【摘要】我國是煤炭資源的生產(chǎn)與消耗大國，隨著通信技術(shù)和自動化控制技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，高速信息通道的建立，煤礦生產(chǎn)過程通過電子監(jiān)控和信息傳輸技術(shù)進行指揮成為必要的也十分有效的指揮手段。自動化技術(shù)的設(shè)計、開發(fā)與應用對煤礦生產(chǎn)的進步帶來了新的契機，對煤礦事業(yè)有重要的影響。本文就煤礦自動化與通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢進行簡要的討論。

【關(guān)鍵詞】煤礦；自動化與通信技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；未來趨勢

從上世紀六十年代開始，我國的煤礦事業(yè)開始朝著自動化方向研究和發(fā)展，立足世界范圍內(nèi)的科學事業(yè)的高度發(fā)展，歷經(jīng)幾十年的研究與實踐，煤礦自動化控制已經(jīng)從最初的利用龐大的繼電控制器實現(xiàn)開關(guān)、閉鎖控制的階段發(fā)展到晶體管與邏輯電路為主要控制器件的階段，再到單片機的產(chǎn)生，徹底取代了傳統(tǒng)繼電器，大幅度提升了煤礦自動化控制的安全性與可靠性。新世紀，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與信息技術(shù)的升級，信息的快速傳遞與各生產(chǎn)部門的實時監(jiān)控成為煤礦控制與監(jiān)測的新發(fā)展方向，煤礦自動化的水平也上升到了新的高度。

在能源短缺，市場競爭環(huán)境越來越嚴峻的能源市場，只有通過高新技術(shù)的引入不斷提高企業(yè)的生產(chǎn)效率與經(jīng)濟效益才是提高核心競爭力，促進煤炭企業(yè)發(fā)展的根本。我國的地形地貌各異，不同地區(qū)的煤礦在開采過程中可能面對復雜的地理環(huán)境與工作環(huán)境，尤其是煤礦的安全生產(chǎn)問題日漸突出的情況下，如何在保證開采的安全性前提下做好煤礦的開采工作一直都是研究的重點。煤礦的自動化與通信技術(shù)的引進，是現(xiàn)代科技在工業(yè)生產(chǎn)中的重要體現(xiàn)，也是礦井作業(yè)合理化、生產(chǎn)自動化的要求。本文就煤礦自動化與通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢進行簡要的分析和探討。

一、煤礦自動化與通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）煤礦自動化技術(shù)的應用情況

我國的自動化技術(shù)起步比較晚，在煤炭行業(yè)中，在無人操作或者很少數(shù)的人操作的條件下，通過機器、設(shè)備等進行生產(chǎn)相關(guān)的檢測、控制與信息傳輸、處理的全面發(fā)展是上世紀90年代到本世紀初發(fā)展起來的。煤礦自動化技術(shù)的應用主要是在采煤、運輸以及相關(guān)的抽水、安全監(jiān)控等過程中。

在采煤過程中，通過數(shù)字化工業(yè)電視的應用，一方面調(diào)度中心可以對生產(chǎn)過程進行有效的監(jiān)控，同時將時事通訊數(shù)據(jù)上傳與處理，另一方面，可以利用自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)工作開始與結(jié)束時的設(shè)備（包括刮板輸送機、破碎機、轉(zhuǎn)載機及泵站等）順序啟停、閉鎖控制功能。此外，自動化控制系統(tǒng)還可以通過微機保護與監(jiān)控裝置對井上井下的配電設(shè)備進行監(jiān)測和保護，防止出現(xiàn)相關(guān)供電、配電設(shè)備的短路、斷路或者過載、漏電、欠壓等情況。開采區(qū)域的供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復雜，運行過程中受到不確定因素的影響程度大，故障排查時間長，但是作為主要工作程序的重要保障，只有對整個用電網(wǎng)絡(luò)進行有效監(jiān)控和危險預警、快速故障排查才能保證開采工作的順利進行。在綜采綜放工作面的巷道做好監(jiān)控工作可以有效解決機載信息和移動可視信息的有效快速傳輸工作。在數(shù)字化技術(shù)與自動化技術(shù)不斷升級更新的情況下，數(shù)字化的工業(yè)電視也會朝著智能化、便捷化、人性化的方向不斷改進。

