郭 靖

（國家能源集團(tuán)神東煤炭分公司上灣煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209）

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個較為復(fù)雜的組合網(wǎng)，按照不同的屬性和特點(diǎn)進(jìn)行分類。隨著科技時代的來臨，一些大型煤炭機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用范圍也越來越廣。因此，煤炭企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對煤炭機(jī)械的監(jiān)控和管理。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在煤炭機(jī)械中的應(yīng)用可以增加許多功能，如信息交換、在線監(jiān)控以及綜合調(diào)度等，進(jìn)一步保障生產(chǎn)安全。煤炭是社會生產(chǎn)的重要能源，科學(xué)合理地開采地下礦物資源可以促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

1 常用的煤炭機(jī)械設(shè)備

早期，煤礦開采解決了我國能源缺乏的危機(jī)，為自然資源供應(yīng)鏈的運(yùn)行提供了保障。為了降低能源問題對經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成的不良影響，改革開放后，我國研發(fā)出大型煤礦機(jī)械設(shè)備取代人工操作，成為采煤的關(guān)鍵設(shè)備，不僅使傳統(tǒng)的采煤問題得到了改善，采煤效率也得到了提升[1]。從本質(zhì)上劃分，煤礦開采可以分為井工煤礦開采和露天煤礦開采，形成了由地表到地下的挖掘模式，所需機(jī)械設(shè)備分別有：（1）露天采礦所需機(jī)械設(shè)備通常為液壓挖掘機(jī)、電鏟，偶爾也需要裝載機(jī)的協(xié)助來提升采煤效率。（2）井下采礦所需設(shè)備為刮板運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)、液壓支架以及挖進(jìn)機(jī)，作業(yè)體系基本為“三機(jī)一架”，可以挖掘深處的礦井并傳輸至地面，實(shí)地運(yùn)輸，最后配合裝載機(jī)完成機(jī)械采礦作業(yè)。

2 煤炭機(jī)械的缺陷及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能的必要性分析

2.1 煤炭機(jī)械的缺陷

2.1.1 操作問題

采煤人員在操作設(shè)備的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)拒動、誤觸等現(xiàn)象，事先編制好的程序代碼無法按照規(guī)范執(zhí)行，削弱了煤炭機(jī)械設(shè)備的功能。例如，在露天開采中，工作人員如果在液壓挖掘機(jī)與電鏟工作期間下達(dá)了其他指令，設(shè)備會不接受

指令或者接受指令極慢，整體靈活性降低，機(jī)械生產(chǎn)效率無法得到保障。此外，還有部分工作人員由于缺乏相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)，可能會因?yàn)閷?shí)際操作不當(dāng)導(dǎo)致機(jī)械故障。

2.1.2 故障問題

由于煤炭機(jī)械當(dāng)前并沒有完全實(shí)現(xiàn)自動化，而人工操作的失誤引起了眾多故障，導(dǎo)致生產(chǎn)流程無法順利完成。目前，我國的露天礦產(chǎn)資源基本已經(jīng)開采完，剩余大量煤炭資源均在地下礦井中，需要下井開采，所以對煤炭機(jī)械設(shè)備各部分的要求都很高。部分煤炭機(jī)械在完成地下開采任務(wù)的過程中容易發(fā)生故障，而機(jī)械設(shè)備負(fù)荷運(yùn)行和電氣控制系統(tǒng)調(diào)配不穩(wěn)定使故障的發(fā)生率大大提升[2]。

2.1.3 調(diào)控問題

煤炭企業(yè)的調(diào)控模式大部分為短距離位置，而地下礦井開采模式使用短距離位置方案不合理。煤炭產(chǎn)量的指標(biāo)上升以后，逐漸形成了多臺設(shè)備統(tǒng)一操作的現(xiàn)象，不同的煤炭機(jī)械設(shè)備也開始互融，企業(yè)只需建立遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)即可，由指揮中心統(tǒng)一對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制，還可以監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀況。但是，受到經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的限制，遠(yuǎn)程調(diào)控在煤炭生產(chǎn)中始終沒有得到推廣。

