煤礦機電運輸系統中自動化技術的應用分析

＊申 超

（陜西彬長胡家河礦業有限公司 陜西 713600）

引言

在自動化技術與煤礦產業緊密結合的今天，自動化技術的應用與發展對煤礦產業的發展有極其深遠的影響。機電運輸是煤礦生產的重要環節，分為人工和自動化兩種控制模式。由于人工控制機電運輸的方式存在質量低、安全性差、低效率等問題，因此急需利用自動化技術代替人工，從而走出人工機電運輸控制的困境。本文試圖探究煤礦機電運輸系統中自動化技術的應用，旨在提高煤礦管理層對自動化技術應用價值的重視，從而推動煤礦機電運輸系統與自動化技術的有機結合。

1.自動化技術在煤礦機電運輸系統中的應用價值

(1)提高煤礦機電運輸質量

作為煤礦生產的重要環節，機電運輸企業要格外注重機電運輸質量，而自動化技術與煤礦機電運輸系統的結合為煤礦機電運輸質量提高提供了有效途徑。一方面，煤礦機電系統應用自動化技術可以全面提高每個運輸環節的質量。利用自動化技術不僅能夠實現精準運輸，而且可以對運輸方案進行優化，從而選擇最佳的煤礦運輸策略，提高運輸的質量。另一方面，使用自動化技術能夠消除人為控制帶來的空間、時間、體力、控制水平等問題，有效減少煤礦機電運輸過程中的阻礙。與此同時，采用自動化技術可以充分降低煤礦機電運輸的故障率[1]。

(2)提升煤礦機電運輸系統效率

自動化技術在煤礦機電運輸系統中的應用可以提升煤礦機電運輸效率。其一，自動化技術提升了煤礦機電運輸管理效率。以自動化技術為核心的煤礦機電運輸系統改變了傳統人為管理的模式，對于煤礦運輸的需求反饋更加迅速，大幅提高了煤礦機電運輸的管理效率。其二，自動化技術具有提升煤礦機電運輸故障處理效率的優勢。在應用自動化技術之前，煤礦機電運輸系統的故障識別、故障檢驗、故障處理以及設備維護均需要派遣專業人員進行人工處理。而應用自動化技術后，可以利用自動化設備對故障進行快速處理，為煤礦機電運輸系統的穩定運行提供保障[2]。

(3)增強煤礦機電運輸安全性

隨著自動化技術在煤礦運輸系統中的應用，煤礦的管理者可以對煤礦運輸的實時環境有客觀的認識，便于管理者制定煤礦運輸安全決策并且實施各種安全措施。在安全管理方面，自動化技術代替了傳統人工，有效降低人工安全管理事故率，為煤礦機電運輸的安全提供有效保障。另外，應用自動化技術后機電運輸設備的運行更加穩定與持續，有助于減少安全隱患[3]。

(4)有效降低煤礦運輸成本

一方面，應用自動化技術后，節約了大部分機電運輸系統的人力成本。盡管自動化煤礦機電系統的搭建成本較高，但是從長遠角度看，應用自動化技術后煤礦機電系統的人力運輸成本被充分降低，提高了煤礦機電運輸的經濟效益。另一方面，利用自動化技術可以實現對煤礦機電運輸系統的周期性巡檢，解決了傳統人工巡檢效率低、時效性差、管理滯后的問題，也避免因運輸設備檢修不及時而造成的設備維護成本過高問題。

2.煤礦機電運輸系統中的自動化技術

(1)自動化運輸技術

通常情況下，煤炭運輸主要采取傳送帶或鐵軌運輸兩類。就上述兩類方式的特性而言，傳送帶的整體效率較高，單位時間內的運輸量遠超鐵軌運輸，因此多數礦井均采用傳送帶。以傳送帶配合多臺傳感器與控制單元構成的自動化傳送設備成為礦井運輸的主要模式，使用在地表上傳送帶運輸機控制終端可實現自動化控制。利用自動化技術不僅使得傳送帶的控制更加精準，而且有利于傳送帶的穩定運行，全面提高煤礦機電運輸的質量。

(2)自動化供電技術

煤礦機電運輸系統的運轉需要充沛的電力支持。與此同時，針對不同的煤礦機電運輸需求也要采用不同的供電技術。自動化供電技術的使用解決了煤礦機電運輸電力需求難以滿足的問題。使用自動化技術可以制定出不同的煤礦機電運輸供電方案。管理人員可以根據煤礦的需求對自動化供電系統發出指令，從而控制自動化供電系統改變供電模式。在很大程度上保證了供電的可靠性與連續性，彌補了傳統人工配電存在的缺陷和不足。

(3)自動化通風技術

由于煤礦開采對于空氣環境有較高的要求，要持續進行井下通風，確保井下的氧氣濃度不低于人工作業最低需求。因此，要對井下的氧氣濃度進行實時監測，在氧氣濃度過低時逐漸加大通風力度，防止出現氧氣過低的情況出現。自動化通風技術的使用可以有效提高煤礦的通風質量。利用自動化氧氣濃度監測技術可以將實時的數據反饋至管理中心，為落實井下通風措施奠定了數據基礎。

