煤礦機(jī)電信息化管理實(shí)現(xiàn)淺析

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摘要：隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電管理的信息化是大勢(shì)所趨。通過(guò)應(yīng)用信息化技術(shù)，不僅可以提高煤礦機(jī)電管理的效率，還能提升煤礦生產(chǎn)的安全性。分析了煤礦機(jī)電信息化管理的優(yōu)點(diǎn)，重點(diǎn)探討了煤礦機(jī)電信息化管理的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用，可為煤礦機(jī)電管理的信息化提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：煤礦；機(jī)電；信息化；管理

現(xiàn)代化礦井的一個(gè)重要標(biāo)志就是生產(chǎn)高度信息化，在生產(chǎn)中可以實(shí)時(shí)獲取重要的參數(shù)?；谛畔⒒夹g(shù)，現(xiàn)代化礦井的生產(chǎn)效率變得更加高效，同時(shí)也變得更加安全。隨著煤礦產(chǎn)業(yè)升級(jí)的進(jìn)行、煤礦智能化的推進(jìn)，煤礦機(jī)電信息化管理是大勢(shì)所趨。信息化管理的重點(diǎn)不僅僅在于機(jī)電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的采集，更注重于狀態(tài)控制[1-3]。因此，認(rèn)識(shí)煤礦機(jī)電的信息化管理十分重要。本文分析了煤礦機(jī)電信息化管理的優(yōu)點(diǎn)，重點(diǎn)分析了煤礦機(jī)電信息化管理的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用情況。

1煤礦機(jī)電信息化管理的優(yōu)點(diǎn)

現(xiàn)代化礦井中應(yīng)用了大量的機(jī)電設(shè)備，例如提升機(jī)、采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)及通風(fēng)機(jī)等。為了保證這些設(shè)備能安全運(yùn)行，必須對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行管理。隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，煤礦機(jī)電信息化管理已成為必然。與過(guò)去的人工管理相比，信息化管理具有管理效率高和安全性高的優(yōu)點(diǎn)。下面將進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.1管理效率高

在實(shí)現(xiàn)機(jī)電信息化管理后，管理效率將變得更高，可實(shí)現(xiàn)管理的自動(dòng)化和無(wú)人化。在過(guò)去，機(jī)電管理時(shí)需要很多的技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)讀取各種設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，然后進(jìn)行匯總，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電的管理。這種管理方式不但煩瑣，而且工作量大，需要消耗大量的人力和物力，整個(gè)過(guò)程可能需要持續(xù)幾天時(shí)間[4-7]。更重要的是，讀取的數(shù)據(jù)量很少，一旦數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，很容易導(dǎo)致機(jī)電管理失敗。而在采用信息化管理后，主要通過(guò)傳感器來(lái)采集機(jī)電信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。基本不需要太多的人參與，自動(dòng)化程度極高。

1.2安全性高

與人工管理相比，信息化管理的安全性大幅度提高。在煤礦生產(chǎn)中，安全非常重要。通過(guò)信息化管理，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障并做出有效決策，從而避免安全事故的發(fā)生。機(jī)電信息化管理中采用了各種傳感器，主要用來(lái)采集各種狀態(tài)參數(shù)，還應(yīng)用了遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)，可在地面上實(shí)時(shí)查看機(jī)電的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況。對(duì)生產(chǎn)中出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況，可及時(shí)準(zhǔn)確地做出判斷，從而避免安全事故的發(fā)生。

2煤礦機(jī)電信息化管理的實(shí)現(xiàn)

以上分析了煤礦機(jī)電信息化管理的優(yōu)點(diǎn)，主要是管理效率高和安全性高。下面將重點(diǎn)分析煤礦機(jī)電信息化管理的實(shí)現(xiàn)，主要包括硬件實(shí)現(xiàn)和軟件實(shí)現(xiàn)。

2.1硬件實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電信息化管理，需采用一系列的硬件設(shè)備。這些硬件設(shè)備通過(guò)有序連接構(gòu)成了系統(tǒng)，如圖1所示。由圖1可見，硬件部分主要包括中央控制室、各種服務(wù)器及各種控制分站。由于涉及的設(shè)備和設(shè)施比較多，下面將簡(jiǎn)要地分析一些關(guān)鍵設(shè)備的功能。在煤礦信息化管理中，通常需要設(shè)立中央控制室。中央控制室通常位于地面，負(fù)責(zé)管理煤礦生產(chǎn)過(guò)程中所用的機(jī)電設(shè)備及用電情況，通常由各種控制主機(jī)和服務(wù)器組成?？紤]到需要管理的設(shè)備比較多，需要采用多個(gè)控制主機(jī)，主要有通風(fēng)、給排水監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)，選煤廠監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)，主井、副井提升監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)等?？紤]到機(jī)電設(shè)備的差異性，在生產(chǎn)中采用了多級(jí)信息化管理，即采用了多分站技術(shù)。例如，在對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行管理時(shí)，采用井下皮帶監(jiān)控站。井下皮帶監(jiān)控站主要負(fù)責(zé)采集皮帶運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)，包括皮帶的運(yùn)輸速度、溫度、功率及載重量等。與此同時(shí)，還采用了視頻監(jiān)控來(lái)查看現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況。多分站技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，避免了各個(gè)監(jiān)控站運(yùn)行過(guò)程中的相互干擾。各個(gè)監(jiān)控站采集的數(shù)據(jù)要傳遞到地面的中央控制室，這就要搭建信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。考慮到需要傳輸高清視頻數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中采用了工業(yè)以太網(wǎng)。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，以太網(wǎng)的帶寬達(dá)到了1000Mb。考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?nèi)容較多，為了保證信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和降低誤碼率，在各個(gè)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)至少需要中轉(zhuǎn)1次。中轉(zhuǎn)通常采用冗余服務(wù)器完成。經(jīng)過(guò)多級(jí)傳輸，數(shù)據(jù)最終到達(dá)位于地面的中央控制中心。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示，還需要對(duì)機(jī)電的各種參數(shù)進(jìn)行處理，這需要采用軟件實(shí)現(xiàn)。

