吳永新，胡佳宏

(1.湖北鐵道運輸職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.武漢乾峯智能科技有限公司，湖北 武漢 430070)

0 引 言

在礦山開采生產(chǎn)中，所需機(jī)械設(shè)備通常包括掘進(jìn)機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶運輸機(jī)、轉(zhuǎn)鉆機(jī)等多種類型，這些設(shè)備雖然能夠大大提高礦山開采的生產(chǎn)效率，為安全生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)提供重要支持，但在設(shè)備數(shù)量較多的情況下，管理起來也同樣會比較困難，而依托電氣設(shè)備自動化調(diào)度技術(shù)，對各類礦山機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動化調(diào)度，則可以使礦山生產(chǎn)中的設(shè)備管理問題得到有效解決，從實際生產(chǎn)需求出發(fā)，按程序?qū)Ω黝愲姎庠O(shè)備進(jìn)行合理管控。

1 礦山機(jī)械電氣設(shè)備自動化調(diào)度的重要意義

1.1 提高礦山開采生產(chǎn)效率

礦山開采的生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣，對于機(jī)械設(shè)備應(yīng)用的限制相對較大，即便能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)，其整體生產(chǎn)效率也同樣會顯得有所不足。而在電氣設(shè)備自動化調(diào)度技術(shù)的支持下，礦山企業(yè)則能夠結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)、水文等各方面的數(shù)據(jù)資料，將礦床模型構(gòu)建起來，為井下測量、礦山設(shè)計、生產(chǎn)進(jìn)度安排、參數(shù)優(yōu)化等工作提供支持，同時根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度安排及生產(chǎn)情況的實時變化，對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行靈活、系統(tǒng)的運行調(diào)度，使設(shè)備運行能夠生產(chǎn)需求相適應(yīng)，并將設(shè)備性能最大化發(fā)揮出來，最終實現(xiàn)礦山開采生產(chǎn)效率的顯著提升。

1.2 保證礦山開采生產(chǎn)安全

除了對機(jī)械設(shè)備應(yīng)用的限制外，惡劣的礦山開采生產(chǎn)環(huán)境還會給礦山企業(yè)帶來各種各樣的生產(chǎn)安全隱患，直接威脅到工人的身體健康與生命安全。而對于電氣設(shè)備自動化調(diào)度技術(shù)的應(yīng)用，則能夠?qū)鹘y(tǒng)的電氣設(shè)備人工操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊倏啬Ｊ?，減少井下等危險區(qū)域?qū)θ肆Φ男枨?，使礦山開采生產(chǎn)的安全性得到顯著提升。另外，面向礦山開采生產(chǎn)的自動化調(diào)度系統(tǒng)還能夠在監(jiān)測電氣設(shè)備的同時，對設(shè)備所在生產(chǎn)空間的各種信息進(jìn)行采集，并通過數(shù)據(jù)信息分析來及時發(fā)現(xiàn)、化解安全隱患，這對于礦山開采生產(chǎn)安全性的提升同樣能夠起到很大促進(jìn)作用。

2 礦山機(jī)械電氣設(shè)備自動化調(diào)度的技術(shù)措施

2.1 構(gòu)建自動化調(diào)度系統(tǒng)

對于礦山企業(yè)來說，要想實現(xiàn)對礦山機(jī)械中電氣設(shè)備的自動化調(diào)度，首先就必須要以自動化控制技術(shù)為基礎(chǔ)，將面向礦山開采生產(chǎn)實際的自動化調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)建起來，見圖1。同時，由系統(tǒng)根據(jù)礦山開采生產(chǎn)具體情況，進(jìn)行設(shè)備啟閉、設(shè)備故障維修、通風(fēng)優(yōu)化等方面的自動、合理調(diào)度，使電氣設(shè)備管理能夠更具有效性。從整體上來看，自動化調(diào)度系統(tǒng)可分為信息集成層與管理決策層兩部分，其中信息集成層是指借助井下視頻監(jiān)控及安裝在機(jī)械設(shè)備上等各處的傳感器，對電氣設(shè)備運行狀態(tài)、礦井下方通風(fēng)狀況等礦山開采生產(chǎn)信息進(jìn)行全面采集，并經(jīng)過統(tǒng)一傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺傳輸給系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動整合有關(guān)信息，完成信息處理、信息挖掘、信息融合等工作，之后還要將經(jīng)過處理的生產(chǎn)信息存儲到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫中，在專門的軟件平臺上借助圖表等形式進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，為電氣設(shè)備的自動化調(diào)度提供支持。而管理決策層則需要借助自動化調(diào)動系統(tǒng)的生產(chǎn)監(jiān)控調(diào)度指揮、設(shè)備動態(tài)管理、安全生產(chǎn)態(tài)勢評估等功能模塊，由系統(tǒng)快速做出具體的自動化調(diào)度決策，并向有關(guān)機(jī)械設(shè)備發(fā)出相應(yīng)控制指令，使設(shè)備調(diào)度的合理性、及時性能夠得到保證。

