电子信息技术在数字化煤矿建设中的应用

【摘 要】数字矿山是矿山资源生态环境评价的重要数据基础。是资源可持续发展建设中的重要基石，是化解采矿行业高风险的根本途径，是以建设绿色矿山为目标。本文分析了我国煤炭行业自动化系统的现状，并简述了电子信息技术在数字化煤矿系统中的应用，以及在数字矿山建设中的未来发展趋势。

【关键词】电子信息技术；自动化；智能化；数字化矿山；无人开采

随着科学技术的发展，工业自动化水平日臻完善，工业4.0、互联网+正在助力推进中国制造2025目标的实现，我国是一个能源大国，煤炭开采因其特殊的地质环境而成为一种高危采矿行业，在我国经济高速发展的今天，人们对煤炭开采过程中的安全性、环保性、劳动强度和工作效率有了更高的要求。新材料、新技术的应用大幅提高了煤矿开采设备的自动化水平，电子信息技术的运用开发出大量的智能型设备，通过网络技术形成设备运行数据监测、共享及远程操控，运算数据实时对设备的运行状态分析，实现故障提前快速准确的预判报警。

煤炭企业使用的电气设备有高低压供配电装置、运输提升设备、采煤机、掘进进及支护等设备，这些设备自动化程度高使用广泛，随着数字化智能型矿山的建设，对采矿设备提出了更高、更严格的要求，使得煤炭开采系统智能化的发展面临更大的挑战。为了适应行业的发展要求，提高煤矿工人的工作安全性和效率、降低劳动强度、保障工人健康，实现产清洁煤炭的绿色环保开采模式，在煤矿机电设备中采用了一系列的电子信息技术来提高设备的自动化、智能化性能，光电、磁致等技术制造的各式传感器的应用，大大提高了这些设备自身的保护、监测、自动控制等功能。从设备自身到整个运行系统都能准确清晰地显示出运行状态和数据，并具有自我分析诊断能力，提供分析结果供工作人员参考，以制定设备的运行、检修计划。使设备运行更可靠、效率更高、运行维护成本更低。电子信息技术是实现智能化采矿设备的关键技术，是数字化矿山建设的核心内容，在无人化开采技术中起到了关键的作用。

1 煤矿行业设备自动化的发展现状

一直以来，在煤矿行业开采技术的发展中，一直致力于提高自动化程度的研究。煤矿开采技术自动化主要包括生产调度自动化、供配电自动化、通风排水自动化、提升运输自动化、采掘设备自动化等，通过采用各种监测传感装置、运算设备及人机界面装置等，实现各个组成部分之间的数据采集交换、存储交换和运算控制，实现对整个生产系统智能控制，使其实现安全高效的稳定运行，并逐步向无人开采方向发展。

目前，煤炭行业的自动化程度发展的日臻成熟，已能充分适应开采环境的需求，设备结构采用集成度高的模块化方式，其智能化水平和完善的协调控制功能，已形成稳定的平衡发展趋势。随着人们生活水平的日益提高，人们对健康的生活工作环境也有了更高的要求，煤炭行业本着“无人则安”的生产理念，积极采用现代电子信息技术进行综合运用，以發展无人开采技术为目的，引进一系列的先进科技技术建设起数字化矿山。

数字化矿山采用的技术包括计算机技术、电子信息技术、数字通信技术等，对于原有生产系统各环节之间的开环控制，逐步向闭环控制发展，建立起本质安全型煤矿生产体系，实现煤矿行业安全高效稳定的环保型发展。

以往煤矿行业使用的设备之间相互独立，运行维护需要大量的人力，缺乏行之有效的监测控制。现代电子信息技术的发展应用，将整个生产系统实现了一体化运行，其原有功能的单一性向多元数字化方向发展，设备的性能、功能更加灵活可靠，制造成本、维护成本更低，创新式的发展使煤矿开采技术自动化系统的功能更加完善、更加智能化。电子信息技术的创新，不断提高煤矿自动化系统在运行稳定性、高效安全性、经济适用性以及服务管理人性化等方面的优化组合，使得煤炭企业在绿色开采、绿色运行、绿色维修的环保生产理念上形成良性的发展。

