數據回傳技術在煤炭自動裝車系統的應用

王斌

[摘? ? 要]針對煤炭企業部分自動化裝車安裝點存在通信受限，導致數據回傳無法及時完成的問題，提出數據回傳技術運用方式。即基于3G網絡構建專用虛擬網絡，利用OPC服務器有效讀取煤炭生產現場內的PLC信息，再將數據庫與OPC服務器相連接。通過數據回傳技術在煤炭自動裝車系統中的運用，能夠對自動裝車點的系統參數進行有效監控和分析，從而能夠對系統可能出現的問題進行預判，在最短時間內進行反饋和響應。同時能夠根據回傳數據及時找到緊急突發問題的發生原因，對整個生產系統的安全性具有良好保證。

[關鍵詞]數據回傳技術;煤炭自動裝車系統;運用

[中圖分類號]TD634 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）04–00–02

Application of Data Return Technology in

Coal Automatic Loading System

Wang Bin

[Abstract]This paper aims at the problem of limited communication in some automated loading installation points of coal enterprises， which leads to the inability to complete data return in time， and proposes the application of data return technology. That is to build a dedicated virtual network based on the 3G network， and use the OPC server to effectively read the PLC information in the coal production site， and then connect the database to the OPC server. Through the application of data return technology in the coal automatic loading system， the system parameters of the automatic loading point can be effectively monitored and analyzed， so that the possible problems of the system can be predicted， and feedback and response can be made in the shortest time. . At the same time， it can find out the cause of emergent problems in time based on the returned data， which has a good guarantee for the safety of the entire production system.

[Keywords]data return technology;coal automatic loading system;application

隨著科學技術的不斷發展進步，數據回傳技術在生產生活中得到比較廣泛的應用。在煤炭工業生產作業環節，將其運用到煤炭自動化裝車系統中，能夠實時反饋生產運行情況，并進行追蹤分析等，保證生產系統的數據可及時回傳到分析管理系統中。但在實踐應用時，由于部分煤炭自動化裝車點距離較遠，受到通信距離的影響導致數據回傳不及時等情況。為應對這一狀況，提出3G模式下的自動裝車系統數據回傳技術方法。

1 煤炭自動裝車系統的構成

1.1 監測系統

監測系統是通過傳感器對各個生產環節進行有效的監測，并將被測信號通過電信號的方式傳遞給控制系統。在開展監測工作時，主要針對對象有車輛、稱重以及料位等。其中車輛監測即是準確對車輛進行識別和定位，利用車輛定位傳感器來準確識別車輛位置，并將相應信息反饋傳遞給控制系統，以此準確控制溜槽升降，便于開展自動裝車作業。在當前煤炭企業的生產工序中，比較常用的傳感器包括對射式光電傳感器以及超聲波位置傳感器等;稱重監測是利用稱重傳感器對定量倉的重量進行測定，傳感器將重力信號轉換為可快速傳輸的電信號，向分析管理系統反饋稱重信息。當前比較常用的、效果最好的有應變式傳感器，其具有良好的線性特征。對于傳感器在自動裝車系統中的安裝，一般是車站的鋼結構橫梁上。所以相對來說，其工作環境比較惡劣，使用次數較為頻繁。通過數據回傳技術可準確反饋其稱重結果，提高控制精準度;料位監測系統是對緩沖倉的料位高度進行檢測的子系統，目的是避免緩沖倉出現空倉或者滿倉的情況，防止對自動裝車系統的連續性產生影響。通常是采用非接觸測量的監控方式，比如超聲波式、雷達式、射電式等。

1.2 控制系統

控制系統則是利用PLC進行控制，通過可編程控制其與人機界面圖形操作終端，可實現單體設備的數字精準定位操控、系統設備集中控制運行等。在煤炭生產過程中，依據對車輛、稱重以及料位的監測，控制液壓閘門、溜槽和給煤輸煤等設備。在控制中具有非線性、強耦合和強干擾性，并且部分參數難以被描述成為確切的函數關系，所以其需要更為智能化的控制方法，比如神經網絡控制、模糊控制等。為保障控制系統發揮實際的操控作用，需要保證生產系統的數據信息傳輸具有高效性、及時性。基于此，應當合理運用數據回傳技術提高自動裝車效率，推動生產系統的安全穩定。

