黃瑩 徐可 萬思辰

摘? ?要：為了充分發(fā)揮遠(yuǎn)程控制技術(shù)的優(yōu)勢、提升井下作業(yè)效率、保證井下作業(yè)的安全性，文章對井下機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。首先，簡述了井下機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制具有突破時空限制、保護(hù)作業(yè)人員安全、精準(zhǔn)調(diào)控設(shè)備等優(yōu)勢。然后，結(jié)合實例詳細(xì)闡述了可編程邏輯控制器（PLC）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網(wǎng)在機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：井下機(jī)電設(shè)備;遠(yuǎn)程控制技術(shù);應(yīng)用

井下機(jī)電設(shè)備包括煤礦挖掘、運(yùn)輸、起重、發(fā)電等設(shè)備。隨著我國煤炭行業(yè)的迅速發(fā)展，井下機(jī)電設(shè)備開始逐漸向智能化、大型化方向發(fā)展。尤其是可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，也被應(yīng)用到了井下機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制設(shè)計中，且發(fā)揮出了顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，使得機(jī)電設(shè)備的智能化、自動化水平得到了有效提升。

1? ? 井下機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制優(yōu)勢

機(jī)電設(shè)備是井下作業(yè)的重要工具，對井下作業(yè)的連續(xù)性、高效性、安全性影響非常大。傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備多是人為操控，根本無法適應(yīng)復(fù)雜的井下作業(yè)環(huán)境，且不夠高效，非常不利于作業(yè)效率的提升。最重要的是，無法保證作業(yè)安全，很容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，威脅人們的生命和財產(chǎn)安全。因此，有關(guān)機(jī)電設(shè)備的研究越來越受到人們的重視?，F(xiàn)如今，智能機(jī)電設(shè)備已經(jīng)被應(yīng)用到了實際生產(chǎn)中。尤其是遠(yuǎn)程控制技術(shù)，凸顯了以下應(yīng)用優(yōu)勢。

（1）突破了管理主體、機(jī)電設(shè)備間的時空限制，提升了機(jī)電設(shè)備管控水平。管理人員只要通過控制系統(tǒng)就可以實現(xiàn)對所有機(jī)電設(shè)備的統(tǒng)一調(diào)度、管控。

（2）可保護(hù)作業(yè)人員的安全。通過遠(yuǎn)程調(diào)控機(jī)電設(shè)備，可免去作業(yè)人員深入井下調(diào)控設(shè)備的步驟，降低井下作業(yè)的危險;可提前分析、預(yù)測、判斷設(shè)備故障以及作業(yè)環(huán)境變化，進(jìn)一步減少安全事故的發(fā)生。

（3）可精準(zhǔn)調(diào)控設(shè)備。傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備操作方式對作業(yè)人員工作經(jīng)驗的依賴性比較大，很難實現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的精準(zhǔn)調(diào)控。但是通過控制系統(tǒng)可下達(dá)精準(zhǔn)的調(diào)控指令，保證機(jī)電設(shè)備的精準(zhǔn)作業(yè)。

2? ? 井下機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制技術(shù)應(yīng)用分析

2.1? GIS遠(yuǎn)程控制技術(shù)

GIS是一種特定的空間信息系統(tǒng)。依托計算機(jī)軟、硬件，通過GIS可對空間中的地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、運(yùn)算、分析、顯示。將其應(yīng)用于井下機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程控制中，可以對井下地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，為井下作業(yè)決策提供數(shù)據(jù)參考。

