论电子技术在坑探工程中的应用

毛健

摘 要：随着电子技术的不断深入发展，基于电子技术的设备已经应用于人们生活的方方面面。较小的体积、可靠的运行以及容易实现自动化等有点，使得其在工业工程领域有了施展空间。文章就电子技术在我国坑探技术方面的应用进行分析，运用具体案例探讨该技术的应用特点以及未来发展趋势。

关键词：坑探工程；电子技术；应用分析

中图分类号：TN0 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）06-0128-02

Abstract： With the further development of electronic technology， the equipment based on electronic technology has been applied to every aspect of people's life. Small size， reliable operation and easy-to-achieve automation， and so on， it has room for application in the field of industrial engineering. In this paper， the application of electronic technology in pit exploration technology in China is analyzed， and the application characteristics and future development trend of this technology are discussed with specific cases.

Keywords： pit exploration engineering； electronic technology； application analysis

上世纪七十年代以来，我国首次将电子技术与当时的坑探工程相结合。借助电子技术的辅助，当时的坑探工程技术取得了很好的突破。随着电子技术的不断深入发展，目前我国在硅整流器、鼓风机缺相保护设备以及无线遥控道岔、全自动化水泵工作控制、鼓风机自动化烟雾控制等已经具备非常成熟的技术基础。虽然目前在坑探过程中，基于电子技术的控制相较于日常使用电子产品其技术含量较低，但是一些具有重要意义的基于电子技术的坑探设备已经在逐步研发过程中，并已经取得了较好的效果，未来基于电子技术的坑探工程必将越来越自动化、安全以及效率等系数都将得到极大的提升。

1 压风机中应用分析

目前，国内的坑探工程所使用的压风机通常以柴油电动机作为主要动力源，整个压风机采用电瓶作为电力供应源。而传统的电瓶往往需要经常性的进行维护与保养，且在使用中也要注意，否则容易产生损伤从而影响其使用寿命。为了规避传统电瓶既不经济且使用又麻烦的弊端，相关技术人员设计了采用硅整流启动器来代替传统的电瓶启动。基于硅整流电源，只需要将电源接上交流电，打开启动按钮即可实现柴油发动机的启动。在可操作性上、以及产品的造价上后续的运行维护等方面均明显高于传统的电瓶形式。

该硅整流单元实际上是一个较为常见的电子电路，其工作主要目的是将工作日常所使用的交流电，转化为启动所需要的稳定直流电源。如图1所示，市电在接入该设备时，首先由一级变压器将该380V电压（不同于居民用电220V，工程施工、大型机械设备其现场工作用电通常为380V）转化为15或者30伏电压。不同的电瓶容量，其所对于的电瓶电压也不相同。结果变压器降压直流的电压峰值虽然得到了有效的降低，但其依然为交流电形式。而基于产油电动机的设备的启动需要使用直流电作为启动源，因此在变压器后面追加了一个整流单元。图1中，C为滤波电容，其主要用途将整流后的高次谐波以及杂波等进行过滤，将不稳定的直流电进行稳压操作。

由上图可知，在基于整流元的柴油机启动装置，为了简化对整流核心的电路，在整流二极管的选择上，采用了100V耐压的二极管。该措施可以很好避免实际用電过程中由于电压不稳定所带来的浪涌等情况，基于硅二极管的过压保护，整个启动装置可以实现一定程度内的自我修复，这也大大便利了后期的维护，提高生产效率，保障生产安全的同时，节约了维护成本。

2 鼓风机缺相保护应用分析

在实际坑探施工过程中，现场用电设备复杂，且有些设备其功率较大一旦通电使用，会使得现场用电出现瞬间或者一定时间的线路不平衡情况。此时，巷道鼓风机用电动机，经常出现由于现场施工三相不平衡现象或者长时间的超负荷运行等情况使得点击无法运转而烧毁。因此，必须设计一套完善的保护装置，以降低鼓风机的损耗，提高使用寿命。传统的形式，主要采用中性点保护法，或者三相不平衡法来进行规避，但是在实际使用过程中，三相中性点极易产生漂移，因此基于中性点以及三相负载不平衡的保护法无疑其可靠性以及稳定性等存在很大的不足。

在充分认识到该不足情况，基于电子技术辅助，在传统形式的保险丝两则并联交流接触继电器可以很好的弥补以上问题。与此同时，为了更好的延长主交流接触继电器的使用寿命，可以使用电子双向可控硅来代替传统形式的接触器。电子元件体积较小，且运行可靠较高，即便在日后的使用中出现某个电子元件的拒动作甚至损坏，只需要简单的进行更换即可。

