自動(dòng)化控制技術(shù)在礦山機(jī)電中的應(yīng)用與探究

王輝，萬(wàn)力瑋，朱應(yīng)坤

（臨沂會(huì)寶嶺鐵礦有限公司，山東 臨沂 277712）

礦山生產(chǎn)工作的工作環(huán)境基本是選在山林等自然環(huán)境中進(jìn)行，因此，其活動(dòng)過(guò)程復(fù)雜，對(duì)開(kāi)采工人的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)要求都較高，但考慮到自然環(huán)境對(duì)開(kāi)采工人工作和生命安全的潛在威脅，礦山開(kāi)采工作要有機(jī)械設(shè)備與相關(guān)技術(shù)加以輔助，保證采礦作業(yè)各階段都能做到安全、高效、產(chǎn)量質(zhì)量均優(yōu)。因而，將礦山開(kāi)采設(shè)備的自動(dòng)化進(jìn)行全方位提升，是改善礦山作業(yè)流程、質(zhì)量與安全的首要任務(wù)。因此，對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析與深入研究，對(duì)礦企經(jīng)濟(jì)價(jià)值作出了現(xiàn)實(shí)意義上的貢獻(xiàn)。

1 礦山機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容

1.1 自動(dòng)化控制技術(shù)的概述

溯源而談，自動(dòng)化控制技術(shù)，指機(jī)器設(shè)備以代碼程序?yàn)閳?zhí)行依據(jù)，擺脫人機(jī)交互過(guò)程而獨(dú)立完成任務(wù)的機(jī)械操控方式。該技術(shù)能夠擺脫人力資源的束縛，通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)直接對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行信息的掃描、存儲(chǔ)、分析等操作流程。具體來(lái)講，自動(dòng)化控制技術(shù)是多種技術(shù)的集成體，囊括了機(jī)械、自動(dòng)控制、微電子等技術(shù)。其中，機(jī)械技術(shù)是根基，在融合了多種技術(shù)后逐漸具備了過(guò)硬的綜合性體系，再結(jié)合了較為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)后構(gòu)成自動(dòng)化控制技術(shù)。在礦山生產(chǎn)活動(dòng)的應(yīng)用中，自動(dòng)化控制技術(shù)效率優(yōu)先、操作穩(wěn)定，既能提高礦產(chǎn)的產(chǎn)出效率及產(chǎn)出量，還能保障工人的生產(chǎn)安全。但由于礦山生產(chǎn)工作的危險(xiǎn)系數(shù)較高、不確定性較大，礦產(chǎn)企業(yè)在投入礦石生產(chǎn)的全過(guò)程中必須遵循安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益原則，組織好風(fēng)險(xiǎn)防范和錯(cuò)誤糾正的后盾，有效利用自動(dòng)化控制技術(shù)保障生命、財(cái)產(chǎn)安全。

1.2 礦山機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化控制的意義

自動(dòng)化控制技術(shù)使礦山機(jī)電設(shè)備的使用效率和精確性大大提高，也使得開(kāi)采工作從內(nèi)容到實(shí)質(zhì)都有了全面的突破與革新，自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)備操控手段、靈活的開(kāi)采方案等都對(duì)傳統(tǒng)的礦山開(kāi)采工作具有不可忽視的意義。首先，開(kāi)采作業(yè)實(shí)施全面的、實(shí)時(shí)的監(jiān)控措施。信息技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的融合可以對(duì)礦山開(kāi)采的整個(gè)過(guò)程實(shí)施全面監(jiān)控，監(jiān)控技術(shù)和自動(dòng)定位技術(shù)的融合可以保障開(kāi)采作業(yè)的安全監(jiān)管。各種自動(dòng)化技術(shù)的融合使整個(gè)礦山開(kāi)采作業(yè)水平大大提升，險(xiǎn)情和問(wèn)題得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、精準(zhǔn)定位和快速解決。其次，有效預(yù)防安全事故。每個(gè)礦山的礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)都受到了安全防范制度的嚴(yán)格管理，但礦產(chǎn)資源利益巨大，在實(shí)際作業(yè)時(shí)難免出現(xiàn)違規(guī)開(kāi)采的情況，監(jiān)控管理人員可以通過(guò)監(jiān)控視頻盡早發(fā)現(xiàn)開(kāi)采的安全隱患，及時(shí)糾正和制止危險(xiǎn)系數(shù)較高的行為。

