論機(jī)械采煤中電氣自動(dòng)化與信息化技術(shù)的應(yīng)用

姜海琪 于治慶 陳婉玲

大連裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院 遼寧 大連 116000

引言

煤炭是社會(huì)生產(chǎn)和居民生活的主要能源，發(fā)展煤炭行業(yè)有助于經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)穩(wěn)定，機(jī)械采煤是當(dāng)前煤炭企業(yè)生產(chǎn)的主要形式，其以機(jī)械設(shè)備為支撐，能夠提升采煤效率和安全性。但是受到客觀因素的影響，機(jī)械設(shè)備的信息化以及自動(dòng)化水平，會(huì)對(duì)生產(chǎn)成本、人力資源和生產(chǎn)效能帶來直接影響。因此，煤炭企業(yè)要合理應(yīng)用電氣信息化和自動(dòng)化技術(shù)，推動(dòng)煤炭行業(yè)的穩(wěn)定以及可持續(xù)發(fā)展。

1 機(jī)械采煤電氣信息化和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 效益優(yōu)勢(shì)

煤炭行業(yè)在長(zhǎng)期發(fā)展中，其生產(chǎn)規(guī)模、作業(yè)形式和機(jī)械設(shè)備不斷更新，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速，機(jī)械化已經(jīng)成為采煤生產(chǎn)的主要方式，尤其在一些大型煤炭企業(yè)中，井下采煤基本實(shí)現(xiàn)了全機(jī)械化，機(jī)械設(shè)備完全取代人工作業(yè)，不僅幫助企業(yè)節(jié)約了人力資源，還能夠保證井下作業(yè)安全。而在電氣信息化和自動(dòng)化技術(shù)的支撐下，采煤機(jī)械設(shè)備的信息化程度不斷提升，在經(jīng)濟(jì)效益方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，其主要體現(xiàn)在：第一，信息化和自動(dòng)化設(shè)備可以進(jìn)一步提升機(jī)械采煤的生產(chǎn)效率，降低對(duì)能源的過度消耗，幫助企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)能源、降低能源成本；第二，信息化設(shè)備具有較強(qiáng)的智能化功能，可以為企業(yè)制定各項(xiàng)決策提供數(shù)據(jù)和信息支撐，保證決策的合理性，避免由于決策不當(dāng)而蒙受經(jīng)濟(jì)損失；第三，信息化設(shè)備能夠減少操作人員的數(shù)量，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部人資優(yōu)化配置，降低企業(yè)的人力成本。

1.2 安全優(yōu)勢(shì)

采煤崗位具有較高的危險(xiǎn)性，一旦發(fā)生意外情況會(huì)為企業(yè)造成人員傷亡，而在機(jī)械設(shè)備的支撐下，井下作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械生產(chǎn)，但是對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備而言，依然需要進(jìn)行人為操作。同時(shí)，井下作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜，隨著開采活動(dòng)的開展，粉塵、瓦斯都會(huì)為操作人員帶來人身危害，尤其地殼變化，會(huì)出現(xiàn)水害和頂板危險(xiǎn)。應(yīng)用電氣自動(dòng)化和信息化技術(shù)能夠保證井下作業(yè)安全，與傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備相比較，其在安全性能方面更具優(yōu)勢(shì)。首先，智能化以及信息化程度較高的機(jī)械設(shè)備配備人工智能系統(tǒng)，可以根據(jù)環(huán)境變化進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)節(jié)，在短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)井下環(huán)境并且進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，不需要人為操作，操作人員利用人機(jī)界面為機(jī)械設(shè)備下達(dá)指令，可以完全實(shí)現(xiàn)井下無人作業(yè)，確保企業(yè)員工的安全；其次，信息化設(shè)備具有隱患識(shí)別功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)井下環(huán)境發(fā)生變化后，例如瓦斯?jié)舛仍黾踊蛘邼穸仍黾?，可以及時(shí)將相關(guān)信息傳遞給中控中心，操作人員根據(jù)數(shù)據(jù)信息調(diào)整作業(yè)參數(shù)，起到規(guī)避安全事故發(fā)生的作用；最后，在自動(dòng)化技術(shù)的支撐下，采煤機(jī)械設(shè)備的功能更加多元化，可以降低發(fā)生機(jī)械故障的概率，也有助于機(jī)械安全而持續(xù)的作業(yè)。