2.2 合理設(shè)計調(diào)度模式

在礦山開采生產(chǎn)中，由于電氣設(shè)備調(diào)度需要應(yīng)對復(fù)雜多樣的生產(chǎn)情況，不同生產(chǎn)情況下對電氣設(shè)備運行的要求也會有所不同，因此要想實現(xiàn)對礦山機(jī)械電氣設(shè)備的自動化調(diào)度，同樣還需以自動化調(diào)度系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對面向不同生產(chǎn)情況的多種調(diào)度模式進(jìn)行合理設(shè)計，使其電氣設(shè)備自動化調(diào)度能夠更加靈活、更具針對性。一般來說，礦山開采生產(chǎn)中的電氣設(shè)備調(diào)度模式主要包括供電模式、保護(hù)模式、操控模式、啟動模式以及停車模式幾種。其中供電模式需要以各類電氣設(shè)備的電氣原理圖、電氣安裝接線圖、電氣元件布置圖等為依據(jù)，由系統(tǒng)結(jié)合礦區(qū)要求現(xiàn)來對供電回路電源值進(jìn)行合理選擇(如交流AC380 V、交流220 V、直流24 V等)，使電氣供電回路的安全系數(shù)能夠得到保證。保護(hù)模式主要是指由系統(tǒng)密切監(jiān)測電氣設(shè)備運行狀態(tài)，之后由系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備工作狀態(tài)來操控熔斷器、熱繼電器、失壓線圈等保護(hù)裝置，對交流220 V、直流24 V等工作電源下的電氣設(shè)備與線路進(jìn)行全面保護(hù)，以免其出現(xiàn)過載、短路等故障問題。操控模式屬于電氣設(shè)備自動化調(diào)度的備選方案，是指在電氣設(shè)備的安裝、調(diào)試階段，或是當(dāng)自動化調(diào)度系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，啟動控制線路中預(yù)先設(shè)置的手動環(huán)節(jié)，由有關(guān)技術(shù)人員對各種電氣設(shè)備進(jìn)行手動控制，或是對手動控制模式及自動控制模式進(jìn)行靈活轉(zhuǎn)換，以便于將設(shè)備調(diào)控至最佳工作狀態(tài)，并盡可能降低自動化調(diào)度系統(tǒng)異常的影響。

圖1 面向礦山開采生產(chǎn)的自動化調(diào)度系統(tǒng)Fig.1 Automatic dispatching system for mining

2.3 明確整體調(diào)度規(guī)劃

在礦山開采生產(chǎn)中，對于電氣設(shè)備的自動化調(diào)度不僅需要考慮到實際生產(chǎn)需求及設(shè)備功能作用，同時還需要面向整個生產(chǎn)流程，制定出各類電氣設(shè)備的整體調(diào)度規(guī)劃，使不同電氣設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同配合，并在生產(chǎn)過程中發(fā)揮出更大作用。例如在煤礦開采生產(chǎn)中，就需要由自動化調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)皮帶運輸機(jī)等井下運輸設(shè)備的性能，對整個運輸系統(tǒng)的煤炭運輸能力進(jìn)行綜合評估，之后再以運輸系統(tǒng)的實際運輸能力為標(biāo)準(zhǔn)，對掘進(jìn)機(jī)、刨煤機(jī)、破碎機(jī)等機(jī)械設(shè)備的運行效率進(jìn)行控制，以免因運輸能力與采掘能力不匹配而影響正常生產(chǎn)，導(dǎo)致井下已開采煤炭持續(xù)堆積、采掘設(shè)備浪費能源等問題。

2.4 加強(qiáng)設(shè)備故障監(jiān)測

從目前來看，自動化調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)備故障監(jiān)測模塊主要可分為故障判斷與故障處理兩部分，其中故障判斷是由系統(tǒng)整合各處視頻監(jiān)控設(shè)備、傳感器所上傳的數(shù)據(jù)信息及影響，并借助視覺識別技術(shù)等技術(shù)手段展開綜合處理，明確各電氣設(shè)備的實時運行數(shù)據(jù)，之后再對設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)與設(shè)備正常狀態(tài)下運行數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，以準(zhǔn)確判斷出設(shè)備運行狀態(tài)是否異常。而故障處理則是在判斷設(shè)備出現(xiàn)故障、運行嚴(yán)重異常后，及時采取切斷設(shè)備電源、停止設(shè)備運行等處理措施，同時由系統(tǒng)對異常運行數(shù)據(jù)進(jìn)行自動分析，確定故障位置、大致故障原因等信息，為設(shè)備故障的維修處理提供重要參考。

3 結(jié) 語

對于礦山機(jī)械中電氣設(shè)備的自動化調(diào)度，雖然能夠為礦山開采生產(chǎn)的效率、安全性提升起到很大幫助，但要想真正實現(xiàn)對電氣設(shè)備的自動化調(diào)度，仍然需要對自動化調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)建、設(shè)備調(diào)度模式設(shè)計、整體調(diào)度規(guī)劃、設(shè)備故障監(jiān)測等方面的技術(shù)措施進(jìn)行合理運用。