(4)自動化視頻監測技術

煤礦的開采和運輸主要集中在井下，在出現煤礦運輸故障時如果不能及時確定故障位置，則不利于煤礦運輸系統的正常運轉。在此背景下，自動化視頻監測技術的應用價值凸顯。通過自動化視頻監測技術在井上便可對井下的實時情況進行持續監測。一旦出現煤礦運輸故障，便可以在第一時間調取故障附近的監控錄像，并逐漸縮小故障范圍，直至確定故障位置[4]。

3.煤礦機電運輸系統中的自動化技術應用

(1)基于PLC技術的自動化運輸控制系統

在煤礦開采過程中需要用自動化技術將煤炭資源運送至指定位置，此時需要使用基于PLC技術的自動化運輸控制系統。PLC是可編程控制器的縮寫，利用PLC技術可以實現自動化運輸設備的控制與通信。基于PLC技術的自動化運輸控制系統如圖1所示。

圖1 基于PLC技術的煤礦自動化運輸控制系統結構示意圖

如圖1所示，控制模塊為PLC（可編程控制器），接收到控制指令后則發出脈沖指令，控制電機的運動狀態。電機模塊主要由各類型的電機組成，同時PLC可以對電機的速度信息進行采集，從而對電機的運動狀態進行合理調節。定位模塊則由自動定位裝置組成，能夠將煤炭資源的運送信息反饋至PLC。基于PLC技術的煤礦自動化運輸控制系統解決了傳統人工控制時效性差、控制不規范、控制能力不足等問題，全面提高了煤礦運輸的質量與效率[5]。

(2)煤礦提升機變頻調速系統

煤礦提升機變頻調速系統結構如圖2所示，煤礦提升機變頻調速系統主要有兩方面的調節功能。其一，電壓穩定功能。變頻調速裝置能夠將礦井電網電壓控制在380～10kV的范圍內，有效避免礦井電網電壓波動過大對煤礦提升機運行的影響。利用變頻調速裝置可以為交流電動機的連續、穩定運行提供有效保障。其二，直流制動的作用。提升機配用變頻器，直流制動功能對系統的安全運行起重要作用。當重車在井簡中間停車時，變頻器由高速平滑地降到低速，隨之施加一直流制動信號使絞車停止，當機械制動起作用后方可去掉直流制動信號，使重車靠機械抱閘的作用停在中間。啟動時，先對電機施加一直流制動信號，當檢測到機械抱閘打開時，方可去掉直流制動信號，加上啟動電壓，絞車轉動。機械抱閘抱緊狀態一直在變頻器檢測下，一旦機械抱閘打開，馬上給電機施加直流制動信號，確保重車不會下滑[6]。

圖2 煤礦提升機變頻調速系統

(3)自動化煤礦運輸安全監測網絡系統

利用自動化技術可以實現對煤礦運輸整體流程的周期性巡檢，能及時發現問題。自動化煤礦運輸安全監測網絡可以準確定位出現安全問題的運輸環節并將具體的位置信息第一時間傳送至控制中心，有利于降低安全事故的影響。自動化煤礦運輸安全監測網絡系統結構如圖3所示。

圖3 自動化煤礦運輸安全網絡監測系統

如圖3所示，自動化煤礦運輸安全網絡監測系統共分為兩個組成部分，分別為視頻模塊以及控制模塊。視頻模塊主要由數據服務器、數據存儲器、管理服務器、視頻解碼器、煤礦局域網和監控屏幕組成。數據服務器、數據存儲器、管理服務器、視頻解碼器和監控屏幕都是在煤礦局域網的支持下工作。當采集到視頻數據后利用視頻模塊對視頻進行解碼，并且展現在控制屏幕上[7]。

(4)基于大數據技術的自動化煤礦運輸決策系統

對于煤礦管理者而言，如何制定符合高質量、高效率與高安全性的煤礦運輸方案已然成為其工作的核心所在，而大數據技術與自動化技術的應用為煤礦管理者提供了煤礦運輸的科學決策工具。基于大數據技術的自動化煤礦運輸決策系統結構如圖4所示。

圖4 基于大數據技術的自動化煤礦運輸決策系統

如圖4所示，機電運輸系統的運行數據由自動化數據采集裝置進行收集。隨后，采集到的數據則傳輸至大數據中心進行存儲和分析。分析好的數據則從大數據中心傳送至PC終端，煤礦管理者則可以在PC終端上查閱煤礦機電運輸的數據分析結果。最終，由煤礦管理者結合相關數據做出運輸決策，并基于運輸決策對機電運輸系統的工作模式進行調整[8]。

4.結語

隨著自動化技術與煤礦生產的有機結合，越來越多的自動化技術應用在煤礦機電運輸環節當中。自動化技術的應用解決了煤礦機電運輸系統安全性不足、效率過低、無法實施監測煤礦運輸過程等問題，并且借助自動化技術實現對煤礦機電運輸模式的科學規劃，為煤礦運輸系統的管理與運營提供更有價值的決策信息。煤礦管理者要充分重視自動化技術的積極影響，持續進行煤礦機電運輸領域的自動化技術研發，利用自動化技術全面提升煤礦機電運輸系統運行的安全性。