論述煤礦自動化和通信技術的現狀與發展趨勢

楊 偉

神華寧夏煤業集團有限責任公司棗泉煤礦信息監測中心

論述煤礦自動化和通信技術的現狀與發展趨勢

楊 偉

神華寧夏煤業集團有限責任公司棗泉煤礦信息監測中心

在我國，雖然很多人倡導使用可再生的新能源來代替不可再生的能源，但是新能源在發現直到實現大規模的使用過渡時期，煤礦資源的使用量是不會減少的。社會上對于煤礦生產企業生產煤礦的數量遠遠不足，礦井環境不穩定，煤礦機電設備老舊，對于煤礦開采工人的生命安全會形成很大威脅，自動化技術已經應用到了很多領域，并且對于提高生產效率起到了很好的促進作用，很多大型煤礦已經充分意識到自動化技術和通信技術的重要性。目前也有很多的自動化技術與通信技術被應用到了煤礦開采工作中，煤礦的開采效率得到提升，煤礦開采人員的生命安全得到進一步保證，煤礦開采企業的整體收益也得到了顯著提高，自動化技術和通信技術必然會成為煤礦機電設備未來發展的主要方向。

煤礦；自動化技術；通信技術；現代化發展

1 煤礦自動化技術

1.1 在煤礦升降系統設備中的應用

煤礦升降系統設備是整個煤礦生產過程中最為重要的機械設備，其自動化程度相對較高，煤礦升降系統設備的主要作用是采掘井下的煤炭資源及下放開采煤礦所需要的材料及各種設備。應用自動化技術于煤礦的升降設備中，能夠通過直接修改PLC軟件程序實現對升降系統的整體操控，另外，PLC的報警功能還能夠實現對系統故障的及時報警。事實證明，將自動化技術應用到煤礦生產的升降設備中大大地提高了系統的安全性，使得系統的安全效率達到了98%。

1.2 在煤礦采掘系統設備中的應用

煤礦開采礦井的工作環境惡劣，礦井結構復雜，煤塵及地下水等均會對煤礦開采的安全性與效率造成影響，另一方面，煤礦的開采工作量相對較大，煤礦開采人員稍有不慎，就可能將自己陷入一種危險的情境之中，因此提高煤礦采掘的效率及安全性是非常有必要的。自動化技術應用到煤礦采掘設備中極大地提高了采掘的效率與安全性。

煤礦產業的生產過程中，采掘設備是重要的工具之一，自動化技術在煤礦采掘設備中最主要的應用是電牽引采煤機。電牽引采煤機具有采煤機的諸多優勢，牽引能力非常強，即便是在采煤機下滑的時候，電牽引采煤機依然可以完成制動任務。實際的煤礦開采過程中，經常會遇到一定的傾斜角，如果是普通的煤礦采掘機，采掘機很容易因為失去動力而出現停機的狀況，但是電牽引采掘機不同，電牽引采煤機能夠在保證正常開采的情況下，維持采掘應有的動力，從而使得煤礦開采效率得到提高，也使安全性得到提高。電牽引采煤機主要是通過在采煤機上安裝監控和控制等自動化設備，利用傳感器，在設備開始運行時，對系統的運行數據進行計算與控制，然后根據得出的數據分析實際情況，從而做出相應調整。

1.3 在煤礦監控系統設備中的應用

煤礦行業具有高危性，所以煤礦生產過程中進行全方位的立體實時監控非常有必要，現代化的礦井監控建立了包括安全監測、工業電視、電網監控、井下人員跟蹤定位和井下移動通訊等子系統在內的監測監控系統，實現了對礦井中各個部位的監控，監測監控系統的監控范圍包括提升系統、傳輸系統、防爆系統、井下排水系統和地面壓風系統等礦井安全生產環節。

2 煤礦通信技術

2.1 礦用無線通信技術

為了防止假冒機電設備運用在煤礦安全生產中，保證煤礦井下生產安全，可以采用基于物聯網的礦用無線通信技術。眾所周知，無線傳輸在煤礦井下衰減程度較大，在地面上可以有效運用的物聯網技術難以有效運用于煤礦井下，因此，必須要根據煤礦井下的特點，有效運用物聯網技術。針對礦用物聯網信息數據進行編碼、輸送及整理操作；設計與研究煤礦用車、人員等多種動靜態目標管理系統；對多數工作及操作人員設計人機環閉鎖系統；針對礦用產品和重大設備設計跟蹤系統。隨著科學技術和網絡信息技術的持續進步，煤礦井下多種礦用產品及重要設備都需要利用物聯網無線通信技術實現，并且利用這一技術來提升生產效率、保障生產質量。

2.2 礦下人員精準定位技術

煤礦是事故多發的場所，一旦出現煤礦事故必須要及時準確地對礦下工作人員進行定位，從而對被困人員有一個全面的了解，協助救助人員開展高效救援。但是全球GPS定位難以全面覆蓋煤礦井下的各巷道，當下我國多數煤礦的井下人員定位技術使用的是無線射頻識別技術，該技術雖然也能對礦下人員展開定位，但是其定位并不十分精準，難以有效協助救援工作的開展。因此，必須要有效結合礦下的具體環境特點，深入和細致研究礦井下的網絡定位系統及算法，研究與開發更加精準的煤礦井下人員定位系統，為礦下工作人員提供更強大的生命安全保障。

2.3 全方位傳感技術

為了能夠實時檢測井下瓦斯濃度，防止瓦斯濃度超過規定值而產生重大煤礦安全事故，要在礦下的各個重要位置布置傳感器。傳感器的大量分布并不會造成安全投入成本的增加，反之還會有效分擔系統工作。實際系統運行和使用中，可結合礦井下煤礦采掘具體位置、巷道風速、瓦斯分布的波動等情況來設計和安置傳感器(如圖2所示)，對各種設備是否吊掛、斷電濃度、報警臨界值等進行監測，實現傳感器的大范圍分布，保障煤礦井下工作人員的安全，確保煤礦井下各項工作的順利開展。

3 結束語

新能源的發現與大規模使用需要一個時間段，我國對于煤礦資源的利用量還非常大，目前煤礦資源的需求量與煤礦資源的開采量不成正比，需求量遠遠小于開采量。經常有煤礦安全事故的發生，煤礦井下工作環境是非常惡劣，煤礦采掘地質狀況也是非常復雜，工作人員稍有不慎就可能造成危險。在整個煤礦的開采過程中，最重要也是最常用的機電設備有升降設備、采掘設備以及監控設備，而自動化技術與通信技術在煤礦機電設備中的應用大大提高了煤礦開采的安全系數，提升了機電設備的安全性，保障了工作人員的生命安全，體現了“人性化、信息化、高度自動化”，最終提高了煤礦生產的效率。

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