煤矿电气自动化控制系统的设计

徐耀晖

摘  要：煤矿企业为了提高其开采效率，在其开采的过程中大量使用到了电气自动化控制技术，从而通过设备的自动化升级在降低开采人工投入的同时保障了煤矿开采的安全，提高了工作效率。

关键词：煤矿;电气自动化;控制系统

中图分类号：TD67         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）28-0078-02

Abstract： In order to improve their mining efficiency， coal mining enterprises use a large number of electrical automation control technology in the process of mining， so that through the automatic upgrading of equipment， the safety of coal mining is ensured while the manual investment in mining is reduced， and the work efficiency is improved.

Keywords： coal mine; electrical automation; control system

引言

对于煤矿企业而言，其经济效益的体现主要集中在煤矿的开采质量与开采效率上，因此出于企业追求效益最大化的需求，当下的煤矿企业都已大量使用机电设备，通过电气自动控制系统的应用来实现煤矿开采的自动化。

1 电气自动化控制技术

煤矿企业的电气自动化控制技术其应用涉及到了煤矿开采的方方面面，而该技术的基础理论探究则主要集中在电气自动化控制系统的概念与意义。

1.1 电气自动化控制的概念

该技术在煤矿企业的应用主要集中在利用计算机的技术实现对于煤矿开采全过程的电子化、信息化的把控。在煤矿企业中，可以应用电气自动化控制系统的一般都搭配机电设备的使用，通过信息技术与设备设施的融合，利用网络技术实现机电设备的控制。煤矿企业应用电气自动化控制技术除了关键的煤矿开采环节之外，在煤矿企业内部的开采管理与开采监控上也在利用该项技术。

1.2 电气自动化控制的必要性

煤矿这一能源有着悠久的开采历史，同样也有着广泛的使用范围，从煤矿资源的利用特性可以发现煤矿企业虽然数量众多，但是煤炭资源却有着不可再生的特点，因此，在煤矿开采的过程中，煤矿的利用效率是当下煤矿开采的关键，保护资源，在提高开采效率的同时提高资源的利用率既是当前煤矿开采的要求，同时也是资源可持续发展的要求。

在煤矿企业利用电气自动化控制技术首先可以应用于煤矿井下通风，通过井下作业环境中该技术的应用从而实现井下空气的流通，将井下有毒的气体经由技术的手段排出，并将井外的新鲜气体输送的井下作业的环境中，从而为井下作业人员提供较为安全的作业环境。

其次电气自动化控制系统与人工的操作行为相比有着稳定、规范的特点，因此在煤矿企业中，该项技术的应用有效的避免了由于人员操作而造成的资源浪费，大大提高了煤矿开采稳定性的同时也降低了煤矿开采中人工的投入，提高了煤矿开采的安全性。

2 煤矿电气自动化控制现状

煤矿企业受限于资源的不可再生与有限性，在当前煤矿企业的开采过程中，企业已经意识到了电子自动化控制技术的重要性，大多企业已经依托企业开采的实际在企业内部开展了电气自动化控制技术的推进。通常情况下，该项工作的推进首先要对企业内部的機电设备进行分析，通过设备的统计，企业需求的明确，结合企业最终的生产目标从而判断出企业电气自动化控制的需求，制定出较为完善的电气自动化控制技术的需求与生产计划。其次，在电气自动化控制技术投入使用的过程中要对其使用的情况进行实时的监控，从而在其运行的过程中及时的发现问题，并依托煤矿企业的生产建设实际进行针对性的改进，以提高其技术应用的有效性。在当前电气自动化技术的应用过程中，由于技术的不断更新与企业内部需求的不断扩大，电气自动化控制技术呈现出集成、综合的特点。该项技术的发展不再局限于某一项具体的自动控制功能的实现，而是趋向于将多方的煤矿自动控制需求进行融合从而研发出适应于多种场合与需求的电气自动控制技术。当前投入使用的煤矿电气自动化控制系统其主要的技术分为硬件与软件两部分内容，在其发展的过程中，随着煤矿企业生产需求的不断更新，煤矿的电气自动控制技术也随之不断的更新发展。面对当下信息化、技术化社会背景的影响，煤矿电气自动化技术的发展呈现出智能化的趋势，而就其技术的更新与发展来看，其发展的核心仍然是开采效率的提高，而其发展的目标下，技术与人员的安全性以及技术应用环境的改善也是其中的重要方向。

3 煤矿电气自动控制系统的应用

电气自动化控制技术可以应用于煤矿企业的方方面面，从具体的应用方向来看，主要可以归纳为以下几种：

3.1 采煤运输过程

在煤矿开采的历史背景中，煤矿开采产量的提升集中在20世纪80年代，自此之后，采煤环境的变化与采煤效率的要求使得电气自动控制系统在整个煤矿开采环境中开始投入使用，其具体的技术使用方向一般集中在根据煤层的厚度科学的选择合适的开采方案，同时在煤矿开采的过程中实现对于采煤过程的实时监督，在把握煤矿开采情况的基础上通过电气自动控制技术的使用有效提高煤矿开采的效率。当下我国煤矿开采过程中常用的运输设备为胶带运输，在该运输技术的应用中搭配以运输监控系统，从而在保障煤矿开采效率的同时大大提升了煤矿开采的安全性，使得我国煤矿开采事业在电气自动化控制技术的推进中实现了快速的发展。