在運輸過程中，可以通過自動化控制挖煤器械的機械化作業(yè)，實現(xiàn)單人或者無人操作，提高開采的效果，降低人工成本。在礦井機車的輔助運輸過程中，有軌機車的監(jiān)控系統(tǒng)相對成熟，但是無軌機車的調(diào)度與監(jiān)控仍是空白的，由于大型設(shè)備的鏟裝與運輸以及液壓支架的運輸都要依靠無軌膠輪車來完成，因而其調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的缺失會對工作效率產(chǎn)生較大的影響。此外，綜采工作面搬家的時間與國外的差距達到二十天以上。這都是需要發(fā)展和進步的地方。

在抽水的過程中（煤炭開采位置的不同，水量也不盡相同），自動化的水泵抽水可以實現(xiàn)井下高速作業(yè)，對生產(chǎn)效率的提高有重要意義。但是目前也存在水質(zhì)對泵排空閥的影響大、故障發(fā)生率高、維護難度高、單泵功率大、耗電量高且安全性差、相關(guān)技術(shù)不成熟的情況，所以在煤礦生產(chǎn)中，自動化的抽水系統(tǒng)應用并不十分廣泛。

在安全監(jiān)控的過程中，我國實現(xiàn)了從進口監(jiān)測系統(tǒng)引進到自主安全監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)應用的轉(zhuǎn)變，在各大煤礦中都有較為廣泛的應用，但是應用中也存在穩(wěn)定性與可靠性不高，抗干擾能力差的問題。

總的來說，我國的煤礦自動化技術(shù)還比較落后，自動化水平低，應用在實際生產(chǎn)中也存在時效性和可靠性的問題，解決這些問題也是進行煤礦的自動化技術(shù)升級改造的要求。

（二）煤礦的通信技術(shù)現(xiàn)狀分析

通信技術(shù)的發(fā)展與應用已經(jīng)深入到各行各業(yè)中，煤礦的日常生產(chǎn)過程中通信技術(shù)的應用也扮演著重要的角色，通信系統(tǒng)也隨著通信技術(shù)的發(fā)展不斷升級。根據(jù)通信介質(zhì)的不同，礦井中也存在有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)分別。

通信系統(tǒng)在生產(chǎn)調(diào)度中的應用比較廣泛，包括主機調(diào)度、安全隔離器調(diào)度等等。目前使用的礦用通信系統(tǒng)大都采用無線通信技術(shù)，相對而言具有無線信號覆蓋廣、使用便捷的優(yōu)點，但也存在包括信道容量小、電磁干擾大、傳輸頻率較低、信號弱、通話噪音大等問題。而且，礦用通信系統(tǒng)的調(diào)度功能尚不是十分完善，仍存在諸多的限制，要積極進行開發(fā)和研究。常見的礦用通信系統(tǒng)包括：礦用透地通信系統(tǒng)、載波通信系統(tǒng)、漏泄通信系統(tǒng)、感應通信系統(tǒng)、小靈通通信系統(tǒng)、CDMA通信系統(tǒng)等。其中礦用CDMA通信系統(tǒng)的發(fā)展前景比較看好，其不僅可以實現(xiàn)雙工通話、短消息發(fā)布、移動圖像與數(shù)據(jù)傳輸，還具有井下巷道內(nèi)無線電波覆蓋較好、區(qū)域內(nèi)同時通話數(shù)多、設(shè)備輕巧、使用不受限等優(yōu)點。

井下光纖通信也是研究前景看好的通信技術(shù)之一，井下光纖通信系統(tǒng)具有強大的抗干擾能力和防爆能力，且其具有自動化檢測功能，傳輸質(zhì)量有保障，隨著技術(shù)的發(fā)展，其傳輸能力與質(zhì)量也會不斷提高。井下光纖通信的主要問題在于使用高壓放電熔接技術(shù)時產(chǎn)生的安全隱患，因而今后的完善與發(fā)展方向就是保證單模光纖機械連接裝置不產(chǎn)生火花，損耗小，在保證安全的情況下提高性能。

