電氣自動(dòng)化技術(shù)在露天煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

□ 史顯旭 內(nèi)蒙古大唐國(guó)際錫林浩特礦業(yè)有限公司

電氣自動(dòng)化技術(shù)在露天煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

□ 史顯旭 內(nèi)蒙古大唐國(guó)際錫林浩特礦業(yè)有限公司

［導(dǎo)讀］在現(xiàn)階段的煤礦生產(chǎn)過程中，人們對(duì)生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)帶來的經(jīng)濟(jì)效益較為重視。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提升，煤礦生產(chǎn)規(guī)模不斷提升，對(duì)煤礦生產(chǎn)的效率要求隨之提高。建設(shè)數(shù)字礦山是煤礦的發(fā)展趨勢(shì)，所以，自動(dòng)化技術(shù)在煤礦開采中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。通過運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)可以將復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單化，節(jié)約人工成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，最終實(shí)現(xiàn)安全、高效的生產(chǎn)。本文分析了電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及電氣自動(dòng)化技術(shù)在露天煤礦開采中的應(yīng)用。

1、前言

目前煤礦生產(chǎn)中的電氣自動(dòng)化應(yīng)用十分廣泛，而電氣自動(dòng)化的應(yīng)用對(duì)于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本和提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力以及提高企業(yè)的安全綜合保障能力都有著非常重要的意義和價(jià)值，促進(jìn)電氣自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展對(duì)于煤礦企業(yè)的發(fā)展十分重要。

2、煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 硬件平臺(tái)方面的發(fā)展現(xiàn)狀。

對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)而言，硬件是其系統(tǒng)運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)。以前，由于生產(chǎn)廠家的不同，生產(chǎn)的設(shè)備型號(hào)不同，導(dǎo)致部分零件損壞時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都要更換。隨著科技的進(jìn)步，硬件方面的建設(shè)也取得了一些發(fā)展。首先，在編程接口方面，其標(biāo)準(zhǔn)化基本上已經(jīng)在各大煤礦企業(yè)中得到實(shí)現(xiàn)；其次，在工控標(biāo)準(zhǔn)方面，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；最后，分布式通訊總線在硬件設(shè)備中得到了推廣使用。通過分布式的控制，各個(gè)模塊得以與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接在一起，而各個(gè)設(shè)備就成為了檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)器以及執(zhí)行操控指令的機(jī)器。

2.2 控制軟件方面的發(fā)展現(xiàn)狀。

控制軟件是實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化生產(chǎn)的最為核心和關(guān)鍵的部分。硬件是四肢，軟件則是大腦，基于控制軟件的電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的使用，使無人值守的自動(dòng)化生產(chǎn)在煤礦企業(yè)中得以實(shí)現(xiàn)了。就現(xiàn)狀而言，控制軟件在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控以及現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控三個(gè)方面。電氣自動(dòng)化技術(shù)是軟件與硬件的完美結(jié)合，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，使得煤礦的生產(chǎn)趨于安全化、自動(dòng)化、現(xiàn)代化。

3、電氣自動(dòng)化技術(shù)在露天煤礦的應(yīng)用

3.1 卡車調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在露天煤礦中的應(yīng)用

露天煤礦卡車自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)是采礦技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、優(yōu)化理論技術(shù)等相結(jié)合的產(chǎn)物?？ㄜ囌{(diào)度系統(tǒng)在露天煤礦中主要用于卡車運(yùn)輸系統(tǒng)，傳統(tǒng)的人工調(diào)度、固定配車方法存在一定的局限性，無法實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的位置、狀態(tài)，難以及時(shí)處理運(yùn)輸過程中發(fā)生的問題。采運(yùn)成本是露天煤礦重大的成本支出，怎樣降低采運(yùn)成本，怎樣優(yōu)化采掘設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備的關(guān)系，一直是露天煤礦生產(chǎn)者探究的問題?？ㄜ囌{(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)，是現(xiàn)階段對(duì)這個(gè)問題的一個(gè)解決方法，它可以優(yōu)化卡車的運(yùn)輸路線，降低總運(yùn)輸功率和采裝運(yùn)輸設(shè)備的等待時(shí)間，實(shí)時(shí)應(yīng)對(duì)各種原因?qū)е虏荒茏鳂I(yè)的情況，減少生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)不必要的空跑和消耗，有效提高采裝與運(yùn)輸效率。

卡車調(diào)度系統(tǒng)主要功能就是通過對(duì)露天礦采運(yùn)設(shè)備的位置、狀態(tài)、物料等信息的采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)卡車、電鏟等設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)跟蹤與顯示。首先由車載終端設(shè)備上的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集車輛的地理坐標(biāo)、時(shí)間等信息，經(jīng)過中央處理器處理之后由無線通信模塊發(fā)送到無線通信網(wǎng)上，監(jiān)控中心把各個(gè)車載終端傳來的車輛位置數(shù)據(jù)顯示在電子地圖上。同時(shí)監(jiān)控中心把與車輛現(xiàn)所在位置相關(guān)的地理信息傳送給車載終端，在車載終端的顯示屏上顯示。司機(jī)可以在駕駛室的顯示屏上看出本車與其他車輛的位置、滿載與空載等狀態(tài)，也可以顯示采掘設(shè)備的工作或空閑狀態(tài)。防碰撞摸塊可以取得自車的位置信息，也可以接受周圍車輛的信息，然后計(jì)算出本車與周圍其他車輛的距離，并在顯示屏上顯示。對(duì)可能發(fā)生的危險(xiǎn)用語(yǔ)音提示。