以基于GIS的井底車場礦車高精度定位系統(tǒng)為例，利用GIS技術(shù)的實時動態(tài)定位、ZigBee技術(shù)的短距離信息傳輸功能，可有效解決井下人員、車輛定位不精準(zhǔn)的問題，實時反映井下人員、車輛位置，確保管理人員能及時制定工作安排、救援調(diào)度計劃，從而進(jìn)一步提升井下作業(yè)的安全性、可靠性。該系統(tǒng)包括總控主機(jī)、路由器、中轉(zhuǎn)器、移動節(jié)點和電子標(biāo)簽。其中，總控主機(jī)包含GIS軟件，可存儲信息、數(shù)據(jù)，還包括網(wǎng)絡(luò)模塊，可與路由器通信連接。在該系統(tǒng)中主要采用PC主機(jī)作為總控主機(jī);路由器的主要作用是與各中轉(zhuǎn)器進(jìn)行通信連接，并將總控主機(jī)通信信息傳輸?shù)礁髀酚善髦?。該系統(tǒng)采用的是ZigBee路由器。中轉(zhuǎn)器的作用是與井下移動節(jié)點進(jìn)行通信連接。該系統(tǒng)采用的是ZigBee協(xié)議的中繼器，移動節(jié)點被設(shè)置在礦車上，可與中轉(zhuǎn)器進(jìn)行通信連接，且能讀取電子標(biāo)簽信息，具體采用的是公開號CN207366734U中國專利改進(jìn)的移動節(jié)點420。電子標(biāo)簽的作用是記錄軌道信息，具體采用的是電子標(biāo)簽610。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

在一般情況下，該系統(tǒng)的工作流程是：移動節(jié)點通過PLC預(yù)先設(shè)定的程序定時向中線器發(fā)送信號，中轉(zhuǎn)器將其轉(zhuǎn)送到路由器，再由路由器送入PC主機(jī)。這時PC主機(jī)就會依據(jù)信號強(qiáng)度、GIS軟件提供的地理信息計算移動節(jié)點位置，進(jìn)而確定礦車位置。若是在緊急調(diào)度、緊急救援等作業(yè)中需要精確定位時，PC主機(jī)會通過路由器向中轉(zhuǎn)器發(fā)送定位指令。這時中轉(zhuǎn)器會再將信號傳送到移動節(jié)點。移動節(jié)點的無限模塊接收信號后，會利用PLC模塊進(jìn)行解析，并使讀寫器產(chǎn)生讀寫信號，完成附件電子標(biāo)簽的讀取。然后，信號就會沿著原路返回到總控主機(jī)，并結(jié)合GIS軟件進(jìn)行精準(zhǔn)定位。顯然，與以往的依靠信號強(qiáng)度進(jìn)行定位的方式相比，這種定位方式精度更高，且不易受到外界環(huán)境的影響。最重要的是，可以通過多次讀取電子標(biāo)簽信息判斷礦車的行駛速度。由此可見，將GIS遠(yuǎn)程控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電設(shè)備中可以為管理人員提供更加精準(zhǔn)的定位信息，方便井下日常作業(yè)、救援工作的開展。

2.2? PLC遠(yuǎn)程控制技術(shù)

PLC具有操作性強(qiáng)、抗干擾、成本低等特點，是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。在我國工業(yè)發(fā)展的帶動下，PLC控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。尤其在礦井機(jī)電設(shè)備中更是得到了廣泛應(yīng)用。PLC遠(yuǎn)程控制可應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備故障檢測控制、提升機(jī)速度自動控制、機(jī)電設(shè)備行程位置控制、制動回路控制、監(jiān)視系統(tǒng)控制等中。本研究重點介紹了一種基于PLC的架空乘人裝置智能化系統(tǒng)。

該系統(tǒng)包括猴車、總控主機(jī)、站點控制盒3個部分。其中，總控主機(jī)上安裝了GIS軟件;猴車包括捕繩器，捕繩器上固定了吊軸，吊軸上分別固定了手柄桿、坐墊箱、搭腳桿;站點控制盒與主板上的藍(lán)牙通信模塊讀取電子標(biāo)簽信息，且能通過主板上的遠(yuǎn)距離無線電（Long Range Radio，LORA）無線模塊對總控主機(jī)反饋識別的電子標(biāo)簽信息。這樣可充分利用GIS技術(shù)對乘車人員進(jìn)行連續(xù)定位，實時掌握乘車人員的位置。利用PLC技術(shù)對電機(jī)進(jìn)行管理，提高井下作業(yè)效率。此外，該系統(tǒng)還具有以下優(yōu)勢。

（1）可使乘車人員在距架空乘人裝置絞盤的安全距離智能停車并發(fā)出語音提示，提醒乘車人員下車。