3.2 煤矿机电设备

煤矿行业的生产经营过程中煤矿机电设备的使用必不可少，而机电设备的使用，其运行效率的提升离不开电气自动控制系统的配合。在机电设备中使用该项技术其主要的使用方向在于通过对于机电设备当前使用效率的分析与使用现状的考量，通过对其控制系统的改良与更新从而实现设备稳定运转的同时提高设备的应用效率，发挥机电设备在煤矿企业生产经营中的优势。通风系统电气自动化控制与机电设备的技术应用与改善有一定的相关性，通风系统的电气自动化控制在于在通风的机电设备中融入可控制的软件，并通过增值系统的增加使通风系统具备自我控制，安全报警，主动记忆等多种的功能，以此来实现通风系统的多功能自动控制。

3.3 排水与供电系统

井下作业的煤矿开采环境，其排水的高效与环境的安全性同样重要，煤矿排水系统中应用电气自动化控制系统其主要的任务是提高煤矿企业排水系统的控制能力，其应用首先是通过电气自动化控制系统实现水泵工作状态的自动调整，从而使井下排水系统达到无人操作，自动调整的状态。其次该项技术的应用也是为了实现排水系统的实时监控，通过状态的实时监控实现预防工作的有效开展。最后该技术的应用可以实现排水系统数据的及时收集与传送，结合数据分析工作的开展，推进排水系统的调节工作。虽然供电系统未直接涉及到大范围的机电设备，但其作为机电设备正常运行的基础和保障，电气自动控制技术在供电系统的应用具有重要的意义。其应用主要集中在对于供电系统的智能控制上。供电系统的正常运转对于整个煤矿企业的正常经营有着重要的作用，因此从实践的角度来看，电气自动化控制系统在供电系统的应用中主要是集中在电量的智能化调整与施工现场的合理用电的控制上。

3.4 监控系统

煤矿企业为了保障系统运行的安全，对于煤矿监控系统的构建显得尤为重视，同时其监控系统除了基础的外部环境监测之外，煤矿企业一般会将监测装置与报警装置同时安全，通过断电仪、红外线、喷雾等装置的检测监控从而保证煤矿企业的安全运行需求。但是在监控系统的构建中，机电设备的维护与系统利用率是其发展较为不完善的部分，因此，对于监控系统电气自动化控制技术的推进工作来说，设备的改造与系统的完善是其工作的重点。

4 电气自动化控制技术的优化设计

面向当前电气自动化控制技术在煤矿企业的多种应用，其技术的优化设计则需要根据不同应用场景的需求从硬件与软件两个方向开展技术的更新。

4.1 硬件优化

硬件优化的推进主要指的是电气自动化控制技术的优化过程中需要涉及到不同的硬件架构，其硬件的差异则会直接影响到电气自动控制技术的应用效果，因此在该项目的优化的过程中首先需要对系统输入电路进行优化，面对当前煤矿企业井下开采作业系统供电的不稳定性，在进行输入电路的优化过程中，其主要的目的是保障电路系统的稳定运行，因此在电路的部分需要通过电源净化元件的安装来实现电路的稳定。该优化的过程中隔离技术的应用也是有效的电路稳定手段，通过对于线圈屏蔽层的建设从而达到脉冲干扰降低的目的。而电路短路的问题则需要通过保险丝的加装来实现输入电路的优化，降低使用过程中短路情况出现的可能性。其次在硬件优化的过程中也要对于输出电路进行优化，面对当前煤矿企业电路输出的高频动作，其设计优化要对输出的设备进行统一，以晶体管来替换之前的输出设备，从而使其可以有效承担电路系统高频的输出动作。对于水泵这类输出频率较低的使用场合，在输出设备的选择上可以根据其输出频率的变化而采用继电器进行电路输出，在简化煤礦企业电路的同时以高抗干扰以及带负载的能力适应其输出背景的要求。最后硬件的优化过程中，电气自动化控制系统必须考虑其系统的抗干扰能力，由于煤矿生产环境的恶劣，电气自动化控制系统容易被电磁脉冲所影响而造成系统失灵的问题，因此在抗干扰优化的过程中要利用超隔离的变压器进行系统抗干扰的布置，而对于金属外壳的设施设备则要通过外壳接地的形式避免其中的干扰，同时在抗干扰的优化方面要从较为整体的角度统筹的开展布线工作，通过合理的规划提高电气自动控制系统的抗干扰能力。

4.2 软件优化

电气自动化控制系统中软件是其正常运行的核心，因此在其软件优化的过程中首先要对软件的结构进行优化，不同的煤矿开采阶段有不同的软件需求，而为便于煤矿开采中的随时调整，在开展软件设计的过程中要通过目标分解的形式利用模块化的软件设计形式实现软件的实时调整。其次在软件设计的过程，其程序的优化要依托实际的电气自动化控制需求进行调整，面对该技术的应用的多种场合，其软化的设计也要及时与软件需求方进行沟通，在软件的设计过程中通过统一编号，按需分配的形式使软件开发的可靠性有所保证。

5 结束语

电气自动控制技术在煤矿企业的应用中有其存在的必要性，面对当下煤矿企业的激烈竞争，该技术的应用可以有效提高煤矿企业的经济效益，提升其核心竞争力，因此面对当下煤矿企业电气自动控制技术多种应用场景，其技术的优化应从硬件与软件两方面入手以提升其技术的有效性。

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