煤炭機械中計算機網絡功能的應用研究

郭 靖

（國家能源集團神東煤炭分公司上灣煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 017209）

計算機網絡是一個較為復雜的組合網，按照不同的屬性和特點進行分類。隨著科技時代的來臨，一些大型煤炭機械設備的應用范圍也越來越廣。因此，煤炭企業應加強對煤炭機械的監控和管理。計算機網絡在煤炭機械中的應用可以增加許多功能，如信息交換、在線監控以及綜合調度等，進一步保障生產安全。煤炭是社會生產的重要能源，科學合理地開采地下礦物資源可以促進社會經濟可持續發展。

1 常用的煤炭機械設備

早期，煤礦開采解決了我國能源缺乏的危機，為自然資源供應鏈的運行提供了保障。為了降低能源問題對經濟發展造成的不良影響，改革開放后，我國研發出大型煤礦機械設備取代人工操作，成為采煤的關鍵設備，不僅使傳統的采煤問題得到了改善，采煤效率也得到了提升[1]。從本質上劃分，煤礦開采可以分為井工煤礦開采和露天煤礦開采，形成了由地表到地下的挖掘模式，所需機械設備分別有：（1）露天采礦所需機械設備通常為液壓挖掘機、電鏟，偶爾也需要裝載機的協助來提升采煤效率。（2）井下采礦所需設備為刮板運輸機、采煤機、液壓支架以及挖進機，作業體系基本為“三機一架”，可以挖掘深處的礦井并傳輸至地面，實地運輸，最后配合裝載機完成機械采礦作業。

2 煤炭機械的缺陷及計算機網絡功能的必要性分析

2.1 煤炭機械的缺陷

2.1.1 操作問題

采煤人員在操作設備的過程中經常會出現拒動、誤觸等現象，事先編制好的程序代碼無法按照規范執行，削弱了煤炭機械設備的功能。例如，在露天開采中，工作人員如果在液壓挖掘機與電鏟工作期間下達了其他指令，設備會不接受

指令或者接受指令極慢，整體靈活性降低，機械生產效率無法得到保障。此外，還有部分工作人員由于缺乏相關的工作經驗，可能會因為實際操作不當導致機械故障。

2.1.2 故障問題

由于煤炭機械當前并沒有完全實現自動化，而人工操作的失誤引起了眾多故障，導致生產流程無法順利完成。目前，我國的露天礦產資源基本已經開采完，剩余大量煤炭資源均在地下礦井中，需要下井開采，所以對煤炭機械設備各部分的要求都很高。部分煤炭機械在完成地下開采任務的過程中容易發生故障，而機械設備負荷運行和電氣控制系統調配不穩定使故障的發生率大大提升[2]。

2.1.3 調控問題

煤炭企業的調控模式大部分為短距離位置，而地下礦井開采模式使用短距離位置方案不合理。煤炭產量的指標上升以后，逐漸形成了多臺設備統一操作的現象，不同的煤炭機械設備也開始互融，企業只需建立遠程控制系統即可，由指揮中心統一對機械設備進行控制，還可以監控現場設備的運行狀況。但是，受到經濟和技術的限制，遠程調控在煤炭生產中始終沒有得到推廣。

2.2 煤炭機械應用計算機網絡的必要性分析

煤炭機械應用計算機網絡的必要性主要表現為以下方面：（1）由于露天煤炭資源基本開采完畢，大多數企業活動已從露天轉制為礦井內部生產，開采難度也增加了數倍，所用煤炭機械數量增加。為了確保煤炭開采的效率以及煤礦區的穩定性，煤炭機械的自動化、智能化管理已經成為當下的發展趨勢[3]。（2）計算機網絡可以使煤炭機械設備的調控更加智能，科學合理地使用計算機網絡功能可以使煤炭機械的生產效率與生產功能得到顯著提升。（3）計算機網絡中包含的自動控制系統可以有效輔助煤炭機械設備正常運作，不僅可以降低相關工作量和工作難度，還可以提高煤炭開采的效率，創新煤炭開采方案。

3 計算機網絡功能在煤炭機械中的應用

計算機網絡作為一個綜合性較強的組合網（見圖1），可以按照各組成部分的特點、屬性進行分類。由于煤炭機械的應用范圍越來越廣，煤炭企業應針對信息科技輔助煤炭機械設備工作進行詳細調查并建立系統性的調控方案。

圖1 計算機網絡

3.1 硬件資源共享

計算機網絡可以在全網范圍內對處理、儲存以及輸入輸出等資源設備進行共享，用戶可以降低投入成本，也可以針對不同的設備實施集體管理和分擔負荷。開采煤炭需要大量的資金，而機械設備所需要的資金占工程總費用的70%，所以針對設備的調控十分關鍵[4]。利用計算機網絡硬件資源共享這一功能，操作人員可以對煤炭機械設備實施全面調控。例如，在遠程控制模式中，指揮中心的總控制端可以對連接的機械設備進行資源調控。利用指揮中心總控制端發布具體的指令，能最大限度地避免人為因素導致的故障。部分高難度采礦作業可以直接通過該功能取代人工操作，并精準地調控設備。