1.3 礦山機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化控制的應(yīng)用現(xiàn)狀

礦山生產(chǎn)作業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是礦山生產(chǎn)開(kāi)采工作未來(lái)的主要發(fā)展方向。當(dāng)前，我國(guó)礦山生產(chǎn)已能普遍實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，但較發(fā)達(dá)國(guó)家相比起步較晚，自主創(chuàng)新能力不足，大量技術(shù)設(shè)備都依賴(lài)進(jìn)口，且在實(shí)際應(yīng)用中也存在問(wèn)題，導(dǎo)致礦山機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化控制低于預(yù)期值。

2 自動(dòng)化控制技術(shù)在礦山機(jī)電中的應(yīng)用

自動(dòng)化控制技術(shù)的顯著特點(diǎn)是對(duì)勞動(dòng)力的解放水平高。由于機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化水平提高，設(shè)備操作時(shí)就能節(jié)約人力成本，且機(jī)器設(shè)備對(duì)工作狀態(tài)的準(zhǔn)確把控更加便捷，提高礦山生產(chǎn)的效率。

2.1 礦山開(kāi)采設(shè)備中應(yīng)用

礦山開(kāi)采設(shè)備中應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)是行業(yè)發(fā)展自動(dòng)化的必然趨勢(shì)。礦山開(kāi)采設(shè)備是當(dāng)前我國(guó)礦山開(kāi)采工作過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的、最基礎(chǔ)的作業(yè)設(shè)備，機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)通過(guò)快速分析識(shí)別海量信息實(shí)現(xiàn)作業(yè)前期的工作方案規(guī)劃及調(diào)整，但隨著開(kāi)發(fā)難度較為簡(jiǎn)單的礦山開(kāi)采完畢，以及礦山開(kāi)采工序?qū)Νh(huán)境造成的各種程度的破壞，開(kāi)采工作的要求和規(guī)定將會(huì)愈發(fā)嚴(yán)苛，而自動(dòng)化變革剛好滿(mǎn)足以上要求。變革后的礦山機(jī)電設(shè)備由人工智能控制系統(tǒng)發(fā)出指令，通過(guò)各個(gè)端口實(shí)現(xiàn)通信和交互，定期對(duì)礦山開(kāi)采條件參數(shù)進(jìn)行分析，并判斷下一步工作是否需要做出調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全、順利開(kāi)采。

2.2 礦井提升設(shè)備中應(yīng)用

礦井開(kāi)采工作時(shí)所使用的礦井提升設(shè)備是指地下礦產(chǎn)資源開(kāi)采后從地下運(yùn)輸至地上的工作過(guò)程，對(duì)礦井提升設(shè)備應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)是自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)內(nèi)容之一。傳統(tǒng)的礦井提升作業(yè)方式需要依賴(lài)交流轉(zhuǎn)子串電阻進(jìn)行調(diào)速，速度調(diào)控難度較大且耗費(fèi)大量人力、物力、時(shí)間資源，提升設(shè)備突然停止帶來(lái)的較大沖擊力也會(huì)對(duì)礦山開(kāi)采工作帶來(lái)困難，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代化礦山開(kāi)采的工作要求。而自動(dòng)化控制技術(shù)在其中的應(yīng)用，不僅可以降低甚至避免礦井提升作業(yè)中產(chǎn)生的消極影響，也能夠通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備人員的更新升級(jí)，優(yōu)化開(kāi)采流程，確保運(yùn)行穩(wěn)定安全，減少能耗，提升礦井開(kāi)采作業(yè)的質(zhì)量和時(shí)效性。

