開采流程中，其安全防護管理是不一樣的。煤礦開采的每一個步驟流程，都要依靠電氣自動化技術來作為支撐。例如，PLC技術、數據信息采集技術等等。而每一個流程系統，如果都進行分開管理，那么就會加重整個電氣控制系統的負擔。而電氣自動化控制系統，正因為其具備集成化管理的良好特點，因此，針對系統內部設備狀態，其可以對其進行實時的管理與監督，而且還可以與設備運行情況結合，有效的調整相關方面的參數，這樣可以是機械設備在生產運行中的穩定性會得到良好的加強。

3.2 精密性與安全性高

在煤礦開采作業中的應用，通過電氣自動化控制技術的使用，保證開采作業的精密性，減少了人工開采導致的失誤，也更增加了整個開采作業的安全性。

3.3 智能化

煤礦行業其在實際發展過程中，大部分的企業生產都實現了自動化，而且還有很多煤礦企業生產，已經從自動化逐漸向智能化發展。煤礦企業在實際生產過程中，電氣設備在運行的時候，可以根據系統程序，高效且快速的完成煤礦開采工作。同時在實際開采整個流程中，要系統的分析與整理其運行時的數據信息，然后再將這個作為基礎，來調整和優化煤礦開采的方案。這樣煤礦開采的工作效率才會得到提升，而且開采過程中的安全性也得到了保障，有利于煤礦器的穩定發展[4]。

4 礦機電自動化集控的應用

4.1 采煤機中的應用

采煤機的主要作用就是采掘煤炭資源，保證煤礦生產工作的有序實施，其是煤礦生產中不可獲取的設備，采煤機高效穩定的運行，可以有效的保證煤礦生產質量和效率，其對于煤礦企業的發展影響巨大，因此煤礦企業發展建設過程中，一直對于采煤機的應用有著較高的要求。電氣設備自動化控制技術也首先應用于采煤機之上。眾所周知，煤礦生產環境通常比較惡劣，在采煤過程中經常會發生一些突發性狀況，自動化控制技術在采煤機中應用則可以有效的解決相關問題，煤礦開采效率因此得以大幅度提升，但是與此同時，煤礦井下開采所面臨的安全風險問題也進一步加劇。針對這一類問題，煤礦企業必須要予以重視，應用電氣設備自動化控制技術，可以保證采煤機在運行過程中，各項故障以及安全隱患能夠及時快速的被發現，可以更好的保證采煤機安全穩定的運行，將各種故障扼殺于搖籃之中，最終煤礦的開采質量以及效率等得以大幅度的提升[5]。

4.2 煤礦運輸中的應用

煤礦的開采，正是為了最后工業的使用。無論是送往繼續加工處理，還是如何。煤礦的運輸問題也是一個需要考慮的問題。在舊時，煤礦的運輸由人工，或者那些簡單的機械工具負責。因此，后來改進后的機械運輸也并不能滿足運輸需求。因此通過電氣自動化控制技術，對煤礦運輸進行改良。比如可以增加監控系統，減少運輸途中損耗，以防經濟效益的重大損失。

4.3 煤礦生產和礦井監控方面

煤礦生產和礦井監控工作機電自動化技術的使用，能夠更好的營造煤礦生產作業的環境，整體提高煤礦行業的綜合效益。與國外的自動化監控技術相比，我國的研究時間較晚，應用的起步時間也比較晚，現在大部分煤礦企業使用的監控設備仍然是進口設備[6]。所以從整體的情況來看，自主研發的水平比較低，創新能力不足，這就使得煤礦生產和礦井監控的工作不具備相應的競爭優勢。但是在最近這幾年，國家相關企業花費大量的時間和精力對相關的設備進行研究，在科學技術水平不斷提升的背景下，自動化監控系統也逐漸形成前晚上為煤礦生產工作以及礦井控制工作提供了技術支持。

4.4 姿態控制

采煤機的姿態控制指的是機身角度和滾筒高度控制，機身角度隨采煤機在刮板輸送機上的位置變化而變化，因此姿態控制主要指的是滾筒調高控制。滾筒自動調高建立在煤層信息的采集和判斷基礎上，是采煤機自動控制技術的核心。煤層信息的判斷有煤巖識別法和記憶截割法，前者通過天然γ射線直接預測煤巖界面，后者為人工輔助監視下的間接方法。這兩種方法各有所長，直接法的理論性較強，對傳感器要求高，適用于具有明顯特征的煤層；間接法技術成熟，但僅適用于頂底板變化不明顯的煤層，且需要人為操作，自動化程度低。

