礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中單片機(jī)的應(yīng)用探討

尹曉峰

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

單片機(jī)在多行業(yè)多領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，憑借著其自身特性有效地提高了算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算能力，可以很好地與電氣設(shè)備自動(dòng)化相匹配，在減少人工操作，降低風(fēng)險(xiǎn)隱患方面有著十分顯著的優(yōu)勢[1]。單片機(jī)應(yīng)用在礦山等危險(xiǎn)性較強(qiáng)的行業(yè)中，既能夠保證礦產(chǎn)開采過程中的安全，又能夠降低能耗，增強(qiáng)開采效率，因此探討單片機(jī)在礦山自動(dòng)化控制中的應(yīng)用有著十分重要的意義。

1 單片機(jī)以及礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的介紹

單片機(jī)，全稱為單片微型計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是體積小但功能強(qiáng)大，也被稱為微控制器（MCU），可簡單理解為一種集成電路芯片[2]。相較于平常認(rèn)知中的計(jì)算機(jī)，單片機(jī)操作更加便捷，體積更小，更輕，更加地便于攜帶。單片機(jī)根據(jù)其自身特性在其中融合了許多功能模塊，例如：有數(shù)據(jù)處理能力的CPU，隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，只讀存儲(chǔ)器ROM，多種I/O口，定時(shí)/計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)等。而多樣化數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)能夠讓單片機(jī)完成復(fù)雜的運(yùn)算，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和計(jì)算功能使其可以在一些大型設(shè)備上完美應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的高速化處理。

礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠讓企業(yè)呈現(xiàn)更加現(xiàn)代化、科技化、數(shù)字化、智能化。通過合理調(diào)配各設(shè)備與機(jī)械之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)無人自動(dòng)化控制效果。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，需要結(jié)合其設(shè)備的實(shí)際情況進(jìn)行應(yīng)用，這樣才能更好地達(dá)到事半功倍的效果。例如：在設(shè)備的構(gòu)造以及運(yùn)行的原理中，需要升級(jí)與改造自動(dòng)化設(shè)備。還應(yīng)當(dāng)特別注意的是對(duì)電路的檢修，自動(dòng)化控制與電路的聯(lián)系密切，因此要對(duì)電路有全面而深刻地了解。

單片機(jī)在礦山電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中起著非比尋常的作用，一個(gè)強(qiáng)大的單片機(jī)能夠有效地串聯(lián)整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，提升各設(shè)備之間的自動(dòng)化程度和整體開采效率[3]。同時(shí)，單片機(jī)的功能全面，能夠提升整個(gè)傳輸過程中的效率，具有很強(qiáng)的普適性。自動(dòng)化控制程度的提升可以減少人工作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也可以規(guī)避人工開采不當(dāng)造成的失誤率高的情況，進(jìn)行整體的可視化監(jiān)督時(shí)，如果出現(xiàn)問題可以及時(shí)得到解決，減少因設(shè)備停機(jī)而造成的損失。

2 單片機(jī)在礦山電氣自動(dòng)化控制中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 應(yīng)用于漏電保護(hù)

在礦井工程中，不管是井下工作還是地面作業(yè)，大部分使用的設(shè)備都是大功率設(shè)備，一旦出現(xiàn)漏電事故，無論是對(duì)人還是對(duì)物都將造成巨大的損失，這對(duì)本身屬于高危型礦井工作的作業(yè)人員而言，無疑是一種無形的壓力。但如果具有一個(gè)靈敏的漏電保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)檢測到絕緣電阻下降到極限值時(shí)，可以立即切斷電源，能夠減少因觸電而造成人身事故的發(fā)生和電氣設(shè)備的損壞。而單片機(jī)可以運(yùn)用其強(qiáng)大的計(jì)算能力對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行快速地排查和檢修，對(duì)于零序電流和直流電流進(jìn)行校對(duì)，減少了應(yīng)急系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，整體上提升了保護(hù)系統(tǒng)的性能和系統(tǒng)的穩(wěn)定性[4]。因此在礦山電氣自動(dòng)化控制的實(shí)際應(yīng)用中，單片機(jī)可以起到很好的防護(hù)作用，是屬于必不可少的環(huán)節(jié)之一。

2.2 應(yīng)用于供電檢測

礦井開采工作處于一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的工作環(huán)境，電力系統(tǒng)的支持是一項(xiàng)極其重要的工程之一。尤其是礦井工作的環(huán)境一般都處于電力系統(tǒng)相對(duì)不完善的地區(qū)，需要不斷地檢測與維修。因此電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠是衡量一個(gè)礦山安全的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。將單片機(jī)應(yīng)用到供電檢測中，就能很好地彌補(bǔ)這一缺陷[5]。如發(fā)現(xiàn)電路支撐不穩(wěn)定或出現(xiàn)異常情況時(shí)，可以通過信號(hào)采樣完成各種數(shù)值的運(yùn)算分析以及處理功能，以此確定是否能執(zhí)行保護(hù)系統(tǒng)的程序。將整個(gè)礦山的線路等都納入單片機(jī)的供電檢測中，能夠?qū)φ麄€(gè)礦山直流信號(hào)、交流信號(hào)等各類數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測和管理，減少因電力運(yùn)行中斷而造成的開采停滯，減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。在這一過程中，也極大地減輕了人力排查的工作量，提高了工作效率與工作質(zhì)量。