2.2 煤炭機(jī)械應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的必要性分析

煤炭機(jī)械應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的必要性主要表現(xiàn)為以下方面：（1）由于露天煤炭資源基本開采完畢，大多數(shù)企業(yè)活動已從露天轉(zhuǎn)制為礦井內(nèi)部生產(chǎn)，開采難度也增加了數(shù)倍，所用煤炭機(jī)械數(shù)量增加。為了確保煤炭開采的效率以及煤礦區(qū)的穩(wěn)定性，煤炭機(jī)械的自動化、智能化管理已經(jīng)成為當(dāng)下的發(fā)展趨勢[3]。（2）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以使煤炭機(jī)械設(shè)備的調(diào)控更加智能，科學(xué)合理地使用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能可以使煤炭機(jī)械的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)功能得到顯著提升。（3）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中包含的自動控制系統(tǒng)可以有效輔助煤炭機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)作，不僅可以降低相關(guān)工作量和工作難度，還可以提高煤炭開采的效率，創(chuàng)新煤炭開采方案。

3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能在煤炭機(jī)械中的應(yīng)用

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為一個綜合性較強(qiáng)的組合網(wǎng)（見圖1），可以按照各組成部分的特點(diǎn)、屬性進(jìn)行分類。由于煤炭機(jī)械的應(yīng)用范圍越來越廣，煤炭企業(yè)應(yīng)針對信息科技輔助煤炭機(jī)械設(shè)備工作進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查并建立系統(tǒng)性的調(diào)控方案。

圖1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

3.1 硬件資源共享

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以在全網(wǎng)范圍內(nèi)對處理、儲存以及輸入輸出等資源設(shè)備進(jìn)行共享，用戶可以降低投入成本，也可以針對不同的設(shè)備實(shí)施集體管理和分擔(dān)負(fù)荷。開采煤炭需要大量的資金，而機(jī)械設(shè)備所需要的資金占工程總費(fèi)用的70%，所以針對設(shè)備的調(diào)控十分關(guān)鍵[4]。利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件資源共享這一功能，操作人員可以對煤炭機(jī)械設(shè)備實(shí)施全面調(diào)控。例如，在遠(yuǎn)程控制模式中，指揮中心的總控制端可以對連接的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行資源調(diào)控。利用指揮中心總控制端發(fā)布具體的指令，能最大限度地避免人為因素導(dǎo)致的故障。部分高難度采礦作業(yè)可以直接通過該功能取代人工操作，并精準(zhǔn)地調(diào)控設(shè)備。

3.2 軟件資源共享

互聯(lián)網(wǎng)用戶可以在允許的狀態(tài)下訪問數(shù)據(jù)庫，享受網(wǎng)絡(luò)文件傳送、遠(yuǎn)地進(jìn)程管理和遠(yuǎn)程文件訪問3種服務(wù)，最大限度地避免軟件在研制過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)儲存現(xiàn)象，集中管理也較方便。在煤炭企業(yè)中建立數(shù)據(jù)庫并儲存日常采煤工程階段數(shù)據(jù)信息，可使采煤區(qū)指揮中心的控制流程更加便捷，特別是遠(yuǎn)程方面的功能會更加完善。例如，在分布式計算系統(tǒng)中，分布式網(wǎng)絡(luò)會將整個采煤區(qū)覆蓋并由指揮中心統(tǒng)一調(diào)控生產(chǎn)活動，不僅使數(shù)據(jù)庫的資源得到了有效利用，還滿足了采礦作業(yè)要求。

3.3 用戶間信息交換

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的通信功能，用戶可以利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送電子郵件以及新聞消息等，剛好與機(jī)械自動化控制系統(tǒng)的信號傳遞來電。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能中的信息交換模塊也可以從本質(zhì)上滿足煤炭擴(kuò)區(qū)的通信傳輸要求，依靠所建立的信號基站，指揮中心可以第一時間獲取采煤信息。例如一些范圍較大的煤礦區(qū)需要建立多個信號站點(diǎn)并利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所形成的虛擬平臺，使煤炭機(jī)械等設(shè)備免受外界信號干擾。