3 水泵自动化控制

传统形式的水泵自动控制装置，往往需要安排专人进行看守操作，对于水泵的运行时间以及动作周期等都需要人为的操作。传统形式的工作模式，一方面对劳动力资源是一种浪费，另一方面在实际工作效率上也不能得到很好的保证。自上世纪我国引进基于自动化控制的水泵运行装置，结果数十年的实践总结，其具有很好的实用性。基于该装置的自动化控制，可以实现无人值守且可靠运行，给日常的工程施工提供了极大的便利。

如图2所示，该水泵自动化控制装置主要分为当前水位检测传感器、稳定性晶体管开关控制单元以及相关执行操作机构。其主要功能为，水箱内的水位控制器，基于现场使用要求，需要其在水箱内满水时停止工作，而在水位抵至一定程度上进行抽水蓄水工作。因此，設计时在水箱内安插了多个不同层次高度的水位传感器。当水位高于或者达到最高位置传感器时，相应的控制水泵工作的继电器断开，此时水泵停止工作。相应的，当水位低于最低位置的传感器时，此时将会出发控制水泵电机工作的继电器，使得水泵运转，从而向水箱内蓄水，保证水箱内有水，直至水位略大于活着等于最高位置传感器，此时继电器断开，水泵停止工作，水箱停止蓄水。

相反的，在水源处以及接力泵站处的自动化控制装置。这两个场合往往要求在检测到有水时，需要启动水泵进行抽水工作，而在检测不到水位时则可以停止工作。工作原理如图2所示：

如图2所示为水源处以及接力泵站其水泵控制原理图。当设计坑探工程现场水位达到传感器AS所在的位置时，T2内的水位出现上扬，相应的线路由断开至闭合。继电器J1与J2带电，点击启动，水泵开始工作，进行抽水。当抽水到一定程度时，水箱内的水位逐渐低于A点时，晶体管T2内由于其经过BC形式美因此依然保持继续工作状态，当水位继续下降，降至传感器B工作位置时，水泵才会真正停止工作，此时基本完成一个完整周期的抽水过程。实际现场施工环境比较复杂，因此对于电机以及电子元件等都是一种考验，为了确保在实际运行中可以保证水泵的可靠、高效运行，在该设计电路中还特别添加了相应的水泵电机保护单元以及水泵的流量控制单元。

4 无线电遥控道岔

运输机在坑探工程中通常需要经过较多的道岔，传统的人工搬岔道方式无法在机车运行时单独完成，增加了工作人员的投入，同时也对运输效率造成了影响。

无线电遥控岔道的设计是将相应的遥控设备安装在驾驶室，驾驶员在经过岔道时，通过操纵按钮来搬岔道，既省时又省力。

无线电遥控岔道由三部分组成，分别是：

4.1 发射机。为简化机车安装，通常采用干电池或电瓶供电，其电路原理：由BG7等组成的稳压器为发射机提供稳定的电压；（1）由BG5和BG6等组成的多谐振荡器，经开关K1或K2接通后，其振荡频率会发生变化。在开关接通后所形成的1.1KZ或3.8KZ的方波信号由整形电路（由BG3和BG4组成）整形放大后由电容C4、R1加至BG1的发射极。（2）BG2和石英晶体组建的载频振荡器形成的27.6MZ的高频正弦波信号经变压器耦合到BG1的基极，在调试后由天线发射。

4.2 接收机。接收机的电源为交流稳压电源。（1）调谐炯路（由L1C2等组成）的频率和发射机发射的载频相同，接收到的信号加到变频管BG1的基极。（2）BG2和石英晶体组建的高频振荡器形成的27.1MZ的本振信号加到BG1发射极进行变频，差拍信号由中频放大器（由BG3、BG4等组成）放大后，经检波器（由2AP9等组成）检出控制信号经低频放大器（由BG5、BG6和BG7组成）放大，由BG8-9选频迥路选频后，其对应的继电器运转。

4.3 执行机。执行机的作用为在电磁铁经继电器接通触点后，拉动转撤器，将道岔搬动。

5 结束语

随着电子设备在坑探工程中的使用日益普及，其产生的效益显著高于传统的器械。由于电子设备对环境的温度、湿度和腐蚀性气体含量有一定的要求，而在坑探工程中，其坑道内一般温度较低、湿度较高，且腐蚀性气体浓度较大，为此，进入坑道内的电子设备应具备一定的防潮防腐措施。此外，目前使用的较多坑探设备都存在体型大、分量重的特征，而电子设备与之相比则轻小许多，且精密度更高。由于目前熟悉掌握电子设备使用的人员匮乏，坑探工程应通过培训的方式来增加技术人员，提升线路维修质量。从电子设备的结构角度入手，通过提高结构的稳定可靠性来提高整体设备的稳固性。

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