2.3 應(yīng)用于風(fēng)機(jī)管理

現(xiàn)代礦井工作存在一定的技術(shù)條件不成熟狀況，所以現(xiàn)在部分地區(qū)依然是實(shí)行人工采礦。對(duì)于井下工人而言，存在很大的工作風(fēng)險(xiǎn)，他們所面臨的開采環(huán)境是復(fù)雜多變的，會(huì)受地下與地面多種因素的影響。井下良好的通風(fēng)系統(tǒng)不僅能在鉆孔時(shí)使工人免于粉塵的侵?jǐn)_，保障工人的安全健康，還能夠保證生產(chǎn)活動(dòng)的正常順利進(jìn)行。但在實(shí)際作業(yè)時(shí)，風(fēng)機(jī)長時(shí)間處于打開狀態(tài)，造成了大量的能源浪費(fèi)，同時(shí)也增加企業(yè)的成本。而將單片機(jī)應(yīng)用于風(fēng)機(jī)管理中，可以將風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)、位置以及功率等信息寫入中央處理器中，再根據(jù)具體工作的位置以及人數(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的線上管理，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)可以模擬出使用曲線，更加有效與合理地管理風(fēng)機(jī)。同時(shí)，統(tǒng)一管理還能確保地下人員安全，在通風(fēng)正常的情況下可以關(guān)閉一些多余的風(fēng)機(jī)，這樣能夠節(jié)約能源消耗和降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

2.4 應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)

地下開采作業(yè)由于其復(fù)雜多變的情況常伴隨著安全隱患的發(fā)生，有些時(shí)候工人在工作過程中不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，這就需要實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)為工人們的安全保駕護(hù)航。一旦發(fā)現(xiàn)有安全隱患立即發(fā)出警報(bào)，工人迅速反應(yīng)，能夠有效降低安全事故的發(fā)生。

對(duì)于一線工人而言，在工作前應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查其設(shè)備的情況和監(jiān)控的傳輸情況，如果發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)地反饋，確保自己的安全。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)的人員而言，要做好常見突發(fā)情況的預(yù)警。而在礦井中最令人擔(dān)心的莫過于氣體類，例如瓦斯或者一些有毒氣體等，極易引起爆炸。并且部分氣體無色無味，人們通常難以發(fā)現(xiàn)，等到發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)造成了事故。這就需要借助現(xiàn)代化的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測礦井中可能出現(xiàn)的有毒氣體，如果發(fā)現(xiàn)臨近警戒值或者是超過警戒值，要立即提醒井下工作人員或組織作業(yè)人員撤離。將單片機(jī)與監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合能夠?yàn)橐痪€作業(yè)工人提供一個(gè)更加安全的作業(yè)環(huán)境，一旦發(fā)現(xiàn)有危險(xiǎn)氣體超標(biāo)，可以立即啟動(dòng)緊急預(yù)警，將風(fēng)機(jī)全部打開增強(qiáng)空氣流通，提醒一線工作者帶上防毒面罩，為整體安全做好保障。

2.5 應(yīng)用于電氣節(jié)能

礦山行業(yè)屬于不可再生產(chǎn)業(yè)，而現(xiàn)代綠色可持續(xù)發(fā)展理念的不斷深入人心，如何做好礦山行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也是礦山電氣自動(dòng)化值得思考與落實(shí)的問題。在礦山的生產(chǎn)過程中，一般都是以交流電作為主要的供電類型，隨之而來的是每個(gè)月所用的電量較多，同時(shí)，交流電的使用也會(huì)使設(shè)備的耗電量逐漸增大，容易造成安全隱患。一旦出現(xiàn)電路故障，不僅影響整個(gè)礦場的開采效率，還會(huì)對(duì)設(shè)備造成不可逆的損害，使得企業(yè)遭受巨大的損失。當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用到其中時(shí)，其本身的特性能夠精準(zhǔn)有效地控制電流，使各設(shè)備使用交流電分配的更加合理，能夠使設(shè)備高效率地工作，有效地降低交流電帶來的損耗。

3 結(jié)語

在礦山電氣自動(dòng)化控制中單片機(jī)的應(yīng)用探討過程中，著眼于礦山電氣自動(dòng)化發(fā)展中存在的問題，從實(shí)際情況入手，在礦山電氣自動(dòng)化控制中應(yīng)用單片機(jī)能夠十分有效地幫助企業(yè)減少經(jīng)營成本，獲得更加高效的受益成本；從礦井作業(yè)人員的角度考慮出發(fā)，可以提高作業(yè)環(huán)境的安全性和工作人員的工作效率，讓工人能夠在有限的環(huán)境中獲得最大效益的保護(hù)；從自然社會(huì)效益來講，礦井作為不可逆轉(zhuǎn)的行業(yè)屬性產(chǎn)業(yè)而言，提高自身的產(chǎn)業(yè)效率，降低自身的破壞范圍，減少資源的浪費(fèi)，也是對(duì)自然環(huán)境的另一種保護(hù)。從這一角度而言，在實(shí)現(xiàn)礦山電氣自動(dòng)化中加強(qiáng)單片機(jī)的應(yīng)用也是對(duì)可持續(xù)發(fā)展理念的一種響應(yīng)與追求。因此，在礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用單片機(jī)，符合現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展趨勢。