探討井下機電設備遠程控制技術應用

黃瑩 徐可 萬思辰

摘? ?要：為了充分發揮遠程控制技術的優勢、提升井下作業效率、保證井下作業的安全性，文章對井下機電設備遠程控制技術的應用進行了研究。首先，簡述了井下機電設備遠程控制具有突破時空限制、保護作業人員安全、精準調控設備等優勢。然后，結合實例詳細闡述了可編程邏輯控制器（PLC）、地理信息系統（GIS）、物聯網在機電設備遠程控制中的應用。

關鍵詞：井下機電設備;遠程控制技術;應用

井下機電設備包括煤礦挖掘、運輸、起重、發電等設備。隨著我國煤炭行業的迅速發展，井下機電設備開始逐漸向智能化、大型化方向發展。尤其是可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、地理信息系統（Geographic Information System，GIS）、物聯網等先進技術，也被應用到了井下機電設備遠程控制設計中，且發揮出了顯著的應用優勢，使得機電設備的智能化、自動化水平得到了有效提升。

1? ? 井下機電設備遠程控制優勢

機電設備是井下作業的重要工具，對井下作業的連續性、高效性、安全性影響非常大。傳統的機電設備多是人為操控，根本無法適應復雜的井下作業環境，且不夠高效，非常不利于作業效率的提升。最重要的是，無法保證作業安全，很容易導致安全事故的發生，威脅人們的生命和財產安全。因此，有關機電設備的研究越來越受到人們的重視。現如今，智能機電設備已經被應用到了實際生產中。尤其是遠程控制技術，凸顯了以下應用優勢。

（1）突破了管理主體、機電設備間的時空限制，提升了機電設備管控水平。管理人員只要通過控制系統就可以實現對所有機電設備的統一調度、管控。

（2）可保護作業人員的安全。通過遠程調控機電設備，可免去作業人員深入井下調控設備的步驟，降低井下作業的危險;可提前分析、預測、判斷設備故障以及作業環境變化，進一步減少安全事故的發生。

（3）可精準調控設備。傳統的機電設備操作方式對作業人員工作經驗的依賴性比較大，很難實現機電設備的精準調控。但是通過控制系統可下達精準的調控指令，保證機電設備的精準作業。

2? ? 井下機電設備遠程控制技術應用分析

2.1? GIS遠程控制技術

GIS是一種特定的空間信息系統。依托計算機軟、硬件，通過GIS可對空間中的地理分布數據進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示。將其應用于井下機電設備遠程控制中，可以對井下地理分布數據進行處理，為井下作業決策提供數據參考。

以基于GIS的井底車場礦車高精度定位系統為例，利用GIS技術的實時動態定位、ZigBee技術的短距離信息傳輸功能，可有效解決井下人員、車輛定位不精準的問題，實時反映井下人員、車輛位置，確保管理人員能及時制定工作安排、救援調度計劃，從而進一步提升井下作業的安全性、可靠性。該系統包括總控主機、路由器、中轉器、移動節點和電子標簽。其中，總控主機包含GIS軟件，可存儲信息、數據，還包括網絡模塊，可與路由器通信連接。在該系統中主要采用PC主機作為總控主機;路由器的主要作用是與各中轉器進行通信連接，并將總控主機通信信息傳輸到各路由器中。該系統采用的是ZigBee路由器。中轉器的作用是與井下移動節點進行通信連接。該系統采用的是ZigBee協議的中繼器，移動節點被設置在礦車上，可與中轉器進行通信連接，且能讀取電子標簽信息，具體采用的是公開號CN207366734U中國專利改進的移動節點420。電子標簽的作用是記錄軌道信息，具體采用的是電子標簽610。系統構成如圖1所示。

在一般情況下，該系統的工作流程是：移動節點通過PLC預先設定的程序定時向中線器發送信號，中轉器將其轉送到路由器，再由路由器送入PC主機。這時PC主機就會依據信號強度、GIS軟件提供的地理信息計算移動節點位置，進而確定礦車位置。若是在緊急調度、緊急救援等作業中需要精確定位時，PC主機會通過路由器向中轉器發送定位指令。這時中轉器會再將信號傳送到移動節點。移動節點的無限模塊接收信號后，會利用PLC模塊進行解析，并使讀寫器產生讀寫信號，完成附件電子標簽的讀取。然后，信號就會沿著原路返回到總控主機，并結合GIS軟件進行精準定位。顯然，與以往的依靠信號強度進行定位的方式相比，這種定位方式精度更高，且不易受到外界環境的影響。最重要的是，可以通過多次讀取電子標簽信息判斷礦車的行駛速度。由此可見，將GIS遠程控制技術應用到機電設備中可以為管理人員提供更加精準的定位信息，方便井下日常作業、救援工作的開展。

2.2? PLC遠程控制技術

PLC具有操作性強、抗干擾、成本低等特點，是專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統。在我國工業發展的帶動下，PLC控制技術也得到了迅速發展。尤其在礦井機電設備中更是得到了廣泛應用。PLC遠程控制可應用于機電設備故障檢測控制、提升機速度自動控制、機電設備行程位置控制、制動回路控制、監視系統控制等中。本研究重點介紹了一種基于PLC的架空乘人裝置智能化系統。

該系統包括猴車、總控主機、站點控制盒3個部分。其中，總控主機上安裝了GIS軟件;猴車包括捕繩器，捕繩器上固定了吊軸，吊軸上分別固定了手柄桿、坐墊箱、搭腳桿;站點控制盒與主板上的藍牙通信模塊讀取電子標簽信息，且能通過主板上的遠距離無線電（Long Range Radio，LORA）無線模塊對總控主機反饋識別的電子標簽信息。這樣可充分利用GIS技術對乘車人員進行連續定位，實時掌握乘車人員的位置。利用PLC技術對電機進行管理，提高井下作業效率。此外，該系統還具有以下優勢。

（1）可使乘車人員在距架空乘人裝置絞盤的安全距離智能停車并發出語音提示，提醒乘車人員下車。