1.3 產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)

煤炭是現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)的主要能源，例如在火電生產(chǎn)中，其以煤炭為原材料，隨著社會(huì)用電量的增加，對(duì)煤炭資源的需求量也呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)。應(yīng)用電氣信息化和自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效能增加，例如應(yīng)用信息化和自動(dòng)化技術(shù)對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行改良，可以提升其每日的產(chǎn)能，尤其是一體化、自動(dòng)化采煤機(jī)械的應(yīng)用，在產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)方面更加明顯，開采率和產(chǎn)出率都獲得顯著提升[1]。

2 機(jī)械采煤電氣信息化和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用路徑

2.1 優(yōu)化人性化操作

人性化操作不僅體現(xiàn)在采煤作業(yè)中，還需要體現(xiàn)在設(shè)備操作方面，例如機(jī)械故障是采煤作業(yè)最為常見的問題，如果發(fā)生故障需要維修人員深入到井下進(jìn)行處理，不僅無法保障工作效率，還容易誘發(fā)安全事故。通過優(yōu)化人性化操作，能夠保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，滿足采煤作業(yè)的生產(chǎn)需求。例如人機(jī)界面設(shè)計(jì)人性化，在具體設(shè)計(jì)中，需要滿足機(jī)械與人的信息傳遞和交換需求，采煤機(jī)械具有較高的復(fù)雜性，當(dāng)出現(xiàn)故障后，以信息化技術(shù)為支撐，能夠?qū)⒕唧w的故障信息傳遞給操作人員，以人機(jī)界面為載體，操作人員可以快速識(shí)別故障類型、故障位置以及故障原因，然后將具體情況上報(bào)給維修部門，便于維修人員快速的解除故障，促使機(jī)械設(shè)備及時(shí)投入到生產(chǎn)運(yùn)行中。在信息化和自動(dòng)化技術(shù)的操作下，能夠帶給操作人員以良好的工作體驗(yàn)，提升機(jī)械管理和操作效率，規(guī)避可能發(fā)生的安全事故。

2.2 豐富機(jī)械設(shè)備功能

隨著我國(guó)煤炭行業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)較為激烈，企業(yè)面臨的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)壓力較大，而想要在競(jìng)爭(zhēng)中獲取優(yōu)勢(shì)，則要以高新技術(shù)為支撐，賦予機(jī)械設(shè)備以多功能，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能提升的同時(shí)，還可以節(jié)約機(jī)械運(yùn)行的能源和資源消耗。在傳統(tǒng)的煤炭生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備的功能較為單一，需要多個(gè)機(jī)械設(shè)備配合才能高效率的完成生產(chǎn)任務(wù)，而由于井下作業(yè)空間有限，大量機(jī)械設(shè)備同時(shí)運(yùn)行會(huì)消耗大量的能源，還容易增加發(fā)生故障的概率。應(yīng)用信息化和自動(dòng)化技術(shù)，能夠賦予設(shè)備以不同功能。例如信息化采煤機(jī)設(shè)備，其是機(jī)械采煤最為常用的設(shè)備，在信息技術(shù)和智能技術(shù)的支撐下，其不僅具備采煤功能，還可以對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析，快速完成作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的收集與匹配，將數(shù)據(jù)信息傳遞到計(jì)算機(jī)中，便于操作人員制定各項(xiàng)決策。

