煤矿自动化和通信技术的功能特点与关键技术

摘要：煤炭资源是我国重要的能源物质，而随着社会经济的发展与社会的进步，人们对于煤炭资源的需求日益增加。在这样的背景下，在增加煤炭资源勘探的基础上，提高煤矿开采的自动化与现代化改造也尤为重要，而自动化与通信技术更是提高煤矿开采作业的关键。文章以煤矿开采体系为研究对象，对其自动化与通信技术进行了研究。

关键词：煤矿开采；自动化；通信技术；煤炭资源；煤炭行业 文献标识码：A

中图分类号：TD67 文章编号：1009-2374（2015）32-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.080

1 概述

煤炭是我国重要的能源物质，自动化与信息化建设的过程，是我国煤炭行业发展的必然，也是未来以煤炭为核心的化工等领域协调发展的根本。本文基于这个背景，以煤矿为研究对象，对其自动化以及通信技术的功能与特点进行总结，并对其中涉及的关键技术进行分析，希望通过本文的研究能够为今后的相关煤矿自动化改造与通信技术的实现奠定理论基础，并通过本文的分析能够找到后续煤矿自动化升级的实践方向，为具体的煤矿相关技术建设与类似的工业生产建设提供必要的实践指导。

2 煤矿自动化功能特点及其关键技术

2.1 煤矿自动化功能

煤矿的自动化建设可以按照不同的生产流程来进行自动化构建，主要可以分为运行与管理自动化、运输自动化、洗选系统自动化、安全保障自动化等多个环节。

2.1.1 运行与管理自动化：通过远程设备来实现矿区内相关设备的远程操作，并利用集线器与终端计算机等方式对相关设备的运行状态（包括时间、参数等）进行记录与传输，使得企业对于煤矿下设备的运行状态进行实时掌控，并通过此种模式能够集成记录、评价、报警、运行以及维护等多个维度的管理功能，不仅为科学化管理提供了数据基础与依据，更能够通过功能拓展来实现更为复杂的管理模式。

2.1.2 运输自动化：所谓的运输自动化与传统的运输线相比具有能够自动识别、自动运输的功能。从其具体构建上进行分析，利用单片机或者集成式PLC控制系统来与传输物理设备进行联动，包括了对传输设备重量检测，自动规划运动频次与时间，不仅能够极大地降低人力资源，还能够节约煤矿开采中的运输成本。

2.1.3 洗选自动化：在煤炭开采之后所形成的初级产品需要通过洗选才能够进行合理的分类，并进行分类销售。而洗选过程中是一个工作环境相对恶劣的工序。通过对自动化体系的引入与建设，不仅能够增加洗选中各个环节的遵从性，提高工作效能，还能够避免由于工作环境带来的人为损伤。

2.1.4 安全保障自动化：煤矿开采的安全事故往往是由于井下不遵从操作而造成的，因此，在相关保障体系中引入自动化构建能够起到两个方面的作用：一方面是通过自动化的检测与报警设备能够使得人们实时了解井下环境信息，对于可能存在的风险进行有效的规避；另一方面通过安全保障设备的自动化体系构建能够有效地避免人为操作造成的可能风险与安全事故。

2.2 煤矿自动化关键技术

通过上文的分析我们不难看出，通过传统的继电器体系结合PLC以及单片机系统能够对相关的机电设备形成有效的自动化管理。因此，在其自动化构建的过程中，管理、讯号传输以及相关的系统设置是其关键技术。在管理中主要通过系统的评价体系以及可视化界面来进行必要的实现。在具体的设备控制过程中，采用母机对子机的讯号控制来完成基本的操作，而在设备运行的过程中该过程则相反，通过PLC现场终端的讯号收集与初步处理达到获取一手数据的目的，通过计算机统一管理的模式来达到统筹管理的目的。在讯号传输方面，讯号传输是可视化管理体系，甚至是煤矿自动化的根本来源，在具体的通讯构建过程中需要注意两方面问题：一方面通过讯号增强与加密设备来保障讯号正常传输过程中的保密性与清晰度；另一方面则是通过硬件屏蔽技术来避免讯号传输中的干扰。在系统设置方面，通过对相关设备的整合以及对具体的参数设定来达到系统自动管理的目的，并采用数据后台评价与报警机制为设备提供必要的检修表、工作表等系统指标，进而为保障煤矿自动化体系构建贡献力量。

3 煤矿通信技术特点及其关键技术

通过上文的分析，我们发现煤矿的通信技术不仅是井上井下工作沟通的必要手段，同时也是自动化体系的必要构建途径。在这样的背景下，我们有理由对煤矿通信技术的特点以及相关的关键技术进行系统的讨论。按照不同的应用模式与构建方法，煤矿通信技术主要分为两个方面：

3.1 基于设备之间的通讯环节

在此类通讯体系构建的过程中，由于设备之间的通讯相对简单，仅需要通过二进制的相关代码传输简单的操作命令，便可以达到相关的通讯需求。因此，在通讯体系的建设过程中主要采用电讯号来完成，而电讯号自身便可以整合相关的讯息，使得此种类别的通讯体系构建相对简单。另外，在设备与设备之间的通讯体系构建过程中，更多的是以单一的控制为根本目的的，在此种条件下，远程控制体系是煤矿该类别通信技术构建的关键。保障线路的畅通以及讯号的准确性是其关键要素。在这样的背景下，具体体系构建可以从硬件保护层面来进行入手。

3.2 基于人机互动或者工作人员之间的通讯环节

人机交互对于通讯质量以及数据传输速度有着较高的要求，其中不仅包括了可视化界面对于相关设备的构建体系，还包括检测、视频传输甚至是物联网数据传输等一系列体系构建。

3.2.1 采用集成网络来构建工业环网，进而通过环网的接口技术来整合煤矿的整体信息传输，此种构建模式可以实现一次建设，重复利用，为后续的相关功能拓展提供接口与平台。

3.2.2 积极引入新技术与新材料来构建更为合规的煤矿通讯系统。引入光纤介质构建基础通讯设施的过程中需要注意光纤在煤矿井下的使用安全，尤其是其对于震动、外力、牵引等因素的抗性较低，需要完善的外套保护措施来予以保障。只有通过上述的建设才能够在整体的一体化设计上保障煤矿相关改造的顺利进行。

4 结语

煤矿的自动化改造是其发展的必然，也是我国优化煤炭产业结构的必然。在这样的背景下，本文对于煤炭生产过程中设计的自动化与通信技术的主要功能及其实现模式进行总结，并从合规性以及安全性等角度探究了煤矿自动化与通信技术在设计及施工过程中的关键要素。希望通过本文的研究能够为今后的相关煤矿自动化改造提供必要的理论基础与实践指导，同时也能够为后续的相关企业改进提供可行思路。

参考文献

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[2] 谭得健.我国煤矿自动化现状及发展趋势[J].工矿自动化，2010，（9）.

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[4] 郭龙.基于OPC技术的煤矿综合自动化系统的研究与设计[D].河北工程大学，2013.

作者简介：唐兆广（1966-），男，江苏兴化人，中煤科工集团常州研究院有限公司工程师，研究方向：煤矿井下通信、监控设备与系统。

（责任编辑：蒋建华）