□ 史顯旭 內(nèi)蒙古大唐國際錫林浩特礦業(yè)有限公司

電氣自動化技術(shù)在露天煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

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［導(dǎo)讀］在現(xiàn)階段的煤礦生產(chǎn)過程中，人們對生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)帶來的經(jīng)濟效益較為重視。隨著我國國民經(jīng)濟的提升，煤礦生產(chǎn)規(guī)模不斷提升，對煤礦生產(chǎn)的效率要求隨之提高。建設(shè)數(shù)字礦山是煤礦的發(fā)展趨勢，所以，自動化技術(shù)在煤礦開采中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。通過運用自動化控制技術(shù)可以將復(fù)雜的事情簡單化，節(jié)約人工成本，提高勞動生產(chǎn)率，最終實現(xiàn)安全、高效的生產(chǎn)。本文分析了電氣自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及電氣自動化技術(shù)在露天煤礦開采中的應(yīng)用。

1、前言

目前煤礦生產(chǎn)中的電氣自動化應(yīng)用十分廣泛，而電氣自動化的應(yīng)用對于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本和提升企業(yè)的核心競爭力以及提高企業(yè)的安全綜合保障能力都有著非常重要的意義和價值，促進電氣自動化行業(yè)的發(fā)展對于煤礦企業(yè)的發(fā)展十分重要。

2、煤礦企業(yè)電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 硬件平臺方面的發(fā)展現(xiàn)狀。

對電氣自動化系統(tǒng)而言，硬件是其系統(tǒng)運行的物質(zhì)基礎(chǔ)。以前，由于生產(chǎn)廠家的不同，生產(chǎn)的設(shè)備型號不同，導(dǎo)致部分零件損壞時，整個系統(tǒng)都要更換。隨著科技的進步，硬件方面的建設(shè)也取得了一些發(fā)展。首先，在編程接口方面，其標準化基本上已經(jīng)在各大煤礦企業(yè)中得到實現(xiàn)；其次，在工控標準方面，已經(jīng)實現(xiàn)了統(tǒng)一的標準；最后，分布式通訊總線在硬件設(shè)備中得到了推廣使用。通過分布式的控制，各個模塊得以與現(xiàn)場設(shè)備連接在一起，而各個設(shè)備就成為了檢測現(xiàn)場的機器以及執(zhí)行操控指令的機器。

2.2 控制軟件方面的發(fā)展現(xiàn)狀。

控制軟件是實現(xiàn)電氣自動化生產(chǎn)的最為核心和關(guān)鍵的部分。硬件是四肢，軟件則是大腦，基于控制軟件的電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的使用，使無人值守的自動化生產(chǎn)在煤礦企業(yè)中得以實現(xiàn)了。就現(xiàn)狀而言，控制軟件在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在集中監(jiān)控、遠程監(jiān)控以及現(xiàn)場總線監(jiān)控三個方面。電氣自動化技術(shù)是軟件與硬件的完美結(jié)合，自動化技術(shù)的應(yīng)用，使得煤礦的生產(chǎn)趨于安全化、自動化、現(xiàn)代化。

3、電氣自動化技術(shù)在露天煤礦的應(yīng)用

3.1 卡車調(diào)度自動化系統(tǒng)在露天煤礦中的應(yīng)用

露天煤礦卡車自動化調(diào)度系統(tǒng)是采礦技術(shù)與計算機技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、優(yōu)化理論技術(shù)等相結(jié)合的產(chǎn)物?？ㄜ囌{(diào)度系統(tǒng)在露天煤礦中主要用于卡車運輸系統(tǒng)，傳統(tǒng)的人工調(diào)度、固定配車方法存在一定的局限性，無法實時掌握設(shè)備的位置、狀態(tài)，難以及時處理運輸過程中發(fā)生的問題。采運成本是露天煤礦重大的成本支出，怎樣降低采運成本，怎樣優(yōu)化采掘設(shè)備和運輸設(shè)備的關(guān)系，一直是露天煤礦生產(chǎn)者探究的問題。卡車調(diào)度自動化系統(tǒng)的出現(xiàn)，是現(xiàn)階段對這個問題的一個解決方法，它可以優(yōu)化卡車的運輸路線，降低總運輸功率和采裝運輸設(shè)備的等待時間，實時應(yīng)對各種原因?qū)е虏荒茏鳂I(yè)的情況，減少生產(chǎn)運輸環(huán)節(jié)不必要的空跑和消耗，有效提高采裝與運輸效率。

卡車調(diào)度系統(tǒng)主要功能就是通過對露天礦采運設(shè)備的位置、狀態(tài)、物料等信息的采集，實現(xiàn)對卡車、電鏟等設(shè)備運行的實時跟蹤與顯示。首先由車載終端設(shè)備上的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集車輛的地理坐標、時間等信息，經(jīng)過中央處理器處理之后由無線通信模塊發(fā)送到無線通信網(wǎng)上，監(jiān)控中心把各個車載終端傳來的車輛位置數(shù)據(jù)顯示在電子地圖上。同時監(jiān)控中心把與車輛現(xiàn)所在位置相關(guān)的地理信息傳送給車載終端，在車載終端的顯示屏上顯示。司機可以在駕駛室的顯示屏上看出本車與其他車輛的位置、滿載與空載等狀態(tài)，也可以顯示采掘設(shè)備的工作或空閑狀態(tài)。防碰撞摸塊可以取得自車的位置信息，也可以接受周圍車輛的信息，然后計算出本車與周圍其他車輛的距離，并在顯示屏上顯示。對可能發(fā)生的危險用語音提示。

