淺談煤礦自動化與信息化技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

1、淺談煤礦自動化與信息化技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 【摘要】自動化與信息化技術(shù)對于煤礦行業(yè)的持續(xù)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。本文首先介紹了煤炭資源對于我國的重要性，然后通過采掘機械、提升機械、安全監(jiān)控系統(tǒng)等方面闡述了我國煤礦自動化方面的發(fā)展現(xiàn)狀，最后探討了煤礦自動化與信息化的發(fā)展趨勢。 【關(guān)鍵詞】煤礦；自動化與信息化技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢 引言 改革開放以后，我國開始了工業(yè)化革命的進程，在各個行業(yè)中開始重視自動化和信息化的發(fā)展，使自身能夠跟上信息時代的潮流。目前，由于我國石油資源短缺，天然氣能源匱乏，導致涉及到能源的行業(yè)基本仍以煤炭為主要能源，這便使得對煤炭的依賴程度越來越高。因此，為確保煤礦行業(yè)的安

2、全運營，需加大力度提高煤礦的信息化和自動化技術(shù)。 我國從上世紀中葉開始將自動化技術(shù)應用于煤礦行業(yè)中，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機電一體化基本已經(jīng)遍布于整個煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)，但是，這對于煤礦行業(yè)對自動化技術(shù)的需求還遠遠不夠，為了能夠?qū)ΦV井在運行時的各種參數(shù)信號進行實時監(jiān)測，對全礦的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行調(diào)控，并且在發(fā)生異常情況時進行報警，實現(xiàn)管控一體化，必須建立諸如分布式控制的網(wǎng)絡系統(tǒng)，以便能夠通過網(wǎng)絡對礦井的生產(chǎn)進行全方位調(diào)度，進而提升煤礦的整個生產(chǎn)水平。 1煤礦自動化與信息化的發(fā)展現(xiàn)狀 因煤礦行業(yè)工作環(huán)境復雜，導致其自動化程度相對落后。過度注重機電一體化的概念中的機械方面，可以說，目前我國煤礦行業(yè)僅僅實現(xiàn)了機械自

3、動化，遠遠沒有達到自動化與信息化的要求，這種畸形的“機械自動化”便決定了我國煤礦自動化的發(fā)展現(xiàn)狀，其表現(xiàn)主要體現(xiàn)在以下幾方面： 1.1采掘機械自動化 隨著傳感器技術(shù)的日趨成熟以及計算機技術(shù)的高速發(fā)展，發(fā)達國家開始逐步使用計算機對采掘機械進行控制，統(tǒng)一控制工作面運輸機和采煤機，進而實現(xiàn)采煤工作的一體化。此外，應用計算機后，還可以對設備實施狀態(tài)檢測，能夠準確及時確定故障出處。采煤機最初使用液壓牽引方式，然后逐漸過渡到電牽引方式，電牽引的供電逐步從直流過渡到交流，以提升其總裝機功率，使其達到1500kw。工作面運輸機逐漸朝更大的動力方向發(fā)展?？刂撇擅汗ぷ髅娴V山壓力的液壓支架逐漸朝耐壓發(fā)展。 目前我國

4、煤礦行業(yè)中的采掘機械仍采用傳統(tǒng)的液壓牽引方式，由于價格以及技術(shù)因素的限制，所采用的設備近90%為國產(chǎn)，而且最大裝機功率也僅為國外同等產(chǎn)品的一半左右，最高不超過800kw。雖然有一部分機械廠已經(jīng)著手研制電牽引采煤機，但不可否定的是，我國煤礦行業(yè)的采掘機械自動化仍處于動力方式落后，運輸開采能力低下的初始階段。 1.2煤礦提升機械自動化 煤礦提升機方面，國外發(fā)達國家已經(jīng)采用膠帶運輸方式，并輔以膠套輪蓄電池機車、高速架空人車、單軌吊等進行輸煤工作。在綜采工作面搬家方面，傳統(tǒng)的軌道運輸需要25-45天，而膠帶運輸方式僅1-2周便可完成。在膠帶運輸中，運用可控硅-電動機直流調(diào)速、交流變頻調(diào)速等方式。應用計

5、算機實現(xiàn)對煤礦提升機械的統(tǒng)一操控、故障狀態(tài)監(jiān)控，整個提升機系統(tǒng)能夠應對軌道跑偏和制動剎車等情況。 目前我國煤礦行業(yè)中的提升機械已經(jīng)開始由傳統(tǒng)的軌道運輸向膠帶運輸方式過渡。在某些規(guī)模較大的礦井中已經(jīng)開始應用膠帶運輸方式，并輔以計算機或可編程邏輯控制器進行全數(shù)字化控制，且運用分散控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對系統(tǒng)的安全監(jiān)控。 1.3安全監(jiān)控系統(tǒng) 由于煤炭行業(yè)自身工作環(huán)境惡劣，并且隨時有可能遭受到礦巖層塌落、瓦斯爆炸等事故的威脅，使得安全監(jiān)控系統(tǒng)對于煤礦自動化的發(fā)展尤為重要。經(jīng)過多年來不斷的引進國外先進技術(shù)，已經(jīng)有一些國內(nèi)科研機構(gòu)開始研發(fā)針對煤礦的國產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)，其中不乏kj系列這樣優(yōu)秀的監(jiān)控系統(tǒng)，但從監(jiān)控系統(tǒng)