2.3 礦產(chǎn)資源運(yùn)輸設(shè)備中應(yīng)用

已開(kāi)采出來(lái)的礦產(chǎn)需要通過(guò)裝卸運(yùn)輸運(yùn)至礦山。作為礦產(chǎn)資源運(yùn)輸重要設(shè)備，膠帶輸送機(jī)是較為常用的運(yùn)輸設(shè)備。膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行原理是基于帶式傳送機(jī)輸送傳送帶上的物品，應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)能，較之機(jī)械化、勞動(dòng)強(qiáng)度高的人工運(yùn)輸能大幅提升運(yùn)輸效率，節(jié)省作業(yè)環(huán)節(jié)。其中，帶式傳送機(jī)與提升設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)均以自動(dòng)化控制器為主要驅(qū)動(dòng)力，還可以對(duì)設(shè)備故障、報(bào)錯(cuò)等問(wèn)題及時(shí)預(yù)警，尋求合理的解決方案，有效減少設(shè)備損耗和資源浪費(fèi)，維持設(shè)備壽命，同時(shí)保證最大限度的礦山開(kāi)采安全。

2.4 在檢測(cè)活動(dòng)中應(yīng)用

礦山作業(yè)中必不可缺的一環(huán)是檢測(cè)活動(dòng)，對(duì)開(kāi)采環(huán)境、礦石質(zhì)量、人員安危等都要進(jìn)行各種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一般來(lái)說(shuō)，礦井作業(yè)中的檢測(cè)活動(dòng)，首要任務(wù)是對(duì)井下作業(yè)人員的生命體征和作業(yè)進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)控，傳統(tǒng)檢測(cè)活動(dòng)中提到的檢測(cè)也一般指的是這一點(diǎn)。但隨著技術(shù)的進(jìn)步使得檢測(cè)活動(dòng)的參與者增多，目前的檢測(cè)活動(dòng)不僅指上述檢測(cè)任務(wù)，還涉及動(dòng)態(tài)目標(biāo)監(jiān)控定位系統(tǒng)的自動(dòng)化升級(jí)；圖像、開(kāi)采信息的實(shí)時(shí)采集與通信；車(chē)輛等運(yùn)輸裝卸設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等。

2.5 礦井排水設(shè)備中應(yīng)用

礦井作業(yè)大多需要向地下挖掘數(shù)10米進(jìn)行作業(yè)，考慮到地質(zhì)層特點(diǎn)，礦井的順利挖掘伴隨著地下水的影響，且隨著作業(yè)深度的增加而不斷增大，而自動(dòng)化控制技術(shù)成為最優(yōu)解決方案——應(yīng)用礦井排水自動(dòng)化技術(shù)構(gòu)建完善的礦井排水系統(tǒng)。此時(shí)的礦井排水系統(tǒng)集合了多臺(tái)電壓高、性能強(qiáng)的多級(jí)離心水泵設(shè)備，這些設(shè)備自動(dòng)化水平高，但由于它們都被用于復(fù)雜生產(chǎn)作業(yè)的開(kāi)展，如泵房設(shè)備運(yùn)行、水倉(cāng)水位監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié)，復(fù)雜的運(yùn)行工況和數(shù)量較多的精密儀器要求有更多的資源或精力加以看管，僅憑人工監(jiān)管難以為繼，因而對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的依賴(lài)性更高。

3 自動(dòng)化控制技術(shù)在礦山機(jī)電應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題

雖然自動(dòng)化控制技術(shù)頗具優(yōu)勢(shì)，但礦山的回收和凈化、新老礦山質(zhì)量和產(chǎn)量的交替等問(wèn)題也都是礦山開(kāi)采作業(yè)自動(dòng)化實(shí)施過(guò)程所面臨的困難，解決這些問(wèn)題成為我國(guó)礦山開(kāi)采行業(yè)進(jìn)步的首要任務(wù)。

