礦山機械電氣設備自動化調度技術研究

吳永新，胡佳宏

(1.湖北鐵道運輸職業學院，湖北 武漢 430070；2.武漢乾峯智能科技有限公司，湖北 武漢 430070)

0 引 言

在礦山開采生產中，所需機械設備通常包括掘進機、轉載機、皮帶運輸機、轉鉆機等多種類型，這些設備雖然能夠大大提高礦山開采的生產效率，為安全生產目標的實現提供重要支持，但在設備數量較多的情況下，管理起來也同樣會比較困難，而依托電氣設備自動化調度技術，對各類礦山機械設備進行自動化調度，則可以使礦山生產中的設備管理問題得到有效解決，從實際生產需求出發，按程序對各類電氣設備進行合理管控。

1 礦山機械電氣設備自動化調度的重要意義

1.1 提高礦山開采生產效率

礦山開采的生產環境十分惡劣，對于機械設備應用的限制相對較大，即便能夠實現機械化生產，其整體生產效率也同樣會顯得有所不足。而在電氣設備自動化調度技術的支持下，礦山企業則能夠結合礦區地質、水文等各方面的數據資料，將礦床模型構建起來，為井下測量、礦山設計、生產進度安排、參數優化等工作提供支持，同時根據生產進度安排及生產情況的實時變化，對機械設備進行靈活、系統的運行調度，使設備運行能夠生產需求相適應，并將設備性能最大化發揮出來，最終實現礦山開采生產效率的顯著提升。

1.2 保證礦山開采生產安全

除了對機械設備應用的限制外，惡劣的礦山開采生產環境還會給礦山企業帶來各種各樣的生產安全隱患，直接威脅到工人的身體健康與生命安全。而對于電氣設備自動化調度技術的應用，則能夠將傳統的電氣設備人工操作模式轉變為自動化操控模式，減少井下等危險區域對人力的需求，使礦山開采生產的安全性得到顯著提升。另外，面向礦山開采生產的自動化調度系統還能夠在監測電氣設備的同時，對設備所在生產空間的各種信息進行采集，并通過數據信息分析來及時發現、化解安全隱患，這對于礦山開采生產安全性的提升同樣能夠起到很大促進作用。

2 礦山機械電氣設備自動化調度的技術措施

2.1 構建自動化調度系統

對于礦山企業來說，要想實現對礦山機械中電氣設備的自動化調度，首先就必須要以自動化控制技術為基礎，將面向礦山開采生產實際的自動化調度系統構建起來，見圖1。同時，由系統根據礦山開采生產具體情況，進行設備啟閉、設備故障維修、通風優化等方面的自動、合理調度，使電氣設備管理能夠更具有效性。從整體上來看，自動化調度系統可分為信息集成層與管理決策層兩部分，其中信息集成層是指借助井下視頻監控及安裝在機械設備上等各處的傳感器，對電氣設備運行狀態、礦井下方通風狀況等礦山開采生產信息進行全面采集，并經過統一傳輸網絡平臺傳輸給系統，由系統自動整合有關信息，完成信息處理、信息挖掘、信息融合等工作，之后還要將經過處理的生產信息存儲到統一的數據倉庫中，在專門的軟件平臺上借助圖表等形式進行直觀呈現，為電氣設備的自動化調度提供支持。而管理決策層則需要借助自動化調動系統的生產監控調度指揮、設備動態管理、安全生產態勢評估等功能模塊，由系統快速做出具體的自動化調度決策，并向有關機械設備發出相應控制指令，使設備調度的合理性、及時性能夠得到保證。

2.2 合理設計調度模式

在礦山開采生產中，由于電氣設備調度需要應對復雜多樣的生產情況，不同生產情況下對電氣設備運行的要求也會有所不同，因此要想實現對礦山機械電氣設備的自動化調度，同樣還需以自動化調度系統為基礎，對面向不同生產情況的多種調度模式進行合理設計，使其電氣設備自動化調度能夠更加靈活、更具針對性。一般來說，礦山開采生產中的電氣設備調度模式主要包括供電模式、保護模式、操控模式、啟動模式以及停車模式幾種。其中供電模式需要以各類電氣設備的電氣原理圖、電氣安裝接線圖、電氣元件布置圖等為依據，由系統結合礦區要求現來對供電回路電源值進行合理選擇(如交流AC380 V、交流220 V、直流24 V等)，使電氣供電回路的安全系數能夠得到保證。保護模式主要是指由系統密切監測電氣設備運行狀態，之后由系統根據設備工作狀態來操控熔斷器、熱繼電器、失壓線圈等保護裝置，對交流220 V、直流24 V等工作電源下的電氣設備與線路進行全面保護，以免其出現過載、短路等故障問題。操控模式屬于電氣設備自動化調度的備選方案，是指在電氣設備的安裝、調試階段，或是當自動化調度系統出現異常時，啟動控制線路中預先設置的手動環節，由有關技術人員對各種電氣設備進行手動控制，或是對手動控制模式及自動控制模式進行靈活轉換，以便于將設備調控至最佳工作狀態，并盡可能降低自動化調度系統異常的影響。

圖1 面向礦山開采生產的自動化調度系統Fig.1 Automatic dispatching system for mining

2.3 明確整體調度規劃

在礦山開采生產中，對于電氣設備的自動化調度不僅需要考慮到實際生產需求及設備功能作用，同時還需要面向整個生產流程，制定出各類電氣設備的整體調度規劃，使不同電氣設備能夠實現協同配合，并在生產過程中發揮出更大作用。例如在煤礦開采生產中，就需要由自動化調度系統根據皮帶運輸機等井下運輸設備的性能，對整個運輸系統的煤炭運輸能力進行綜合評估，之后再以運輸系統的實際運輸能力為標準，對掘進機、刨煤機、破碎機等機械設備的運行效率進行控制，以免因運輸能力與采掘能力不匹配而影響正常生產，導致井下已開采煤炭持續堆積、采掘設備浪費能源等問題。

2.4 加強設備故障監測

從目前來看，自動化調度系統的設備故障監測模塊主要可分為故障判斷與故障處理兩部分，其中故障判斷是由系統整合各處視頻監控設備、傳感器所上傳的數據信息及影響，并借助視覺識別技術等技術手段展開綜合處理，明確各電氣設備的實時運行數據，之后再對設備實時運行數據與設備正常狀態下運行數據進行對比分析，以準確判斷出設備運行狀態是否異常。而故障處理則是在判斷設備出現故障、運行嚴重異常后，及時采取切斷設備電源、停止設備運行等處理措施，同時由系統對異常運行數據進行自動分析，確定故障位置、大致故障原因等信息，為設備故障的維修處理提供重要參考。

3 結 語

對于礦山機械中電氣設備的自動化調度，雖然能夠為礦山開采生產的效率、安全性提升起到很大幫助，但要想真正實現對電氣設備的自動化調度，仍然需要對自動化調度系統構建、設備調度模式設計、整體調度規劃、設備故障監測等方面的技術措施進行合理運用。