2 电子信息技术在数字化矿山中的应用

在数字化矿山生产系统中，电子信息技术体现在系统运行参数的采集和分析处理过程。各具特色的传感器组成整个系统的神经末梢，将设备的运行状态转换成电信号，经过处理形成电子信息传输到计算机分析运算，计算结果对设备的运行控制进行调整，并将数据上传控制中心形成大数据，为采矿设备形成合理的大项修计划提供科学依据。从而实现智能化的煤炭开采，以减少工作现场的人员数量，做到无人则安的生产目的。

设备中的逻辑控制器件、数据采集器件等都属于电子信息技术中的硬件设备。设备运行时的温度、压力、速度、位置、形状、电流、电压、动作及器件自身状态通过传感器、监测电路等进行数据采集，经过编码处理上传数据总线共享，由所有在线设备读取相关数据运算处理，运算结果也上传数据总线共享，由在线设备接收相应的控制指令，完成相应的操作控制，从而实现自动调节的智能运行方式。

数字化矿山中的智能化系统硬件设备主要有智能型采掘设备、远控装置、监视测量装置等。目前，在煤矿开采设备中应用较为广泛的罗克韦尔公司生产的SLC-500、PLC-5、CONTROLOGIX 和西门子公司生产的S7系列的PLC，具有丰富的控制功能和灵活的组网功能，极大提高了生产系统的智能化水平。

实现数字化矿山建设中对电子信息技术的运用，除了高性能的电子设备外，还要有运行稳定的相应软件系统的支持。由我国自主研发的亚控组态王、三维力控等组态软件，都具有极其优良的数据运算处理和稳定可靠的通信功能，其强大的组态功能对传输过来的数据快速分析处理，并对所有数据进行存储记录，对故障信息发出预警和跳闸处理。

数字化矿山的建设为采矿行业实现绿色开采探索出一条成功的道路，电子信息技术在采矿自动化系统中起到了决定性的作用，其由点到面的应用正在推动行业技术由自动化向智能化快速发展。

3 电子信息技术在煤炭开采自动化系统中的发展趋势

现代煤炭开采自动化技术正在向高度自动化、智能化方向发展，随着整个生产系统的优化改革，不断涌现的技术创新、新材料新工艺的使用，以及微型设备、远程通讯技术的应用，都使得煤炭开采更加智能化、更加环保。传统的低效率、高能耗的采矿设备已被淘汰，高效率、低功耗、多功能的新设备的使用，使煤炭开采工艺有了根本性的变化，数字化、智能化设备的灵活性，使传统粗放式的生产控制向闭环控制方式转化。

近年来，智能型采煤机、智能型配电装置、智能型运输系统以及在线监测技术的应用，都是未来煤炭开采技术智能化的重要发展方向。随着微电子技术、通信技术、计算机技术、物联网技术的不断发展，现代煤炭开采系统依托大数据技术将会形成一个整体，实现高产、高效、绿色环保的生产模式，这些都是建立在电子信息技术的发展基础上。

4 结论

电子信息技术在数字化矿山建设中的应用，是采矿行业未来发展的必然方向。新工艺、新材料在电子信息技术中的应用，不断在其发展过程中创造出新技术，这将会推动煤炭开采技术更上一层楼。电子信息技术的创新发展，不断推动着采矿行业自动化的进步。随着时代的发展，人们对能源的需求和使用会更加广泛，对煤炭开采技术的自动化程度提出了更高的要求。实现绿色开采、产清洁能源是煤炭行业的发展目标，随着日臻成熟的电子信技术的发展，煤炭行业的自动化、智能化系统将会以更安全、更可靠、更经济的环保方式运行。

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