3.1 缺乏完善的機(jī)電自動(dòng)化控制管理制度

我國(guó)礦山機(jī)電設(shè)備的使用有相當(dāng)一部分沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的普及，僅僅是初期的摸索，資源分配的不平均和認(rèn)知的落后導(dǎo)致礦企設(shè)備和技術(shù)的自動(dòng)化變革推進(jìn)程度參差不齊。除了這些宏觀(guān)因素造成的阻礙外，自動(dòng)化礦山機(jī)電設(shè)備的使用也受到環(huán)境、人工等影響，使用標(biāo)準(zhǔn)也隨著開(kāi)采條件和礦產(chǎn)特性而難以統(tǒng)一。對(duì)于礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)企業(yè)而言，實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)將業(yè)務(wù)重點(diǎn)放在科研產(chǎn)出上，其研究成果因?qū)嵱眯院蜋?quán)威性較強(qiáng)而占據(jù)了大部分的市場(chǎng)；各種中小型企業(yè)則大多直接引進(jìn)這些研究成果投入使用，以降低創(chuàng)新性研發(fā)的成本，或者根據(jù)自家使用需求自行生產(chǎn)不同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，但自行生產(chǎn)會(huì)導(dǎo)致大量設(shè)備的使用程度和流通性很低，難以在整個(gè)行業(yè)中通用并形成標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 礦山機(jī)電自動(dòng)化控制的管理人才匱乏

礦山行業(yè)的工作性質(zhì)決定了礦山開(kāi)采的安全問(wèn)題才是最重要的，苛刻的工作條件天然存在較大的安全隱患，復(fù)雜的工作設(shè)備和技術(shù)手段也要求工作人員有很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性，在此基礎(chǔ)上，礦山機(jī)電技術(shù)的自動(dòng)化革新對(duì)人才有了更高的要求：要想使自動(dòng)化設(shè)備在礦山作業(yè)中發(fā)揮更多實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，專(zhuān)業(yè)能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的人才是必要條件，這樣開(kāi)采操作和安全管理才能上升到更高水平。但在我國(guó)礦山開(kāi)采行業(yè)的實(shí)際工作中轉(zhuǎn)變工作意識(shí)形態(tài)和工作方式仍很困難，為方便起見(jiàn)，不少企業(yè)缺乏創(chuàng)新意識(shí)，短視行為較重，往往照搬其他行業(yè)中同領(lǐng)域成功的案例，以支持自家礦山的自動(dòng)化生產(chǎn)，給礦山作業(yè)增添了阻礙；且專(zhuān)業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備管理人才大多流向了技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，留在礦山開(kāi)采行業(yè)的人才較少，難以改變?nèi)瞬湃笔У睦Ь场２粌H如此，企業(yè)對(duì)工作人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)訓(xùn)練工作不到位，許多有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)備操作人員的知識(shí)積淀難以轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，與行業(yè)工作相脫節(jié)，也不能真正解決問(wèn)題。因此，礦山企業(yè)要意識(shí)到培養(yǎng)高素質(zhì)管理人員的迫切性和重要性，注重培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才團(tuán)隊(duì)。

3.3 礦山機(jī)電自動(dòng)化控制的開(kāi)發(fā)力度不足

我國(guó)的礦山自動(dòng)化智慧升級(jí)剛剛起步，但這對(duì)于缺少資金和人才儲(chǔ)備的中小型礦企而言便是一個(gè)難以短期內(nèi)克服的難關(guān)。由于中小型礦企的研發(fā)資源有限，使得理論成果難以轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益，缺乏實(shí)際意義，轉(zhuǎn)化成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少之又少，管理人員和礦工專(zhuān)注于個(gè)人的本職勞動(dòng)，對(duì)于自動(dòng)化生產(chǎn)這些時(shí)代發(fā)展的新要求認(rèn)知缺失，很多制度和模式都沒(méi)有正確而科學(xué)的理解，導(dǎo)致中小型礦企對(duì)礦山機(jī)電自動(dòng)化轉(zhuǎn)型的基石空虛，自動(dòng)化控制技術(shù)的升級(jí)進(jìn)程緩慢。