2 3GVPN雙向數據傳輸技術應用

2.1 3G網絡應用

3G網絡是指采用第三代移動通信技術的線路以及設備等鋪設而成的通信網絡，其主要是利用支持高速數據傳輸的蜂窩移動通信技術，實現數據快速傳輸。在當前新時代下，我國的通信網絡已經發展到5G時期，但考慮到煤炭工業生產系統目前對網絡的適應性，3G網絡是當前最為適用的虛擬通信網絡。在未來發展進程中，隨著5G技術越來越成熟，煤炭自動化裝車系統越來越智能化，3G網絡將會轉變向5G網絡應用，不過就目前而言，5G技術與現有配套系統的適用性，還有待深入研究。在運用3G網絡時，可同時實現通話、信息發送等即時通信[1]。針對煤炭自動化裝車點距離較遠的問題，則是改善以往的有線網絡連接方式。利用3G網絡技術則能夠實現無線接入，實現與煤炭自動化裝車系統的數據傳輸。通常情況下，在應用3G網絡時，主要是選擇IPsec的虛擬專用網絡連接方式，其是安全聯網的長期發展趨勢，能夠借助端對端的安全性，主動提供保護，在一定程度上能夠防范專用網絡以及互聯網的攻擊。另外，在煤炭自動化裝車系統中，因為裝車現場系統與分析管理系統的連接方式為站點到站點，因此應當建立隧道模式的VPN通信，并將兩個系統作為3GVPN連接的發起方以及響應方，為實現數據回傳奠定良好基礎。

2.2 利用OPC數據傳輸機制

對于自動化裝車系統的生產運行，當前主要是依托PLC程序進行操控，有利于將數據經過OPC服務器，再上傳到上位機的數據庫中。當建立3GVPN通信網絡后，則能夠將現場生產系統中的PLC控制程序等與分析管理系統的上位機連接在同一局域網中。因此PLC信息的讀取以及下發，均可通過OPC服務器進行執行。同時為保障數據庫內的記錄點能夠與OPC服務器數據點之間形成對應連接，則需要采用相應的數據采集軟件，以發揮有效的監控作用。一旦數據點達到需要記錄的對應限值，則可通過數據采集軟件的開啟記錄產生的數據[2]。

一般情況下，在數據記錄過程中，會出現兩種情況。①在系統正常的工作條件下，數據軟件會進行日常的、周期性的數據采集以及上傳活動。②當系統出現異常的狀況下，比如突發事件等，數據采集軟件會對一些特定的數據進行記錄，并對故障數據信息進行追溯和分析，從而能夠準確地定位故障發生原因，有利于充分保證系統的安全性，最后再將記錄數據反饋到生產系統的PLC控制程序中。

2.3 雙向數據傳遞的具體應用

在實際的煤炭自動化裝車系統中，對于雙向數據的傳遞技術具有較為廣泛的應用。①利用數據提取能夠對裝車站的配煤參數等進行分析，可結合具體情況，確定最佳的配煤參數。同時將其及時反饋到PLC系統中，有效執行合理的配煤參數。②基于數據提取能夠有效監控閘門的電磁閥動作次數，一旦當其超過使用期限而觸發存儲過程時，就會先向PLC系統傳遞信息參數，促使電磁閥停止工作狀態。與此同時還會有效觸發第三方軟件來警示系統負責人及時對設備進行檢查或更換[3]。

2.4 設計數據庫結構

在煤炭自動化裝車系統中，為保障數據回傳技術有效發揮實效，應當合理設計數據庫的結構。即數據上傳時，建立與其對應的存儲數據庫。以煤炭自動裝車站液壓系統為例，其作為整個系統重要的組成部分，對電磁閥工作次數、液壓泵站油溫以及液位等均有進行實時監控的需求。通過合理設計數據庫結構能夠實時記錄監控回傳的數據信息，有利于及時反饋和報警，能夠有效保證液壓系統安全性。其設計思路如下：