二、煤炭自動化與通信技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

煤炭的自動化與通信技術(shù)的改進與完善，致力于高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)下的自動化控制系統(tǒng)的研發(fā)與應用是礦井綜合開發(fā)的發(fā)展方向。作為煤炭資源的生產(chǎn)與消耗大國，在能源危機的大環(huán)境中，只有通過技術(shù)進步與技術(shù)改革，推進煤炭生產(chǎn)過程的自動化、信息化才是綜合發(fā)展的趨勢。未來的煤炭監(jiān)控與自動化控制系統(tǒng)應該做到的是：全礦井自動化系統(tǒng)的集中控制、生產(chǎn)現(xiàn)場信息的自動化控制和集控中心的遠程控制。

全礦井自動化系統(tǒng)的集中控制是要引入先進的自動化開采與挖掘設(shè)備，在工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的支持下，實現(xiàn)采煤操作過程與相關(guān)輔助控制過程的集中管理和控制，采用先進的軟件平臺，打造地面控制中心，對各類系統(tǒng)、相關(guān)工作設(shè)備進行在線控制，對故障進行遠程診斷和處理，通過信號清晰、受干擾小的通信設(shè)備對井下人員進行要求和管理，及時下達故障處理命令，對煤炭企業(yè)的資源進行集中化管理，實現(xiàn)煤礦各個級別、各個管理層的統(tǒng)一領(lǐng)導。改變舊有的煤礦安全生產(chǎn)方式，通過企業(yè)數(shù)據(jù)庫的建立實現(xiàn)一體化控制。

生產(chǎn)現(xiàn)場信息的自動化控制是將生產(chǎn)相關(guān)的儀表信息、設(shè)備信息等高度集成，在各種科學技術(shù)高度發(fā)展的基礎(chǔ)上，對煤礦的生產(chǎn)信息進行數(shù)字化、智能化管理，利用監(jiān)控軟件和傳感器對采集到現(xiàn)場信息加以整理和分析，對礦井內(nèi)的多自動化因子進行集中式的管控，并且利用網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議對獲得的現(xiàn)場信息進行有效的連接，從而實現(xiàn)地面控制中心對生產(chǎn)設(shè)備的控制。生產(chǎn)現(xiàn)場信息的自動化的發(fā)展目標是在設(shè)定的設(shè)備系統(tǒng)自動化運行的基礎(chǔ)上實現(xiàn)礦井生產(chǎn)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化與機械化。

集控中心的遠程控制是利用中心軟件和快速通訊設(shè)備實現(xiàn)礦井自動化生產(chǎn)信息和安全信息的傳輸與控制，從而達到在線控制、遠程操作的目的。遠程控制的目的在于在生產(chǎn)故障發(fā)生的第一時間能夠準確判斷故障類型并能調(diào)派技術(shù)人員進行及時的故障排查和維修。還可以借助生產(chǎn)制造的執(zhí)行系統(tǒng)與調(diào)度系統(tǒng)進行綜合的生產(chǎn)計劃制定與問題分析，在進行決策的時候能有一手的現(xiàn)場設(shè)備、生產(chǎn)的數(shù)據(jù)資料，提高判斷與決策的準確性。

要達到上述的發(fā)展目標需要通過統(tǒng)一標準的建立、加快采掘自動化建設(shè)和軟硬件的投資實現(xiàn)。這一方面需要政府的大力支持與宏觀調(diào)控，通過對煤炭企業(yè)的積極引導和相關(guān)扶持政策的制定來支持企業(yè)的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品研發(fā)政府支持，另一方面也需要企業(yè)的積極建設(shè)，通過與相關(guān)科研機構(gòu)和高校的合作，解決生產(chǎn)運行中出現(xiàn)的問題，在現(xiàn)有情況的基礎(chǔ)上積極創(chuàng)新發(fā)展。

三、小結(jié)

將先進的自動化生產(chǎn)與控制技術(shù)、通信技術(shù)引入到煤礦的日產(chǎn)生產(chǎn)中是保證煤礦的信息流通、提高煤礦的生產(chǎn)效率、保證生產(chǎn)安全、促進煤炭生產(chǎn)企業(yè)智能化管理的重要保障。雖然我國的煤礦自動化與通信技術(shù)還比較落后，應用中也存在較多的問題，相信隨著科學技術(shù)的不斷進步，煤礦的綜合自動化水平與通信水平也能得到有效的提升和發(fā)展。

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