自动化系统在矿山中的应用

吴磊

【摘 要】现阶段，随着我国现代化建设以及城市化进程的快速发展，城市基建对矿山资源的需求呈现明显提升的趋势，这就对矿山企业的开采效率提出了新的技术要求。当前，自动化技术的成熟，使得矿山企业将自动化技术越来越多的应用于矿山开采上面。通过自动化技术的应用，不仅能够提升矿山资源的生产效率，还能够为开采提供极大的安全保障。相较于西方发达国家，我国的自动化技术研究起步较晚，自动化技术在矿山开采上的应用也不够广泛。本文基于这个情况，对自动化系统在矿山中的应用做了介绍，并分析了自动化系统在矿山开采应用存在的问题，以期为相关工作者提供指导和帮助。

【关键词】自动化系统；矿山开采；开采设备；参数；应用

一、自动化系统简介

自动化系统，是指完全依靠自动化技术进行机械设备的操纵，从而确保整个系统正常运行的系统。自动化系统是一门多学科领域综合性运用的先进系统。从广义范围上来说，自动化也包括了人工智能化的再现以及模仿等，现阶段，自动化系统在工业、农业、矿业、物流业以及医疗行业等多个领域都得到了广泛的应用，通过自动化系统的应用，不仅能够显著提升机械生产的效率，还能够解放人们的双手，减轻人们的工作强度，对基层工作人员提供更为强大的安全保障。同时，通过自动化系统的建立，能够减少能源资源的消耗，落实节能减排的发展目標。因此可以说，自动化系统的应用和普及对于促进社会科学技术的进步，加强人们对于世界的改变能力有着重要的意义。

现阶段，信息技术、网络技术以及通信技术的快速发展对自动化系统的进一步完善提供了更加强大的技术支持，自动化技术已经到达了过程的最优控制与管理的综合自动化阶段。当前的自动化系统呈现出了典型的集成化、智能化以及柔性化特性。通过自动化系统的应用，矿山开采行业的效率以及质量得到了显著地提升。

二、自动化系统在矿山开采中的应用

在我国，传统的矿山资源开采都是通过机械探索定位，再通过人力开采来进行的。这种开采方法不仅效率低下，而且对基层工作人员的生命安全没有很好的保障。而自动化系统在矿山开采中的应用，能够显著提升生产效率、降低开采成本投入、改善生产安全环境。同时，近些年，我国的矿山自动化系统逐渐引入了信息技术、自动化技术以及网络技术等先进技术，这些技术的引入有力地推动了“数字化矿山开采”的进程。

“数字化矿山开采”，是矿山未来发展的主要趋势和方向。信息化、数字化的矿山开采基础便是自动化系统，因此，想要实现矿山开采的信息化，首先需要落实矿山资源的自动化。信息化和数字化的实现，首先需要引入全面的综合性自动监测装置，其次需要建立综合自动化的网络平台，通过综合性的自动监测装置，能够对整个矿山开采中的生产、工况以及安全等设备进行全程监控，并将监控所得的数据传递至工作人员面前，以供工作人员进行分析以及处理，而综合自动化的网络平台的建立，能够实现矿山开采过程中信息的共享、加工以及利用，从而将这些信息反馈应用于矿山开采以及安全生产等环节。因此，倘若矿山开采不建立完善的自动化系统，矿山开采的数字化以及信息化便无从开展。

当前，我国的都个大中型矿山开采企业已经开始应用计算机技术、网络技术、信息技术、智能化技术以及矿山生产工艺等，使得矿山开采企业的生产安全、决策制定以及企业经营等取得了良好的效益。同时，矿山开采企业通过将以上技术进行全面的集成，形成了成熟的矿山综合自动化开采系统。这个系统通过对矿山开采设备以及生产环境安全等信息进行检测和采集，并对其进行分析和反馈，将整个矿山开采自动化系统管理平台的所有信息都通过数字化的形式展现给工作人员。通过生产信息的数字化体现，能够实现矿山开采的生产自动化、生产设备安全监测自动化，设备管理自动化以及操作自动化，并且，通过人工智能分析技术的引入，能够为矿山开采中的相应决策制定提供支持，实现矿山开采的高效、节能以及安全化。