（1）收集液壓站的相關資料和信息，形成完善的設備檔案，為數據庫結構設計提供依據和參考。

（2）對液壓站中包含的所有重要傳感器，進行常規數據記錄。

（3）當系統中的液壓站傳感器發生異常或故障問題時，要保證數據庫能夠及時記錄異常數據或故障信息。

（4）準確記錄電磁閥的動作次數。當超過設置限值時，數據庫要將其記錄為報警值。

（5）在系統反饋報警信息后，數據庫要及時將維護記錄儲存在檔案中。

（6）如果在液壓站維護過程中，按照實際情況需要對設備進行更換，則應當將其詳細信息記錄在檔案內[4]。

3 數據回傳技術在煤炭自動裝車系統的運用

在煤炭自動裝車系統中應用數據回傳技術，主要體現在優化自動裝車系統參數、自動推送生產信息以及及時發送緊急突發事件信息等方面，以此確保煤炭自動化裝車系統有序、穩定運行。

3.1 優化自動裝車系統參數

在實際運用時，煤炭自動裝車所具備的電控系統，可以按照車輛的不同性質、不同安裝情形以及不同煤種等，合理設置各項系統參數。同時煤炭自動化裝車系統可以通過數據記錄與提取，幫助操作人員分析出最為合理、最高效的系統參數。此外，通過數據回傳技術能夠全面、實時地監控和分析系統參數，有利于事前對系統可能出現的故障或問題進行預判，從而最大限度地保證其安全性。一旦發生故障或異常工況，則借助數據回傳技術對所有記錄數據開展深入分析，能夠比較快速、便捷、準確地定位問題發生原因。

3.2 自動推送生產信息

在煤炭生產過程中，煤炭企業的相關管理人員以及財務人員等，通常會對實際生產現狀開展統計和結算工作。當自動裝車點數量較多時，則能夠利用數據回傳技術，將各個自動裝車點的信息進行匯集。借助自動化裝車系統與分析管理系統的連接，將生產信息推送到分析系統中，從而能夠對每天、每個自動裝車點的具體作業情況進行匯總。再利用外部報表程序等對記錄的數據開展整理和分析處理，形成煤炭生產報表。最后推送到管理人員或財務人員的通信設備上，以實現對生產信息的實時了解和掌握。

3.3 及時發送緊急突發事件信息

數據回傳技術在煤炭自動裝車系統中的運用，還體現在能夠及時發送緊急突發事件信息。由于煤炭生產具有一定的風險性，當生產現場發生緊急事件時，相關管理負責人需要第一時間掌握相關信息和情況。通過數據回傳技術則能夠在突發事件發生后，快速收集報警點的現場信息，再將其傳遞到上位機中，從而有效觸發上位機的觸發器，進而啟動外部的報警程序。同時可將突發事件的相關信息，以電子郵件或者短信等通信方式發送到各個負責人手中，為科學處理和決策提供有效的依據和支持。

4 結束語

在煤炭自動裝車系統中運用數據回傳技術，依靠3G網絡和雙向數據傳遞技術。通過回傳技術能夠對自動裝車點的系統參數開展有效的監控分析工作，準確預判可能發生的故障或問題，及時響應和反饋，有利于充分保證系統的安全性和可靠性。因此數據回傳技術的應用，對煤炭自動裝車系統控制具有積極作用。基于優化自動裝車系統參數，自動推送生產信息，及時發送緊急突發事件信息等，提高煤炭自動化裝車系統的應用效率，為生產活動提供便利服務。

參考文獻

[1] 潘軍輪.基于3G模式的自動裝車系統數據回傳技術[J].山東煤炭科技，2019，228（8）：203-204，207.

[2] 方志丹.基于數據回傳機制的數據查詢平臺的開發及應用[J].價值工程，2018，37（34）：196-198.

[3] 武威.煤礦開采中煤炭自動裝車系統研究與應用[J].機電工程技術，2018，47（7）：123-125.

[4] 魏聰，鮑久圣，陰妍，等.煤炭快速裝車系統研究[J].煤炭工程，2018，50（3）：122-125，130.