2.3 改良采煤機(jī)械設(shè)備

在現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)中，大量新型的機(jī)械設(shè)備不斷涌現(xiàn)，并且在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，但是采購(gòu)新型設(shè)備需要投入大量的資金，對(duì)于企業(yè)而言會(huì)增添經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。應(yīng)用電氣信息化和自動(dòng)化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)械設(shè)備的改良，促使其具備強(qiáng)大的生產(chǎn)效能，以滿足現(xiàn)代煤炭生產(chǎn)的需求。例如采煤機(jī)設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其設(shè)備類型也不斷更新，自動(dòng)化滾筒采煤機(jī)作為常見類型，其以液態(tài)支架為核心結(jié)構(gòu)，可以隨著采煤層的變化而不斷調(diào)整，不僅能夠節(jié)約生產(chǎn)資源，還可以充分使用不同的井下作業(yè)環(huán)境，具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力?；陔姎庾詣?dòng)化和信息化技術(shù)下的設(shè)備改良，還能夠具備較強(qiáng)的信息化功能，例如應(yīng)用可視化技術(shù)能夠幫助操作人員識(shí)別井下環(huán)境，發(fā)出正確指令保證機(jī)械作業(yè)的安全性和連續(xù)性[2]。

3 機(jī)械采煤中電氣自動(dòng)化和信息化技術(shù)安全應(yīng)用的影響因素

3.1 人員因素

在應(yīng)用電氣信息化和自動(dòng)化技術(shù)中，人員是設(shè)備控制和故障維修的主體，如果操作人員或者維修人員的素質(zhì)能力不足以勝任崗位工作要求，則會(huì)影響電氣自動(dòng)化和信息化技術(shù)的應(yīng)用安全。例如在自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中，如果操作人員缺乏崗位經(jīng)驗(yàn)和操作能力，經(jīng)常出現(xiàn)隨意操作和誤操作，則會(huì)增加電氣設(shè)備的運(yùn)行故障率；又例如在自動(dòng)化設(shè)備的檢修保養(yǎng)中，如果檢修人員不能及時(shí)識(shí)別和判斷機(jī)械故障的類型和位置，則無法安全排除其故障，設(shè)備帶病作業(yè)不僅為生產(chǎn)安全埋下隱患，還會(huì)縮短設(shè)備的使用年限，為企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 元件因素

自動(dòng)化和信息化設(shè)備涉及大量的高精度元件，而現(xiàn)代市場(chǎng)面的同類型元件生產(chǎn)廠家較多，不同廠家生產(chǎn)的元件在質(zhì)量、價(jià)格以及型號(hào)方面存在差異，如果元件質(zhì)量和參數(shù)不符合設(shè)備要求，則會(huì)為設(shè)備安全運(yùn)行埋下隱患。同時(shí)，設(shè)備元件屬于消耗品，需要定期維護(hù)和更換，如果檢修人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)元件故障，則容易影響設(shè)備正常運(yùn)行。

3.3 環(huán)境因素

機(jī)械采煤作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜和惡劣，信息化和自動(dòng)化設(shè)備需長(zhǎng)時(shí)間在惡劣的環(huán)境下運(yùn)行，在環(huán)境因素的作用下會(huì)影響其使用安全。例如粉塵大量堆積在設(shè)備內(nèi)部，則容易導(dǎo)致元件溫度升高或者燒毀，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。而如何改善自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，是當(dāng)前煤炭企業(yè)需要思考的關(guān)鍵問題[3]。

4 機(jī)械采煤中實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化和信息化技術(shù)安全應(yīng)用的路徑分析

4.1 提升人員綜合素質(zhì)

在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代下，人才是企業(yè)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的寶貴資源，在應(yīng)用電氣信息化和自動(dòng)化技術(shù)中，需要企業(yè)建立一支能力強(qiáng)、素質(zhì)高、懂業(yè)務(wù)的專業(yè)化員工隊(duì)伍，為技術(shù)應(yīng)用奠定人才基礎(chǔ)。首先，面向社會(huì)進(jìn)行公開招聘，吸納具有一定專業(yè)背景、從業(yè)經(jīng)驗(yàn)、崗位技能的人才加入，優(yōu)化人才隊(duì)伍的學(xué)歷結(jié)構(gòu)、知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)，適當(dāng)提升工薪待遇和入職門檻，吸引更多的人才加入；其次，對(duì)現(xiàn)有人才隊(duì)伍進(jìn)行專業(yè)化培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包含自動(dòng)化設(shè)備檢修、機(jī)械操作以及信息技術(shù)等方面，將培訓(xùn)作為員工隊(duì)伍建設(shè)的重要路徑，實(shí)行培訓(xùn)考核制度，促使員工以端正的態(tài)度面對(duì)崗位培訓(xùn)；最后，建立科學(xué)的獎(jiǎng)懲制度體系，包括獎(jiǎng)懲制度、績(jī)效考核制度等，以制度為約束規(guī)范員工的生產(chǎn)行為，避免出現(xiàn)人為操作失誤的情況，保證信息化采煤設(shè)備穩(wěn)定以及安全運(yùn)行。