整个自动排水控制系统通过检测水仓液位和压力、流量等参数，控制井下多台水泵轮流工作与合理选择启动备用泵，合理分配调度水泵运行的时间。整个系统通过以图形、图像、数据、文字等多种方式，实时地反映整个系统工作状态以及水仓液位、电机工作的负荷电流、电机运行时轴承温度、排水管路流量等重要参数，并通过PLC实现控制。该系统应具有良好的可靠性和操作性。多种数据由传感器进行检测，通过PLC模拟量输入模块送入CPU进行处理，计算出单位时间内水位的上升速率，从而判断井下中段的涌水量，合理选择排水泵的启停。水仓液位、电机的电流和电压、电机的轴温、电机水泵的振动、排水管的流量、水泵出水口的压力等参数，主要用于监测水泵、电机的运行状况，超过一定值系统会报警，严重时直接停机，以避免水泵和电机损坏。

三、矿山自动化系统的应用详细分析

3.1自动化系统对矿产开采系统通风设备的作用

在进行矿山开采时，矿井风机自动控制系统的数据获取主要是通过各种传感器实现的，而这些数据的传输则是通过高速光纤来实现的。通过传感器技术、微电子技术、自动化控制技术以及电子网络信息技术等，能够实现矿山开采自动化系统对通风设备运行参数、矿井风机实时运行数据的检测，同时，通过矿山开采自动化系统的应用，能够对矿井通风系统主辅设备以及通风设备控制的一体化，通过现场人工操作控制、电子远程控制以及自动化程序控制等，能够保障整个自动化系统的自动化闭所控制。现阶段，众多中小型矿山开采企业已经开始应用风机自动控制系统，并在生产安全、能耗降低方面取得了不错的成效。

3.2自动化技术对开采提升设备的作用

在进行矿山开采时，矿井提升设备时联系井上、井下的唯一通道，矿井提升设备一旦出现问题，便会直接影响矿山企业矿物资源的正常开采，降低开采效率，也增加了开采的安全隐患。

为了有效提升矿井开采提升设备的安全性，现阶段越来越多的企业开始选择可编辑逻辑控制器作为核心系统来进行矿井提升设备的自动化管理。矿井提升设备自动化控制系统能够对提升设备的运行速度、运行轨道、线路监控以及故障警报等进行控制和监控。它具有自动诊断、寿命长、稳定性强的优势。在整个PLC提升设备系统中，最突出的设备便是内装式提升机。内装式提升机在设计过程中将滚筒与驱动设备相互结合，将自动化、数字化等特点最大程度的展现出来。自动化技术在提升设备上的应用，不仅进一步加强了提升设备的运行安全性，又促进了提升设备的运行速度，对于矿山开采的高效、安全、持续生产具有重要的安全意义及经济意义。

3.3自动化系统对装卸设备的作用

在完成矿井开采后，礦物资源的装卸也直接影响着矿山开采的效率。传统的矿产资源装卸，通常是操作工人来完成的，但是由于人力活动具有一定的局限性，因此可能会出现操作疏忽，从而影响装卸矿的安全性。

为了提升矿山矿石运输的效率，现阶段常选择带式输送机。相较于人力劳动，带式输送机能够进行长距离输送，并且输送速率快，运行成本低，同时还能够保障运输数量。当前，带式输送机的自动化控制系统也选择的是可编辑逻辑控制器，在其外围有设备作为辅助，通过这种形式，能够对装卸传输带进行集中控制、就地控制以及自动控制。矿产传送的综合自动化平台，不仅能够对带式输送机的运行状态进行检测和保护，还能够进行整个输送带的软控启动，不仅显著改善了设备性能，提升了整个矿山的开采效率，还有效降低了生产开采事故的发生率，兼顾了经济效益以及安全效益。

3.4自动化系统对活动范围检测的作用

在矿山开采过程中进行活动范围的检测，主要是为了进行井下开采人员数量的统计以及考勤管理，方便管理人员对井下工作人员进行安全管理。通过自动化技术的应用，能够对井下人员的位置以及运动轨迹进行全面的监测以及记录，同时还能够对井下设备以及机车等的运动轨迹进行跟踪记录，通过轨迹的记录以及监测，加强对于井下人员以及车辆设备的安全管理。进行活动范围检测的自动化技术，实质上是一种集数据传输、数据转换、自动化控制以及信息采集等技术为一体的动态目标监控系统。它可以对进入井下工作人员的身份进行识别、并对运动轨迹以及运动时间进行记录，通过识别和记录，能够对动态目标的运动情况以及相关运动数据进行确定，一旦出现安全问题，管理人员便能够第一时间进行寻呼以及报警。另一方面，通过自动化技术对井下人员位置进行监控，能够实现矿井工作人员的位置共享，矿山企业领导根据井下人员的位置信息能够制定更加完善的开采计划，从而推动矿山企业的进一步发展。

