煤矿井下设备自动化系统改造

天地科技股份有限公司上海分公司 陈 阳

从目前的具体分析来看，井下作业是煤矿生产的常态，所以井下作业效率对于煤矿的具体生产效率有着显著的影响。从现阶段的资料研究分析来看，传统的井下作业利用的是半机械半人工的方式，即利用人力操作实现对机械设备的控制，从而实现采煤的目的，就这种方式的具体分析来看，其在安全性和效率性方面存在着显著的问题，所以从现代化工业发展和质量化工业发展的角度来考虑，此种生产方式需要进行改变。自动化技术在目前的工业生产中得到了广泛的利用，其能够实现生产的智能化，对于人员解放也有着重要的意义，所以利用自动化技术对煤矿井下工作系统进行改造可以有效的提升煤矿井下生产的效率和安全。基于此，分析研究煤矿井下自动化系统的改造现实意义巨大。

1 煤矿井下设备自动化系统改造的积极意义

煤矿井下设备系统在煤矿的具体生产实践中起着重要的作用，其运行的流程性、可靠性和稳定性对于煤炭开采的效率和安全影响巨大，所以在生产实践分析的基础上对现阶段的具体应用系统做分析和改造，其会产生比较显著的意义，而就具体的意义分析来看，主要表现在以下两方面。

1.1 安全意义

第一是煤矿井下设备自动化系统改造具有显著的安全意义。从具体的煤矿开采来看，井下透水事故、瓦斯爆炸等会给煤矿的开采埋上阴影，这不仅不利于煤矿的正常开采，对于工作人员的人身安全也是重要的威胁，所以必须要对此种现象进行改善。煤矿井下设备自动化系统改造能够实现井下生产系统的智能化，有了统一的操作和控制，施工随意性的现象得到了有效的避免，人为原因造成的安全事故率有了明显的降低。简单来讲，通过煤矿井下设备自动化系统的改造，煤矿井下生产的设备利用环境等有了明显的改善，这种改善降低了风险发生率，所以煤矿井下生产的安全性愈加显著。

1.2 经济意义

第二是煤矿井下设备自动化系统改造具有显著的经济意义。从具体的分析来看，其经济意义主要从三方面进行体现：第一是在进行煤矿井下设备自动化系统改造之后，设备运行的持续性得到加强，煤炭开采的数量在明显的提升。对于煤矿企业而言，产量提升意味着收入的增加，所以说煤矿井下设备自动化系统改造实现了煤矿企业经济总收入的提升。第二是煤矿井下设备自动化系统改造有效的降低了生产中的材料浪费，这种情况使得煤矿的生产资料利用率显著的提升，而由于资料利用率得到了提升，成本投入有所下降，所以企业的生产效益提高。简言之，煤矿井下设备自动化系统改造降低了成本，提升了产量，所以其对于煤矿企业来讲具有重要的经济意义。

2 煤矿井下设备自动化系统改造的目标和技术利用

煤矿井下设备自动化系统改造是现代工业发展的必然要求，也是煤矿企业自身发展和改革必须要走的道路，所以在具体的实践工作中积极的采取措施强调改造的效果。从具体的改造实践来看，明确目标并科学利用技术十分的关键，所以就着两项内容需要做系统阐述。

2.1 目标

煤矿井下设备自动化系统改造就具体的分析来看，其具体的目标有两个：第一是实现煤矿生产效率的提升。从具体的分析来看，煤矿的生产效率与投入量和产出量有着明显的关系，利用较少的资料投入获取较多的资源产出，其生产效率明显的提升。煤矿井下设备自动化系统改造有效的实现了煤矿井下系统运行的持续化加强，设备利用率得到了明显的提升，其产出自然有了明显的提高。简言之，煤矿井下设备自动化系统的改造其显著的目的是要将现阶段的煤矿生产现状进行改善，从而促进煤炭生产数量的显著增加。

第二是实现煤矿生产安全性的提升。从过去的分析来看，煤矿的生产采用的是半人工半机械的操作方式，在这种方式下，人员的机械操作水平和控制效果影响着生产的安全，所以当机械操作存在失误的时候，煤矿开采的事故率会明显的提升。再者井下瓦斯等的存在对工作人员的安全来讲也是重要的威胁。实现煤矿井下设备自动化系统的改造，机械控制的智能化水平提升，随意性操作的问题得到解决，生产安全有了显著的提升。

2.2 技术利用

从煤矿井下设备自动化系统的具体改造来看，技术利用是必须的内容，因为没有技术的支撑，相应的改造工作无法实现。从具体的分析来看，在煤矿井下设备自动化系统的具体改造中，技术利用一共有四项：第一是自动化技术。既然是自动化系统改造，那么其必然会使用到自动化技术，可以说，自动化技术是自动化系统改造的核心技术。第二是信息传输技术。从具体的分析来看，在自动化系统中，各个系统的信息交换都是一种信息传输，如果信息传输受到影响，具体的信息交换目标无法达成，自动化的使用会无法实现。所以在具体利用中分析研究信息传输技术十分必要。第三是计算机技术。自动化控制的具体实现，最终依靠的还是计算机控制程序，所以说在煤矿井下设备自动化系统的改造中，对计算机技术的分析和利用不容忽视。最后是远程在线监测技术。在具体的改造工作中实现检测控制，在线监测技术的利用必不可少，其能够将具体的设备进行检测和传输，从而为控制监测提供参考和依据，所以说在线监测技术的利用是系统控制不可缺少的方面。