2.2軟件實(shí)現(xiàn)

在進(jìn)行機(jī)電信息化管理時(shí)，軟件也非常重要。通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的查看和對(duì)井下設(shè)備的性能操控。軟件的主要功能是對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并輸出，輸出的結(jié)果主要是各種曲線、狀態(tài)參數(shù)、畫面及報(bào)警狀態(tài)等[8-10]。圖2所示為煤礦機(jī)電信息化管理系統(tǒng)的1個(gè)子系統(tǒng)———壓風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的畫面。從圖2不僅可以看出煤礦主要空壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，例如供氣壓力、排氣溫度、運(yùn)行狀態(tài)等，還可以看出通過(guò)軟件可對(duì)壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟停操作。這充分體現(xiàn)了信息化管理的優(yōu)勢(shì)。與其他電腦軟件不同，這里的軟件需要根據(jù)控制設(shè)備進(jìn)行編寫，是面向硬件的軟件。在編寫軟件時(shí)，要重點(diǎn)結(jié)合監(jiān)控設(shè)備的特點(diǎn)。為了保證設(shè)備運(yùn)行的安全性，需要根據(jù)異常情況設(shè)定自動(dòng)報(bào)警程序?？紤]到軟件的編寫比較復(fù)雜，這里不再進(jìn)行贅述。

3煤礦機(jī)電信息化管理的應(yīng)用

以上分析了煤礦信息化管理的實(shí)現(xiàn)。為了更好地認(rèn)識(shí)煤礦信息化管理的優(yōu)勢(shì)，下面介紹其在煤礦機(jī)電管理中的重要應(yīng)用情況，主要包括在防越級(jí)跳閘中的應(yīng)用和礦井主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)管理中的應(yīng)用。

3.1防越級(jí)跳閘中的應(yīng)用

高壓線路的保護(hù)器越級(jí)跳閘對(duì)煤礦生產(chǎn)十分不利。所謂越級(jí)跳閘就是在發(fā)生故障時(shí)，鄰近的高壓保護(hù)器不發(fā)生動(dòng)作，而較遠(yuǎn)處的高壓保護(hù)器發(fā)生了動(dòng)作。越級(jí)跳閘會(huì)造成大面積停電，嚴(yán)重影響煤礦的正常生產(chǎn)，更為嚴(yán)重的是，會(huì)對(duì)某些設(shè)備造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。雖然已經(jīng)對(duì)高壓保護(hù)器的整定值進(jìn)行了調(diào)整，但是并不能完全阻止這種情況的出現(xiàn)，這是由于電網(wǎng)中故障電流的變化情況比較復(fù)雜。為了能較好地處理這種問(wèn)題，對(duì)保護(hù)器進(jìn)行了信息化管理。基于信息化的防越級(jí)跳閘管理如圖3所示?；谛畔⒒姆涝郊?jí)跳閘可對(duì)電網(wǎng)中多個(gè)母線的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且各個(gè)監(jiān)測(cè)器之間進(jìn)行相互通信。一旦發(fā)生異常情況，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)的信號(hào)進(jìn)行綜合處理，最終決定高壓保護(hù)器的動(dòng)作方式。該系統(tǒng)在山西A礦得到了應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，在采用該系統(tǒng)之后，越級(jí)跳閘的次數(shù)降為零，每年可為煤礦創(chuàng)造經(jīng)

3.2礦井主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)管理中的應(yīng)用

礦井主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率對(duì)用電成本十分關(guān)鍵。在絕大多數(shù)礦井，礦井主通風(fēng)機(jī)的用電量要占到礦井總用電量的50%~60%。主通風(fēng)機(jī)處于低效率工況點(diǎn)時(shí)，需要花費(fèi)更多電費(fèi)，這不利于礦井運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。礦井主通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的改變主要是由于礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的改變導(dǎo)致了礦井通風(fēng)阻力增加。為了更好地實(shí)現(xiàn)礦井主通風(fēng)機(jī)的節(jié)能，很多煤礦對(duì)礦井主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行信息化改造。通過(guò)對(duì)煤礦井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中的風(fēng)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)核算礦井通風(fēng)阻力。根據(jù)核算的礦井通風(fēng)阻力，在不停機(jī)的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整，從而保證主通風(fēng)機(jī)處于高效率運(yùn)行狀態(tài)。山西B礦在礦井主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)管理中應(yīng)用信息化管理后，實(shí)現(xiàn)了主通風(fēng)機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間高效率運(yùn)行。經(jīng)過(guò)測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)，平均每個(gè)月可節(jié)省電費(fèi)2×105~3×105元，目前已累計(jì)為該礦創(chuàng)造了8×106元的經(jīng)濟(jì)效益。

4結(jié)語(yǔ)

隨著煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn)的進(jìn)行，非常有必要實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電的信息化管理。信息化管理具有效率高和安全性高的優(yōu)點(diǎn)。為此，需要在有條件的情況下推進(jìn)煤礦信息化管理。煤礦信息化管理的關(guān)鍵在于煤礦信號(hào)井下和地面的高效傳輸。通過(guò)分析信息化管理在煤礦主通風(fēng)機(jī)和防越級(jí)跳閘中的應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)，煤礦機(jī)電信息化管理的應(yīng)用可為煤礦創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

作者:蘇志萬(wàn) 單位:華陽(yáng)新材料科技集團(tuán)有限公司二礦