4 自動(dòng)化控制技術(shù)在礦山機(jī)電應(yīng)用中的優(yōu)化策略

4.1 健全礦山機(jī)電自動(dòng)化控制管理制度

礦山作業(yè)中健全自動(dòng)化控制技術(shù)的管理制度是解決諸多開(kāi)采問(wèn)題的關(guān)鍵。首先，以礦山的自然環(huán)境與所用設(shè)備對(duì)環(huán)境的要求為基礎(chǔ)，合理選擇礦山開(kāi)采工作需要的機(jī)械設(shè)備與機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備。在開(kāi)采前期，對(duì)將要使用的設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)；在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)期間，對(duì)正在運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備按時(shí)記錄運(yùn)行情況，尤其是異常或不規(guī)律的變化要及時(shí)引起注意，建立快速反應(yīng)反饋機(jī)制。其次，所有與設(shè)備有過(guò)接觸的人員都要事先準(zhǔn)確了解設(shè)備的正常操作規(guī)范，合理使用，妥善維護(hù)，并在實(shí)際使用時(shí)做盡到監(jiān)督管理職責(zé)。除此之外，礦產(chǎn)企業(yè)還需要健全正向的激勵(lì)機(jī)制，可以將設(shè)備信息化管理納入企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)中，明確建立自動(dòng)化控制技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

以上制度的建立健全都是為了讓礦山開(kāi)采人員切身體會(huì)自動(dòng)化控制技術(shù)為開(kāi)采作業(yè)帶來(lái)的便捷、高效，利用自動(dòng)化控制技術(shù)優(yōu)化操作系統(tǒng)以提高設(shè)備管理的效益。另外，在推進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)轉(zhuǎn)型時(shí)，務(wù)必落實(shí)作業(yè)的實(shí)行責(zé)任制，定期考察自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用狀況，考察評(píng)估結(jié)果將直接影響個(gè)人及部門(mén)年度績(jī)效，把個(gè)人利益與企業(yè)利益掛鉤，促進(jìn)自動(dòng)化控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

4.2 培養(yǎng)機(jī)電自動(dòng)化控制的管理人才

自動(dòng)化技術(shù)的推廣應(yīng)用需要專(zhuān)業(yè)管理人才，但當(dāng)前我國(guó)礦山生產(chǎn)開(kāi)采工作的開(kāi)展缺乏專(zhuān)業(yè)管理人員的智力支持，已有管理人員的素質(zhì)水平不足導(dǎo)致自動(dòng)化控制技術(shù)與相應(yīng)設(shè)備難以物盡其用。對(duì)此，礦企必須對(duì)在崗管理人員加強(qiáng)針對(duì)性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，既對(duì)掌握自動(dòng)化控制技術(shù)的員工進(jìn)行管理方面的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，也對(duì)管理人員普及自動(dòng)化控制技術(shù)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)；同時(shí)，引進(jìn)專(zhuān)業(yè)管理人才，組建人才隊(duì)伍，采取團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的模式定期開(kāi)展專(zhuān)題討論和共同研究，提高員工在設(shè)備管理工作中的創(chuàng)造性能力，為礦山生產(chǎn)開(kāi)采工作的安全開(kāi)展提供管理策略支撐和人才支撐。

4.3 加大機(jī)電自動(dòng)化控制的應(yīng)用力度

要做到這一點(diǎn)，礦企應(yīng)對(duì)半自動(dòng)化或操作工輔助控制多加關(guān)注，因?yàn)檫@兩項(xiàng)技術(shù)是非自動(dòng)化技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)之間的銜接橋梁，能防止技術(shù)斷崖。對(duì)此，礦業(yè)應(yīng)加大相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用力度，解決復(fù)雜作業(yè)環(huán)境中的礦石保護(hù)等價(jià)值問(wèn)題，對(duì)于普及礦企自動(dòng)化生產(chǎn)、強(qiáng)化礦山機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用具有強(qiáng)大的推動(dòng)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)礦山機(jī)電自動(dòng)化進(jìn)程正跨入快速發(fā)展階段，自動(dòng)化控制技術(shù)也成為帶動(dòng)礦山開(kāi)采行業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，但隨著發(fā)展和時(shí)代的要求，前進(jìn)腳步不能停歇。對(duì)此，礦山企業(yè)的專(zhuān)業(yè)研發(fā)人員要做好本職工作，善于利用自動(dòng)化控制技術(shù)全面提升礦山機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展，促進(jìn)行業(yè)進(jìn)步。