3.2 軟件資源共享

互聯網用戶可以在允許的狀態下訪問數據庫，享受網絡文件傳送、遠地進程管理和遠程文件訪問3種服務，最大限度地避免軟件在研制過程中出現數據重復儲存現象，集中管理也較方便。在煤炭企業中建立數據庫并儲存日常采煤工程階段數據信息，可使采煤區指揮中心的控制流程更加便捷，特別是遠程方面的功能會更加完善。例如，在分布式計算系統中，分布式網絡會將整個采煤區覆蓋并由指揮中心統一調控生產活動，不僅使數據庫的資源得到了有效利用，還滿足了采礦作業要求。

3.3 用戶間信息交換

計算機網絡具有強大的通信功能，用戶可以利用計算機網絡發送電子郵件以及新聞消息等，剛好與機械自動化控制系統的信號傳遞來電。計算機網絡功能中的信息交換模塊也可以從本質上滿足煤炭擴區的通信傳輸要求，依靠所建立的信號基站，指揮中心可以第一時間獲取采煤信息。例如一些范圍較大的煤礦區需要建立多個信號站點并利用計算機網絡所形成的虛擬平臺，使煤炭機械等設備免受外界信號干擾。

3.4 在線監控功能

截至目前，煤礦的開采生產環節都依靠大型煤炭機械設備完成。如果在開采、挖掘以及運輸的過程中，機械設備出現故障，煤礦的生產效率和安全性就無法得到保障。計算機網絡功能在煤炭機械設備中的應用可以實現對煤炭機械設備的實時監控，尤其對于新出的電牽引采煤機，不僅可以實時監控機械運行狀態，還能對整個系統進行監測和保護，此功能對遠程控制有重要作用[5]。在煤炭機械設備中應用計算機網絡還可以對電壓、功率進行全自動智能化調節和控制，一旦出現問題，系統會自動上報并發出警報信號，維修人員收到信號后會第一時間趕往故障現場并及時排除故障，以免影響煤礦開采效率。此外，計算機網絡在煤炭運輸機中的應用還有火災預防報警功能，指揮中心可以實時了解現場情況，并采取有效措施及時解決突發問題，保障煤炭機械設備高效率、穩定運行。

3.5 診斷功能

隨著煤炭的需求量不斷增加，為了滿足市場需求，煤炭企業需要加快生產進程。煤炭機械設備的負荷在持續增長，而傳統的煤炭機械設備無法對自身的系統進行檢測，安全隱患和故障問題無法及時解決，這對煤炭生產安全十分不利。計算機網絡技術在煤炭機械設備中的應用可以對機械設備的具體運行情況統一分析，并建立合理的診斷系統，通過綜合分析煤炭機械設備進行統一診斷，準確判斷是否存在安全隱患或問題，并提出合理的處理方案，這對維護煤炭機械設備的安全有重要作用。

3.6 綜合調度功能

計算機網絡在煤炭機械設備中的應用可以創建科學安全的綜合調度系統，主要分為以下方面。（1）計算機底層控制系統可以對煤炭機械設備運行狀態進行監控并收集所需數據，根據分析結果實現對煤炭機械設備的全程監控和調度，確保煤炭機械設備安全運行。（2）計算機實時監測系統可以實時監測采煤質量、工作人員的工作效率以及執行狀態等是否符合規章制度，并針對所檢測的數據自動生成表格，為煤炭生產和調控提供強有力的依據。（3）綜合調度系統可以監控整個采煤過程的各個環節，對煤礦安全生產有重要意義。

4 基于網絡平臺采煤的注意事項

計算機網絡由計算機、網絡操作系統、傳輸介質以及相應的App四大部分組成，由多臺設備通過傳輸介質和軟件物理連接在一起。網絡傳輸介質可以有形體，也可以無形體，例如WiFi的傳輸介質是空氣[6]。鑒于如今的產業經濟發展對煤炭資源的需求量不斷增加，為了滿足市場需求，煤炭企業需加速生產，而計算機網絡功能在煤炭機械設備中的應用可以實現自動調控，但應注意對網絡平臺的管理，適當采取必要的措施維護網絡的穩定性，保證機械設備可以正常接收信號，并按照指令完成作業信息交換，如圖2所示。

圖2 網絡數據交換流程

為了降低網絡協議設計的復雜性，設計者并沒有將其設計成一個巨大的協議將所有通信歸總到一起，而是通過合理劃分問題，為不同模塊的問題制定解決方案，使各個環節簡易化，同時也降低了煤炭機械設備運行階段的控制難度[7]。因此，煤炭企業在引入計算機網絡功能協助煤炭機械設備控制時，應加強對網絡平臺的管理，并在規范的網絡協議下運行。

5 結語

計算機網絡所含功能眾多，而以通信網絡平臺為基礎打造的煤炭開采系統，不但減輕了工作人員的負擔，而且保障了生產安全。隨著時代的發展，煤炭產業結構不斷優化，煤炭企業應不斷升級煤炭機械設備，確保煤炭機械設備功能正常發揮。