3.4 在線監(jiān)控功能

截至目前，煤礦的開采生產(chǎn)環(huán)節(jié)都依靠大型煤炭機(jī)械設(shè)備完成。如果在開采、挖掘以及運(yùn)輸?shù)倪^程中，機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，煤礦的生產(chǎn)效率和安全性就無法得到保障。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能在煤炭機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對煤炭機(jī)械設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控，尤其對于新出的電牽引采煤機(jī)，不僅可以實(shí)時監(jiān)控機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，還能對整個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和保護(hù)，此功能對遠(yuǎn)程控制有重要作用[5]。在煤炭機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還可以對電壓、功率進(jìn)行全自動智能化調(diào)節(jié)和控制，一旦出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會自動上報并發(fā)出警報信號，維修人員收到信號后會第一時間趕往故障現(xiàn)場并及時排除故障，以免影響煤礦開采效率。此外，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在煤炭運(yùn)輸機(jī)中的應(yīng)用還有火災(zāi)預(yù)防報警功能，指揮中心可以實(shí)時了解現(xiàn)場情況，并采取有效措施及時解決突發(fā)問題，保障煤炭機(jī)械設(shè)備高效率、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5 診斷功能

隨著煤炭的需求量不斷增加，為了滿足市場需求，煤炭企業(yè)需要加快生產(chǎn)進(jìn)程。煤炭機(jī)械設(shè)備的負(fù)荷在持續(xù)增長，而傳統(tǒng)的煤炭機(jī)械設(shè)備無法對自身的系統(tǒng)進(jìn)行檢測，安全隱患和故障問題無法及時解決，這對煤炭生產(chǎn)安全十分不利。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤炭機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用可以對機(jī)械設(shè)備的具體運(yùn)行情況統(tǒng)一分析，并建立合理的診斷系統(tǒng)，通過綜合分析煤炭機(jī)械設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一診斷，準(zhǔn)確判斷是否存在安全隱患或問題，并提出合理的處理方案，這對維護(hù)煤炭機(jī)械設(shè)備的安全有重要作用。

3.6 綜合調(diào)度功能

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在煤炭機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用可以創(chuàng)建科學(xué)安全的綜合調(diào)度系統(tǒng)，主要分為以下方面。（1）計算機(jī)底層控制系統(tǒng)可以對煤炭機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控并收集所需數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)對煤炭機(jī)械設(shè)備的全程監(jiān)控和調(diào)度，確保煤炭機(jī)械設(shè)備安全運(yùn)行。（2）計算機(jī)實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時監(jiān)測采煤質(zhì)量、工作人員的工作效率以及執(zhí)行狀態(tài)等是否符合規(guī)章制度，并針對所檢測的數(shù)據(jù)自動生成表格，為煤炭生產(chǎn)和調(diào)控提供強(qiáng)有力的依據(jù)。（3）綜合調(diào)度系統(tǒng)可以監(jiān)控整個采煤過程的各個環(huán)節(jié)，對煤礦安全生產(chǎn)有重要意義。

4 基于網(wǎng)絡(luò)平臺采煤的注意事項(xiàng)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、傳輸介質(zhì)以及相應(yīng)的App四大部分組成，由多臺設(shè)備通過傳輸介質(zhì)和軟件物理連接在一起。網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)可以有形體，也可以無形體，例如WiFi的傳輸介質(zhì)是空氣[6]。鑒于如今的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對煤炭資源的需求量不斷增加，為了滿足市場需求，煤炭企業(yè)需加速生產(chǎn)，而計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能在煤炭機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)自動調(diào)控，但應(yīng)注意對網(wǎng)絡(luò)平臺的管理，適當(dāng)采取必要的措施維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，保證機(jī)械設(shè)備可以正常接收信號，并按照指令完成作業(yè)信息交換，如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換流程

為了降低網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計的復(fù)雜性，設(shè)計者并沒有將其設(shè)計成一個巨大的協(xié)議將所有通信歸總到一起，而是通過合理劃分問題，為不同模塊的問題制定解決方案，使各個環(huán)節(jié)簡易化，同時也降低了煤炭機(jī)械設(shè)備運(yùn)行階段的控制難度[7]。因此，煤炭企業(yè)在引入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能協(xié)助煤炭機(jī)械設(shè)備控制時，應(yīng)加強(qiáng)對網(wǎng)絡(luò)平臺的管理，并在規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議下運(yùn)行。

5 結(jié)語

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所含功能眾多，而以通信網(wǎng)絡(luò)平臺為基礎(chǔ)打造的煤炭開采系統(tǒng)，不但減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，而且保障了生產(chǎn)安全。隨著時代的發(fā)展，煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，煤炭企業(yè)應(yīng)不斷升級煤炭機(jī)械設(shè)備，確保煤炭機(jī)械設(shè)備功能正常發(fā)揮。