3.5自动化系统对矿井排水的作用

矿井自动化排水系统，一般是由计算机自动监测水位装置以及自动化水泵开停装置构成的，他可以对矿井排水的运行参数进行监控，并分析差值来对设备进行保护。当前，矿井的排水系统多由多台多级离心水泵构成，一组水泵用于工作、另一组则当做备用。矿井的水泵工作电压高，运行功率大，同时运行视野较差，仅凭人工是很难对其进行监控的，另一方面，在水泵运行前进行管路充水、井下水位监测以及水泵设备的运行和管理等一系列工作，倘若进行人工操作，其劳动强大极大、操作过程极为复杂，这会严重影响整个开采过程中的效率和速率。而通过自动化系统的建设和应用，能够实现对于水泵运行情况的实时监测，同时还能够对于水泵运行操作进行远程控制，从而提高了安全生产保障，又降低了不必要的资源消耗。

3.6自动化系统对矿山填充的作用

随着人们越来越重视环境保护，绿色环保、无废料产生的开采是矿山开采的发展趋势，而矿山填充技术，是一种利用矿山固体材料进行填充，从而最大程度利用矿山开采的废料，降低环境污染的一种技术手段。矿山充填，不仅全面解决了矿山开采活动带来的资源消耗以及环境破坏，还能够有效缓解采矿带来的安全隐患问题，因此可以说，矿山开采时支撑现代矿业可持续发展的新技术。

在进行矿山充填时，往往会应用到多种充填工艺和充填设备，为了确保这些充填工艺和充填设备都能够正常运行，可以通过自动化系统来进行多种充填工艺的控制。自动化系统在矿山充填中的应用主要包括废料搅拌混合以及材料输送两个方面。矿山充填所应用的自动化系统主要是由分布式控制系统来完成的，通过分布式控制系统，不仅能够实现废料混合和搅拌工艺中的配料成分比对，避免了由于废料比例不稳定导致的充填质量问题，还能够通过自动化的充填材料输送来改善充填工作的环境。总体来说，通过分布式自动控制系统的应用，能够有效降低基层工人的工作强度，还能够极大程度的提升整体的工作效率，为整个矿山开采企业的可持续发展以及基层工作人员的工作安全提供保障。

3.7自动化在矿山未来的趋势

开发不同功能的采矿应用软件，以满足采矿业信息化的要求。因此信息化、数字化、智能化技术应广泛应用到自动化控制技术，信息化主要是采用软件模块化模式和技术手段，开发各种矿山应用软件；数字化主要是以高速企业网为基础，与互联网进行对接，建立高速双向的通讯网络，在采矿业的基础上进行改造，表现在矿山的自动化和高效率上，从而实现采矿业的数字化。利用科学技术改造传统采矿产业，未来这些技术成为我国采矿业的发展趋势，要顺应这一发展趋势，就必须大力发展新技术、新设备研发一些有实际效用的技术来保证采矿技术的快速发展。然而这意味着传统的采矿业面临着严峻的挑战。

四、结语

随着自动化技术的不断发展，自动化技术与矿山开采技术的有效结合逐渐取代了矿山开采机械化技术。可以预料，未来的矿山开采一定是以自动化系统为基础的“数字化”、“信息化”开采模式，因此，如何落实自动化系统的建设是矿山开采企业的重中之重。本文对自动化系统在矿山开采中的应用做了分析，以期我国的矿山企业加速建立完整的自动化开采系统。

参考文献：

[1]杜少卿，苗乃冉.自动化系统在矿山中的应用[J].冶金与材料，2018，38（05）：137-138.

[2]王君华.矿山生产自动化技术及其应用探究[J].通信电源技术，2018，35（05）：219-220+222.

[3]宋子华.在矿山生产中电气自动化控制技术的应用分析[J].世界有色金属，2017（21）：20+22.

[4]路东兴.电气自动化控制技术在矿山生产中的应用[J].世界有色金属，2017（20）：30-31.

[5]牛超.电气自动化控制对矿山设备的重要作用探讨[J].科技创新导报，2018，15（19）：50+52.

[6]陈臣.计算机技术在金属矿山自动化控制中的应用价值研究[J].现代工业经济和信息化，2018，8（07）：37-39.

（作者单位：武汉轻工大学电气与电子工程学院）