5 煤礦機電自動化集控的實現

5.1 智能化集控系統設計

鑒于煤流系統的情況，該智能化集控系統包括從下幾個單元：其一，地面上位機；其二，井下礦用隔爆兼容本安型PLC控制分站；其三，礦用隔爆兼本安型液晶顯示器；其四，礦用本安型網絡攝像儀；其五，礦用本安型無線基站等。

5.2 硬件創新設計要點

進行硬件創新設計，關鍵在于提高水泵機房電氣自動化控制系統的抗干擾能力，同時提高系統的負載能力。在實際煤礦生產的過程中仍然存在許多的影響因素，這些因素會影響到電氣自動化控制系統運行的安全性和穩定性，為了保證其安全穩定運行，需要不斷加強抗干擾設計。進行抗干擾設計的主要內容如下：首先需要積極運用電磁屏蔽效應，在這個過程中需要運用到金屬殼來實現對干擾信號的屏蔽。其次可以選用專業的屏蔽設備，例如隔離變壓器等，以此來提高電氣系統的抗干擾能力。最后要提高布線的科學性，將弱電信號線和強電動力線相分離，從而采取單獨走線的模式，這樣做的目的在于避免雙線交叉從而造成干擾。

5.3 設備系統的優化

在目前的信息時代下，井下電氣設備的自動化控制系統中的軟硬件系統也基于先進的信息技術和計算機技術等向更高的自動化控制水平方向發展，通過新的科技成果在其中的應用，對相應的設備系統以及軟硬件系統進行優化。由于井下作業內容比較繁雜且作業環境惡劣，而此環境會對井下作業效率和生產成本產生直接的影響。在選擇PLC設備時，需要以精細電氣設備及其自動化控制要求、自身運行狀態以及功能需求等為依據，結合系統運行實際情況對PLC設備的規模和性能參數等進行選擇。比如將微型PLC設備應用于井下防護系統中，需要實時監測井下瓦斯濃度而不需要對其他環境因素進行控制。通過此種PLC設備的應用有助于設備采購成本以及日常運行能耗的降低，同時滿足設備性能、生產以及經濟性的要求。而在排水控制系統中，由于實時水位高低會影響其工作狀態，而且多種指標會限制礦井出水量的大小和排水效率，面對比較大的自動控制計算量和較高的實時性要求，上述微型PLC設備則無法滿足要求，則需要選擇具有更強大計算能力以及具有更高性能的大型PLC設備來滿足要求。

5.4 加大數字化礦井建設力度

在建設數字化礦井的過程中通過建立監測傳感網絡，能及時準確地獲取各種系統數據，穩定運行設備。在監控數據庫時，不能過度依賴檢查設備，確保及時發現設備運行問題并進行綜合分析，最后需按照分析結果制訂相應的解決措施，從而延長系統設備的使用壽命[7]。

6 煤礦機電自動化集控的發展前景

在經濟以及科技都快速發展的背景之下，我國煤礦企業的發展步伐也越來越快。在自動化技術的幫助下，我國煤礦企業的生產規模越來越大，但是在實際開展工作當中仍然存在一些困難以及問題提供常見的問題，主要有機電設備，非常容易受環境因素，以及人為因素的影響，出現各種各樣的故障。這些故障如果不及時進行解決，那么大規模的煤礦勘查工作將會受到影響，這對整個企業對整個行業的發展都會產生消極作用。針對這一情況，我們應該花費更多的時間和精力，在煤礦機電自動化集控技術的研究方面，將集控技術與煤礦開采，工作充分融合，使得煤礦開采工作的效率得到大幅度提升[8]。

7 結語

綜上所述，煤礦開采作為我國工業發展的一個重要基礎，通過機電自動化集控技術等高新科學技術進行實踐應用，是一種極好的改善措施。傳統的煤礦開采行業，通過與新時代的科學技術相結合，才能跟進時代發展的潮流，為國家工業發展提供長久的，穩定的幫助。而作為新發展的機電自動化集控技術，也可以在與煤礦行業的理論實踐應用中，發現自身理論與技術的不足，更好的提高自身技術的水平。