6、的穩(wěn)定性、移植性、結(jié)構(gòu)合理性等角度看，仍和國外水平有一定差距。導致這些差距的原因除了軟件方面的原因，還有很大一部分源于因我國傳感器種類單一、性能較差而導致的系統(tǒng)維護工作量大這一因素。 2煤礦自動化與信息化的發(fā)展趨勢 我國對于煤炭的依賴度非常大，其在我國能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中的占比高達74.29%。因此，煤炭能源在我國有著重要的地位，為了使煤礦行業(yè)蓬勃發(fā)展，須依靠先進的科學技術(shù)。將計算機技術(shù)應用發(fā)揮于煤礦行業(yè)中，能夠使煤礦系統(tǒng)具有整體監(jiān)控的能力。 2.1現(xiàn)場信息自動化控制 實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制自動化的基礎是設備的高度自動化，這種高度集成實現(xiàn)的基礎是配備高智能化的傳感器和儀器儀表、穩(wěn)定的用于控制通訊的現(xiàn)場總線

7、以及高速的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。其發(fā)展方向是通過建立一套由信息網(wǎng)、控制網(wǎng)和設備網(wǎng)組成的立體信息化網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，使煤礦設備實現(xiàn)網(wǎng)絡化和信息化。 2.2礦井作業(yè)過程自動化的集中控制 礦井作業(yè)過程自動化的集中控制，即使礦井集中監(jiān)控中心配備一流的采煤控制技術(shù)，采煤控制技術(shù)主要由兩部分構(gòu)成，分別是自動化程度較高的采掘設備以及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，這樣，礦井集中監(jiān)控中心便可以實現(xiàn)對礦井設備的實時操作，進而實現(xiàn)礦井作業(yè)過程的集中監(jiān)控。為使不同系統(tǒng)及設備能夠互相通訊，需將不同網(wǎng)絡協(xié)議轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的協(xié)議，并利用統(tǒng)一的組態(tài)軟件進行編程。當現(xiàn)場出現(xiàn)故障時，監(jiān)控中心能夠及時診斷出遠程故障的出處，便于礦井工作人員能夠有時間做出反應，

8、在一定程度上提高了礦井作業(yè)的安全性。 2.3先進的安全系統(tǒng) 2.3.1傳感器無盲區(qū)布置 由于缺乏先進的傳感器協(xié)同技術(shù)，導致在煤礦中布置傳感器時，沒有達到全方位監(jiān)控，致使斷電控制存在盲區(qū)，無法達到零事故的要求。因此，需對傳感器無盲區(qū)布置技術(shù)進行深入研究，達到對瓦斯這類危險氣體的無盲區(qū)監(jiān)控，進而避免因易爆氣體含量超標爆炸而引起事故。 2.3.2本質(zhì)安全的無線通信與光纖通信技術(shù) 雖然在應用無線通信與光纖通信技術(shù)后，有助于礦井的整體自動化建設，但是，這些無線電波的頻率一旦接近瓦斯爆炸的極限功率，則會引起爆炸，所以，未來需要開發(fā)一種接續(xù)衰耗小于0.1db不產(chǎn)生電火花的單模光纖機械接續(xù)方法及裝置，以提高礦

9、井的整體安全性。 2.3.3人員定位技術(shù) 應用射頻識別技術(shù)，能夠?qū)γ旱V井下人員的位置進行監(jiān)測，一旦煤礦內(nèi)部發(fā)生事故，便于對井下受困人員進行定位，可以有效的減少人員傷亡，據(jù)國家統(tǒng)計局能源統(tǒng)計司統(tǒng)計資料顯示，應用人員定位技術(shù)后，事故搜尋時間縮短了70%，成功救助率高達89.12%。 2.3.4三維地理信息系統(tǒng) 煤礦在開采過程中，涉及到地質(zhì)勘探、井道挖掘等工作，其中包含很多地理空間數(shù)據(jù)。煤層、頂?shù)装?、圍巖、地質(zhì)構(gòu)造等基礎信息對于煤礦安全生產(chǎn)非常重要，因此，將這些生產(chǎn)信息通過三維地理信息系統(tǒng)形式表達出來，能夠更加直觀地幫助煤礦安全生產(chǎn)。 3結(jié)論 煤炭是我國的主要能源，因此，必須高效可持續(xù)的對煤礦進行開采。但是，我國在煤礦自動化與信息化方面與國外發(fā)達國家仍有不小的差距，這便要求我們要致力于研究先進的開采和控制技術(shù)，在實踐中不斷發(fā)展礦井自動化水平，不斷提高和深化我國煤礦開采水平。 參考文獻： 1齊浩，李佳新.淺