3 煤矿井下设备自动化改造的整体方案和结构

从现实的需要来看，煤矿要在生产效率和质量方面做全面的提升，系统改造是必须要完成的工作。就目前的具体实践分析来看，煤矿自动化系统的改造需要利用工业以太网对原来的各个自动化控制系统进行整和，这样可以构建起一个以以太工业环网为基础的煤矿综合自动化系统，而整个系统有井下信息采集与过程控制和井上监控与信息处理两部分完成。从具体的分析来看，井下信息采集与过程控制包括的子系统比较多，其中有泵房无人值班系统、带式输送机监控系统、人员定位系统以及鼓风机故障监控系统，各个系统对不同机电的信息采集工作和控制工作发挥实效。井上的监控与信息处理主要是由多个监控站、数据服务器以及工控机等部分构成的，其目的是完成对信息的处理和现实，从而实现对各系统的操作和控制指导。

对基于以太工业环网的煤矿综合自动化系统进行分析发现其通信介质是光纤环网，在具体利用中，其数据的交换是在多个交换机利用的基础上完成的。一般来讲，在使用中处于核心地位的交换机有两台，采用这样的方式是为了防止故障对系统带来的不利影响。

4 系统改造的具体实现

在确定了煤矿井下设备自动化的改造方案和具体结构之后，接下来的工作便是对具体的系统做改造。分析煤矿井下作业系统的实践，总结其需要具体改进的方面，发现系统的改造最终要从三个方面来实现，以下是对具体内容的分析和讨论。

4.1 系统拓扑结构

首先，煤矿井下设备自动化改造需要对系统的拓扑结构做变化。从具体的分析来看，在进行改造后，煤矿自动化系统整体需要采用分布式的结构模式，在这种模式下，通行骨干网需要利用工业以太环网，而井下的泵房可以采用无人值班系统，其他的系统比如输送机监控系统、人员定位系统等子系统都可以以树形拓扑结构的方式在骨干环网中进行接入，这样，系统良好的可扩展性得到保持，其稳定运行的效果得以实现。

从具体的实践分析来看，煤矿的自动化系统要在工业以太环网的基础上做到实效性的加强，最好是采用混合结构模式，利用C/S和B/S两种结构实现对系统的管理，这样，管理实效的提升增加。对改造后的自动化系统进行分析发现从逻辑上来看其分为三层：第一层是现场设备层；第二层是设备控制层；第三层是信息管理层。通过这三个层面上的具体控制实施，自动化系统的运行得以实现，就实践分析来看，信息管理层主要的作用是对具体的生产信息做总结和分析，而设备控制层是根据信息管理层的管理信息对设备做具体的控制，现场设备层是设备利用的基础，具体的指令执行者便是现场设备层。简言之，通过拓扑结构的改变对具体的系统运行层面等做具体的分析，这样，自动化系统的认识加深，利用效果也会得到强化。

4.2 控制层监控软件的实现

其次，在煤矿井下设备自动化改造的具体实践中，一项重要的内容便是进行控制层监控软件的实现。从目前的实践分析来看，现场工况的实现、对机电设备的操作和控制都是控制层监控软件需要实现的内容，而其要实现上述内容，在具体的设计中可以利用VC、VB等开发工具。此种开发工具在具体的利用中表现出的显著特点是功能比较强大且不受限制，所以可以根据具体的需要做控制类软件的开发。但是需要注意一点，此工具在具体的监控界面模拟开发中，内容较为繁琐，整体效率比较低。除了上述两种开发工具的利用，在实际控制实现的过程中还可以利用组态网等组态软件做二次的开发。此种开发软件在具体实践中的操作比较简单，对现象的模拟性强，受自身功能的限制也比较少，但是其利用多在系统提供驱动和相应设备做连接和通信的时候进行运用。总体来讲，无论利用那种软件做开发，最终的目的都是要实现控制层监控软件的效果，所以根据实践做具体的开发工具选择可以更好的实现自动化系统的控制能力提升，保证其在工作中的价值应用。

4.3 系统硬件连接方式

最后，自动化系统的具体实现需要对系统硬件的连接方式做考虑。从具体实践分析来看，基于以太环网的煤矿自动化系统在具体的应用中具有比较显著的兼容性、可靠性和扩展性，所以其能够对各个子系统的顺利接入提供保障。当子系统发生具体故障的时候，其他与该子系统无关的子系统不会受到影响，这样就保证了各个子系统工作的独立性。

从煤矿井下设备自动化系统的具体利用来看，整个系统的控制上位机均要进行通讯以太网卡的配备，这样，各级交换机的互联和通信可以更加便捷。对于采用PLC控制的控制站，其可以利用相应的以太网模块完成和各级交换机的通信互联。在使用以太网做通信介质的控制子系统工作中，利用转换设备的方式实现扩展方式的转换，这样，以太网接口和交换机可以实现物理上的网络连接。简言之，在自动化系统的具体工作实践中，硬件连接能够对系统运行的流畅性和质量做保证，所以分析系统改造中具体的系统硬件连接方式现实性十分的显著。

5 结束语

煤矿生产对于现阶段社会能源资源的供应有着显著的影响，提升煤矿开采量，降低其在运行中的安全事故这是煤矿生产在现代化发展中的主要目标。从实践分析来看，利用自动化技术实现煤矿井下设备自动化系统改造，可以从整体上对将煤矿生产的自动化能力进行提升，进而实现煤矿生产的标准性和统一性，这样，在具体的生产过程中，安全得到保证，效率得以提升，煤矿生产的现代化目标持续推进。

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