4.2 注重元件維護(hù)維修

應(yīng)用電氣信息化和自動(dòng)化技術(shù)涉及大量的精密度元件，其在長(zhǎng)期運(yùn)行中容易出現(xiàn)損壞，影響機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全。同時(shí)，由于采煤作業(yè)的環(huán)境較為復(fù)雜，元件發(fā)生故障的概率較高，企業(yè)要給予設(shè)備元件維護(hù)維修以高度重視，降低其故障率、縮短維修周期，不影響采煤作業(yè)的正常進(jìn)行。首先，在選擇和采購(gòu)設(shè)備元件中，要做好質(zhì)量檢測(cè)工作，選擇市面上信譽(yù)好、質(zhì)量有保障的供應(yīng)商建立合作關(guān)系，確保元件參數(shù)符合設(shè)備運(yùn)行需求；其次，將設(shè)備元件的維護(hù)工作安排到具體崗位和具體人員中，劃定維修人員的崗位職能和工作范圍，避免出現(xiàn)問題后相互推諉，同時(shí)，檢修人員還要具備一定的崗位能力和工作經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)備元件發(fā)生故障后可以及時(shí)識(shí)別和診斷，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行故障處理，不影響機(jī)械采煤作業(yè)效率；最后，針對(duì)不同設(shè)備元件的性能，制定科學(xué)的維護(hù)保養(yǎng)措施，通過定期和不定期檢查的方式，保證元件處于正常使用狀態(tài)下，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備元件存在故障隱患要及時(shí)處理，儲(chǔ)備數(shù)量充足的新元件，便于及時(shí)更換[4]。

4.3 改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境

信息化和自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行中對(duì)環(huán)境具有一定的要求，但是由于采煤作業(yè)的環(huán)境較為復(fù)雜，發(fā)生故障問題的概率也較高，針對(duì)機(jī)械采煤的工作特點(diǎn)，企業(yè)要注重改善其運(yùn)行環(huán)境，盡量延長(zhǎng)設(shè)備的使用年限。首先，在應(yīng)用電氣信息化和自動(dòng)化技術(shù)中，要注重加強(qiáng)設(shè)備防護(hù)，避免其長(zhǎng)時(shí)間在粉塵等惡劣環(huán)境作業(yè)而發(fā)生故障，保障其內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境，維護(hù)機(jī)械的良好性能；其次，對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，通常情況下，設(shè)備出現(xiàn)故障后，其運(yùn)行溫度會(huì)持續(xù)增加，誘發(fā)元件燒毀或者信號(hào)失真等問題，企業(yè)可利用傳感器技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度異常后組織人員及時(shí)處理；最后，采煤作業(yè)涉及大量的粉塵，尤其在井下作業(yè)中，粉塵進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部中，容易影響其使用性能，因此，企業(yè)要對(duì)信息化和自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行密封處理，避免電磁波、輻射波以及粉塵對(duì)設(shè)備運(yùn)行帶來負(fù)面影響[5]。

5 結(jié)束語

總而言之，現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需要大量的能源作為支撐，煤炭作為社會(huì)最為常用的能源，其產(chǎn)量與社會(huì)穩(wěn)定密切相關(guān)，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也較為激烈，企業(yè)想要在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中獲取優(yōu)勢(shì)，則要給予新技術(shù)應(yīng)用以高度重視。在機(jī)械采煤中應(yīng)用電氣信息化和自動(dòng)化技術(shù)，可以提升采煤效率和質(zhì)量，促使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲取優(yōu)勢(shì)，對(duì)促進(jìn)行業(yè)發(fā)展具有重要價(jià)值。