煤礦自動(dòng)化和通信技術(shù)的功能特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)

摘要：煤炭資源是我國(guó)重要的能源物質(zhì)，而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)于煤炭資源的需求日益增加。在這樣的背景下，在增加煤炭資源勘探的基礎(chǔ)上，提高煤礦開采的自動(dòng)化與現(xiàn)代化改造也尤為重要，而自動(dòng)化與通信技術(shù)更是提高煤礦開采作業(yè)的關(guān)鍵。文章以煤礦開采體系為研究對(duì)象，對(duì)其自動(dòng)化與通信技術(shù)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：煤礦開采；自動(dòng)化；通信技術(shù)；煤炭資源；煤炭行業(yè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD67 文章編號(hào)：1009-2374（2015）32-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.080

1 概述

煤炭是我國(guó)重要的能源物質(zhì)，自動(dòng)化與信息化建設(shè)的過程，是我國(guó)煤炭行業(yè)發(fā)展的必然，也是未來以煤炭為核心的化工等領(lǐng)域協(xié)調(diào)發(fā)展的根本。本文基于這個(gè)背景，以煤礦為研究對(duì)象，對(duì)其自動(dòng)化以及通信技術(shù)的功能與特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，希望通過本文的研究能夠?yàn)榻窈蟮南嚓P(guān)煤礦自動(dòng)化改造與通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定理論基礎(chǔ)，并通過本文的分析能夠找到后續(xù)煤礦自動(dòng)化升級(jí)的實(shí)踐方向，為具體的煤礦相關(guān)技術(shù)建設(shè)與類似的工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)提供必要的實(shí)踐指導(dǎo)。

2 煤礦自動(dòng)化功能特點(diǎn)及其關(guān)鍵技術(shù)

2.1 煤礦自動(dòng)化功能

煤礦的自動(dòng)化建設(shè)可以按照不同的生產(chǎn)流程來進(jìn)行自動(dòng)化構(gòu)建，主要可以分為運(yùn)行與管理自動(dòng)化、運(yùn)輸自動(dòng)化、洗選系統(tǒng)自動(dòng)化、安全保障自動(dòng)化等多個(gè)環(huán)節(jié)。

2.1.1 運(yùn)行與管理自動(dòng)化：通過遠(yuǎn)程設(shè)備來實(shí)現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)相關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，并利用集線器與終端計(jì)算機(jī)等方式對(duì)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（包括時(shí)間、參數(shù)等）進(jìn)行記錄與傳輸，使得企業(yè)對(duì)于煤礦下設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控，并通過此種模式能夠集成記錄、評(píng)價(jià)、報(bào)警、運(yùn)行以及維護(hù)等多個(gè)維度的管理功能，不僅為科學(xué)化管理提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與依據(jù)，更能夠通過功能拓展來實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的管理模式。

2.1.2 運(yùn)輸自動(dòng)化：所謂的運(yùn)輸自動(dòng)化與傳統(tǒng)的運(yùn)輸線相比具有能夠自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)運(yùn)輸?shù)墓δ?。從其具體構(gòu)建上進(jìn)行分析，利用單片機(jī)或者集成式PLC控制系統(tǒng)來與傳輸物理設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，包括了對(duì)傳輸設(shè)備重量檢測(cè)，自動(dòng)規(guī)劃運(yùn)動(dòng)頻次與時(shí)間，不僅能夠極大地降低人力資源，還能夠節(jié)約煤礦開采中的運(yùn)輸成本。

2.1.3 洗選自動(dòng)化：在煤炭開采之后所形成的初級(jí)產(chǎn)品需要通過洗選才能夠進(jìn)行合理的分類，并進(jìn)行分類銷售。而洗選過程中是一個(gè)工作環(huán)境相對(duì)惡劣的工序。通過對(duì)自動(dòng)化體系的引入與建設(shè)，不僅能夠增加洗選中各個(gè)環(huán)節(jié)的遵從性，提高工作效能，還能夠避免由于工作環(huán)境帶來的人為損傷。

2.1.4 安全保障自動(dòng)化：煤礦開采的安全事故往往是由于井下不遵從操作而造成的，因此，在相關(guān)保障體系中引入自動(dòng)化構(gòu)建能夠起到兩個(gè)方面的作用：一方面是通過自動(dòng)化的檢測(cè)與報(bào)警設(shè)備能夠使得人們實(shí)時(shí)了解井下環(huán)境信息，對(duì)于可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的規(guī)避；另一方面通過安全保障設(shè)備的自動(dòng)化體系構(gòu)建能夠有效地避免人為操作造成的可能風(fēng)險(xiǎn)與安全事故。

2.2 煤礦自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)