根據(jù)露天礦自身的實(shí)際生產(chǎn)模式及管理經(jīng)驗(yàn)，可以對(duì)卡車調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)量處理邏輯進(jìn)行設(shè)計(jì)，符合實(shí)際生產(chǎn)需求，經(jīng)過設(shè)計(jì)調(diào)整，理論上自動(dòng)計(jì)量準(zhǔn)確率能達(dá)到100%，但目前由于卡車智能調(diào)度系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)管理人員、調(diào)度員、司機(jī)等都是一個(gè)新生事物，對(duì)于熟練掌握應(yīng)用需要有一個(gè)逐漸過渡的過程，受此影響目前產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)誤差在1%左右。

（接上頁(yè)）優(yōu)化調(diào)度作為整個(gè)卡車智能調(diào)度系統(tǒng)的核心，以車流規(guī)劃為基礎(chǔ)的“基于目標(biāo)產(chǎn)量完成度+當(dāng)前車流飽和度”、“最早裝完車法”、“電鏟失衡調(diào)整法”等多種優(yōu)化調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量最大化、設(shè)備效率最大化。優(yōu)化調(diào)度根據(jù)礦區(qū)道路信息、各工程區(qū)域信息、相關(guān)設(shè)備信息，對(duì)所有卡車的全部可能調(diào)度方案進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)算，以最佳方案分派卡車以實(shí)現(xiàn)最高生產(chǎn)率。根據(jù)當(dāng)班生產(chǎn)計(jì)劃完成情況及生產(chǎn)實(shí)際情況采用車流規(guī)劃方法隨時(shí)對(duì)工作的車鏟匹配提出建議。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超速報(bào)警、駛離指定路段報(bào)警、非排卸點(diǎn)卸車報(bào)警、無故停車超時(shí)報(bào)警等多種報(bào)警方式，車載終端向司機(jī)報(bào)警并向調(diào)度中心報(bào)告，系統(tǒng)自動(dòng)記錄報(bào)警位置、次數(shù)及時(shí)間，對(duì)安全行駛起到促進(jìn)與警示作用。

3.2.安全監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)在露天煤礦中的應(yīng)用

安全是煤礦生產(chǎn)的首要前提，一旦發(fā)生事故，后果不堪設(shè)想，煤礦事故的嚴(yán)重后果引起了人們對(duì)煤礦生產(chǎn)的反思，加強(qiáng)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化，能夠有效防止各種安全事故，避免相關(guān)操作人員的生命及財(cái)產(chǎn)安全的威脅。想要防止煤礦生產(chǎn)中的安全事故發(fā)生，很大程度上依靠于對(duì)于各種數(shù)據(jù)的及時(shí)監(jiān)控和預(yù)報(bào)。只有及時(shí)的監(jiān)控和預(yù)報(bào)，才能實(shí)現(xiàn)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化。

（接上頁(yè)）皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)是露天煤礦生產(chǎn)不可或缺的一部分，采出的煤由運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)送到一次破碎站，經(jīng)過破碎后由皮帶運(yùn)輸機(jī)送至不同的煤倉(cāng)或是二次破碎站。運(yùn)輸過程中，皮帶可能發(fā)生打滑、斷帶、跑偏等故障，嚴(yán)重的可導(dǎo)致人員傷亡、企業(yè)停產(chǎn)。由于運(yùn)輸距離長(zhǎng)，完全由人工監(jiān)控是不可能實(shí)現(xiàn)的。安全監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)成功的解決了這個(gè)問題。監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)矩傳感器，中央處理器及計(jì)算機(jī)共同組成，中央處理器接收傳感器傳遞的測(cè)量信號(hào)，與設(shè)定值進(jìn)行比較，最后再送到上位機(jī)，由上位機(jī)進(jìn)行圖形和數(shù)據(jù)的顯示。輸出結(jié)果傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。當(dāng)皮帶運(yùn)輸設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)立即發(fā)出制動(dòng)命令。故障在可控的范圍內(nèi)，及時(shí)排除故障，既保證了人身安全，又不影響企業(yè)的生產(chǎn)。

4、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字礦山是基于信息數(shù)字化、管理控制一體化、決策處理集成化為一體，將當(dāng)今的采礦科學(xué)、信息科學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、3S技術(shù)發(fā)展高度結(jié)合產(chǎn)物。要實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用是重要的一步，電氣自動(dòng)化技術(shù)能對(duì)煤礦的生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行有效的改善，能使煤礦員工脫離苦臟累險(xiǎn)的工作環(huán)境，能夠有效提高生產(chǎn)效率，是煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的重要保證。

［1］王永坤.電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用探討［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，（15）.

［2］馬珍.煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)［J］.中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2014，08（09）：215-216.

［3］房付玉.電氣自動(dòng)化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，02（23）：242-243.