根據(jù)露天礦自身的實際生產(chǎn)模式及管理經(jīng)驗，可以對卡車調(diào)度系統(tǒng)自動計量處理邏輯進行設(shè)計，符合實際生產(chǎn)需求，經(jīng)過設(shè)計調(diào)整，理論上自動計量準確率能達到100%，但目前由于卡車智能調(diào)度系統(tǒng)對生產(chǎn)管理人員、調(diào)度員、司機等都是一個新生事物，對于熟練掌握應(yīng)用需要有一個逐漸過渡的過程，受此影響目前產(chǎn)量統(tǒng)計誤差在1%左右。

（接上頁）優(yōu)化調(diào)度作為整個卡車智能調(diào)度系統(tǒng)的核心，以車流規(guī)劃為基礎(chǔ)的“基于目標產(chǎn)量完成度+當(dāng)前車流飽和度”、“最早裝完車法”、“電鏟失衡調(diào)整法”等多種優(yōu)化調(diào)度算法的實現(xiàn)，實現(xiàn)了產(chǎn)量最大化、設(shè)備效率最大化。優(yōu)化調(diào)度根據(jù)礦區(qū)道路信息、各工程區(qū)域信息、相關(guān)設(shè)備信息，對所有卡車的全部可能調(diào)度方案進行優(yōu)化運算，以最佳方案分派卡車以實現(xiàn)最高生產(chǎn)率。根據(jù)當(dāng)班生產(chǎn)計劃完成情況及生產(chǎn)實際情況采用車流規(guī)劃方法隨時對工作的車鏟匹配提出建議。

系統(tǒng)實現(xiàn)超速報警、駛離指定路段報警、非排卸點卸車報警、無故停車超時報警等多種報警方式，車載終端向司機報警并向調(diào)度中心報告，系統(tǒng)自動記錄報警位置、次數(shù)及時間，對安全行駛起到促進與警示作用。

3.2.安全監(jiān)控自動化系統(tǒng)在露天煤礦中的應(yīng)用

安全是煤礦生產(chǎn)的首要前提，一旦發(fā)生事故，后果不堪設(shè)想，煤礦事故的嚴重后果引起了人們對煤礦生產(chǎn)的反思，加強煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的自動化，能夠有效防止各種安全事故，避免相關(guān)操作人員的生命及財產(chǎn)安全的威脅。想要防止煤礦生產(chǎn)中的安全事故發(fā)生，很大程度上依靠于對于各種數(shù)據(jù)的及時監(jiān)控和預(yù)報。只有及時的監(jiān)控和預(yù)報，才能實現(xiàn)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的自動化。

（接上頁）皮帶運輸系統(tǒng)是露天煤礦生產(chǎn)不可或缺的一部分，采出的煤由運輸設(shè)備運送到一次破碎站，經(jīng)過破碎后由皮帶運輸機送至不同的煤倉或是二次破碎站。運輸過程中，皮帶可能發(fā)生打滑、斷帶、跑偏等故障，嚴重的可導(dǎo)致人員傷亡、企業(yè)停產(chǎn)。由于運輸距離長，完全由人工監(jiān)控是不可能實現(xiàn)的。安全監(jiān)控自動化系統(tǒng)的出現(xiàn)成功的解決了這個問題。監(jiān)控自動化系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)矩傳感器，中央處理器及計算機共同組成，中央處理器接收傳感器傳遞的測量信號，與設(shè)定值進行比較，最后再送到上位機，由上位機進行圖形和數(shù)據(jù)的顯示。輸出結(jié)果傳送給執(zhí)行機構(gòu)，控制執(zhí)行機構(gòu)的動作。當(dāng)皮帶運輸設(shè)備出現(xiàn)故障時，控制執(zhí)行機構(gòu)會立即發(fā)出制動命令。故障在可控的范圍內(nèi)，及時排除故障，既保證了人身安全，又不影響企業(yè)的生產(chǎn)。

4、結(jié)束語

數(shù)字礦山是基于信息數(shù)字化、管理控制一體化、決策處理集成化為一體，將當(dāng)今的采礦科學(xué)、信息科學(xué)、人工智能、計算機技術(shù)、3S技術(shù)發(fā)展高度結(jié)合產(chǎn)物。要實現(xiàn)數(shù)字礦山，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用是重要的一步，電氣自動化技術(shù)能對煤礦的生產(chǎn)環(huán)境進行有效的改善，能使煤礦員工脫離苦臟累險的工作環(huán)境，能夠有效提高生產(chǎn)效率，是煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的重要保證。

［1］王永坤.電氣自動化控制技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用探討［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，（15）.

［2］馬珍.煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計［J］.中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2014，08（09）：215-216.

［3］房付玉.電氣自動化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，02（23）：242-243.