通過上文的分析我們不難看出，通過傳統(tǒng)的繼電器體系結(jié)合PLC以及單片機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)ο嚓P(guān)的機(jī)電設(shè)備形成有效的自動(dòng)化管理。因此，在其自動(dòng)化構(gòu)建的過程中，管理、訊號(hào)傳輸以及相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)置是其關(guān)鍵技術(shù)。在管理中主要通過系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系以及可視化界面來進(jìn)行必要的實(shí)現(xiàn)。在具體的設(shè)備控制過程中，采用母機(jī)對(duì)子機(jī)的訊號(hào)控制來完成基本的操作，而在設(shè)備運(yùn)行的過程中該過程則相反，通過PLC現(xiàn)場(chǎng)終端的訊號(hào)收集與初步處理達(dá)到獲取一手?jǐn)?shù)據(jù)的目的，通過計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理的模式來達(dá)到統(tǒng)籌管理的目的。在訊號(hào)傳輸方面，訊號(hào)傳輸是可視化管理體系，甚至是煤礦自動(dòng)化的根本來源，在具體的通訊構(gòu)建過程中需要注意兩方面問題：一方面通過訊號(hào)增強(qiáng)與加密設(shè)備來保障訊號(hào)正常傳輸過程中的保密性與清晰度；另一方面則是通過硬件屏蔽技術(shù)來避免訊號(hào)傳輸中的干擾。在系統(tǒng)設(shè)置方面，通過對(duì)相關(guān)設(shè)備的整合以及對(duì)具體的參數(shù)設(shè)定來達(dá)到系統(tǒng)自動(dòng)管理的目的，并采用數(shù)據(jù)后臺(tái)評(píng)價(jià)與報(bào)警機(jī)制為設(shè)備提供必要的檢修表、工作表等系統(tǒng)指標(biāo)，進(jìn)而為保障煤礦自動(dòng)化體系構(gòu)建貢獻(xiàn)力量。

3 煤礦通信技術(shù)特點(diǎn)及其關(guān)鍵技術(shù)

通過上文的分析，我們發(fā)現(xiàn)煤礦的通信技術(shù)不僅是井上井下工作溝通的必要手段，同時(shí)也是自動(dòng)化體系的必要構(gòu)建途徑。在這樣的背景下，我們有理由對(duì)煤礦通信技術(shù)的特點(diǎn)以及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的討論。按照不同的應(yīng)用模式與構(gòu)建方法，煤礦通信技術(shù)主要分為兩個(gè)方面：

3.1 基于設(shè)備之間的通訊環(huán)節(jié)

在此類通訊體系構(gòu)建的過程中，由于設(shè)備之間的通訊相對(duì)簡(jiǎn)單，僅需要通過二進(jìn)制的相關(guān)代碼傳輸簡(jiǎn)單的操作命令，便可以達(dá)到相關(guān)的通訊需求。因此，在通訊體系的建設(shè)過程中主要采用電訊號(hào)來完成，而電訊號(hào)自身便可以整合相關(guān)的訊息，使得此種類別的通訊體系構(gòu)建相對(duì)簡(jiǎn)單。另外，在設(shè)備與設(shè)備之間的通訊體系構(gòu)建過程中，更多的是以單一的控制為根本目的的，在此種條件下，遠(yuǎn)程控制體系是煤礦該類別通信技術(shù)構(gòu)建的關(guān)鍵。保障線路的暢通以及訊號(hào)的準(zhǔn)確性是其關(guān)鍵要素。在這樣的背景下，具體體系構(gòu)建可以從硬件保護(hù)層面來進(jìn)行入手。

3.2 基于人機(jī)互動(dòng)或者工作人員之間的通訊環(huán)節(jié)

人機(jī)交互對(duì)于通訊質(zhì)量以及數(shù)據(jù)傳輸速度有著較高的要求，其中不僅包括了可視化界面對(duì)于相關(guān)設(shè)備的構(gòu)建體系，還包括檢測(cè)、視頻傳輸甚至是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗畜w系構(gòu)建。

3.2.1 采用集成網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建工業(yè)環(huán)網(wǎng)，進(jìn)而通過環(huán)網(wǎng)的接口技術(shù)來整合煤礦的整體信息傳輸，此種構(gòu)建模式可以實(shí)現(xiàn)一次建設(shè)，重復(fù)利用，為后續(xù)的相關(guān)功能拓展提供接口與平臺(tái)。

3.2.2 積極引入新技術(shù)與新材料來構(gòu)建更為合規(guī)的煤礦通訊系統(tǒng)。引入光纖介質(zhì)構(gòu)建基礎(chǔ)通訊設(shè)施的過程中需要注意光纖在煤礦井下的使用安全，尤其是其對(duì)于震動(dòng)、外力、牽引等因素的抗性較低，需要完善的外套保護(hù)措施來予以保障。只有通過上述的建設(shè)才能夠在整體的一體化設(shè)計(jì)上保障煤礦相關(guān)改造的順利進(jìn)行。

4 結(jié)語

煤礦的自動(dòng)化改造是其發(fā)展的必然，也是我國(guó)優(yōu)化煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的必然。在這樣的背景下，本文對(duì)于煤炭生產(chǎn)過程中設(shè)計(jì)的自動(dòng)化與通信技術(shù)的主要功能及其實(shí)現(xiàn)模式進(jìn)行總結(jié)，并從合規(guī)性以及安全性等角度探究了煤礦自動(dòng)化與通信技術(shù)在設(shè)計(jì)及施工過程中的關(guān)鍵要素。希望通過本文的研究能夠?yàn)榻窈蟮南嚓P(guān)煤礦自動(dòng)化改造提供必要的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐指導(dǎo)，同時(shí)也能夠?yàn)楹罄m(xù)的相關(guān)企業(yè)改進(jìn)提供可行思路。

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作者簡(jiǎn)介：唐兆廣（1966-），男，江蘇興化人，中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司工程師，研究方向：煤礦井下通信、監(jiān)控設(shè)備與系統(tǒng)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）