数字技术在煤矿电气自动化中的应用

上官志云

（山西乡宁焦煤集团有限责任公司 山西省临汾市 042100）

数字技术自面世以来就被人们广泛的关注，它的应用促进了人们生活水平的提高并一定程度上将煤矿工人从风险较高又繁重的一线工作中解放，提高安全性的基础上解放了生产力，因为它有智能和自动的特性，通过对设备的控制和预设，在工人要去比较危险的区域工作时就可以使用这项技术代替，降低了工人在煤炭开采时的风险。因此在充分了解数字技术的基础上，有机结合数字技术和自动化在煤矿企业中的应用，用科学的方法管理和改进，提升企业的公信力和公众形象，以便在日益激烈的竞争环境中站稳脚跟得到持续长久的发展。

1 数字技术自动化的概况

第二次工业革命后人类进入蒸汽时代、第三次工业革命后人类进入科技时代，数字技术也在时代的进程中随之发展变革，使得运用此技术的相关领域生产效率不断提高，同理煤炭行业也因为电子系统的改进与应用，节省了煤炭企业资源的投入，数字技术在煤炭行业的地位也愈发的重要[1]。尽管这项技术的问世与运用时间还不算很长，但它的优势是不可代替的，尤其是在提高工作效率、节省人力物力投入、收集设备的运行数据和保障个人工作安全等方面显示出了巨大的作用[2]。

2 数字技术运用的具体意义

2.1 生产安全方面

在煤矿机械设备开采这方面，数字技术的运用有着重要作用。一方面使开采效率提升另一方面使开采安全度提升，因为煤炭资源存在于地下，所以所有的一线开采场合就是在地下矿井中进行，地下开采环境恶劣不说还很容易因为地质灾害的因素受到影响发生矿难，一旦出现了安全事故后果都是非常严重，对个人对企业对社会都是不可避免的损伤[3]。所以在安全作业这方面不可忽视，当前我国的煤炭作业采用的主要方式是人力与机械相互协作，存在一定的危险系数，工作人员的安全保障不是很高[4]。如果将数字技术更好的结合在开采作业中，不仅能在工作时达到精准化、标准化，还可以在安全事故发生时最大程度保证职工的安全，提升整个矿业的效率与能力。

2.2 生产效率方面

数字技术在煤矿业的灵活运用，除了在安全方面起到的重要作用，在提高生产效率这一块也发挥着积极的影响。将计算机技术、机械控制技术和大数据技术等融合在煤矿开采中，使得整个开采的机械化水平大幅提高，优化煤矿了各层结构[5]。另一个层面来说，这种自动化的提高使检测灵敏度上升，更快更全方位的检测和排查煤炭作业时的不确定因素，最大程度避免由这种因素带来的风险，提高作业效率[6]。

3 在煤矿开采中的运用

3.1 在采掘设备方面

如今很多煤矿的挖掘开采都广泛运用了数字技术，使整个行业的生产安全系数上升[7]比较大型的煤矿在开采时普遍采用了自动化的采煤控制系统来进行作业。通过对数字自动化技术在实际开采中的运用情况来进行探查，发现了在开采效率方面、作业便捷度方面、和作业安全性方面有很大效用，而且在机械维护时方便简易，同时在抗污染方面有也能得到保障[8]。

在煤矿开采时机械设备的运行要在比较困难的环境下直接接触煤矿，所以在进行挖掘开采前不可少的步骤就是进行机械的安全检测和诊断，这个因素将直接影响煤矿生产工作时的安全与否[9]。在这个时候数字自动化技术就起到了非常关键的作用，利用数字技术并结合计算机信息技术来进行诊断和机械性能测试，更全面精准的判断整个机械的情况，为设备的安全运行和工作效率提供了技术支持。

3.2 在安全设备方面

因为煤矿开采具有一定程度上的危险性，为了提高煤炭作业时的安全性就必须健全完善督查体系、安装安全装置。煤矿工作人员都需要从这些装置中如湿度装置、温度装置、探测装置等获得关于这个矿井的资料参数，并将这些资料参数通过整理和记录建立一个完整的数据资料库，然后作业人员通过资料库可以制定科学有效的工作计划，减少不确定因素的发生[10]。探测装置探测到的数据对整个煤矿的信息监测都会产生重要影响，探测装置在完成数据采集后可以通过数字技术的运用将信息报告传输到控制室，工作人员在接收发送来的信息后进行判断调整，完成整个远程控制流程。整个的作业流程高效精准，所以工作人员在问题出现后能够及时的发现并且迅速制定处理方案，提高了机械设备在运行时的安全性，进而增加了煤矿的工作效益。

3.3 在运输提升设备方面

煤炭开采的效益及效率很大程度与运输提升设备有关，所以机械运输提升设备在工作时都必须严格的被控制，为了这一要求的需要于是出现了一种新型的检测系统，这种检测系统就是工况检测系统，现在它已经广泛的运用在各种机械运输设备上，这种系统拥有综合化、集中化等一系列多种优势，并且结合了PLC 以及互联网计算机技术，对整个工作地面进行合理科学的规划控制，并且通过数字化技术可以对每一个环节进行实时监控，可以有效的规避风险。这种系统模式联合数字直流调控系统在工作中合理运用，可以在运输提升设备进行操作时严密的监察的运行情况，降低运输提升设备发生故障的概率，为煤炭挖掘开采提供了重要的技术手段支持。

3.4 在通风系统方面

造成煤炭开采环境的恶劣，其中一个非常重要的因素就是通风问题。现在随着技术的发展这个问题得到了改善，煤炭开采时运用VC++技术对通风系统进行管理完善，再通过设备检测分析地下煤炭开采的环境，然后将环境分层、强化分散，实现对地下煤炭开采通风的环境的有效改善。它的作用还不止如此，通过对地下煤炭开采的环境的实时检测，工作人员能迅速的获取情报，一旦意外情况发生，能及时的发出预警，警示在场人员，提高安全性。

3.5 在排水系统方面

在煤炭挖掘开采的时候，要想保障工作安全高效的进行排水系统就必须正常运行。如果在排水系统运行的时候用到数字化技术就会使系统的工作效率提高，增强它的实用性、可用性。应为它能对工作时的排水情况进行分析监控，并根据不同情况不同场景做出相应的反应在整个工作结构、工作效率上得到优化。而且因为将数据远程传输回中央控制室后，指挥人员就可以根据设备上的数据进行合理的调控。为指挥人员的行动和决策提供了可靠的数据支持，方便了他们的工作。

3.6 在供电系统方面

传输通道、集控中心和监控分站以及综合保护器，这四个环节组成了煤矿作业的供电系统。综合保护器是对高压系统和电路进行观察监控的一个装置，目的是为了对供电系统进行一个收集与分析，监控分站就是一个中间连接站的作用，将各个方面汇聚而来的信息进行总的接收整理并实时的根据情况进行调整。不仅有汇集信息的作用还可以让供电站与监控站进行信息的交换和交流，这项技术对于网络通信安全和电路系统的数据收集分析有着重要的意义。

4 数字化技术在煤炭业的创新点

4.1 有机提升操作系统的性能

在煤炭业自动化设备进行作业时，有关的操作系统起着至关重要的作用,所以在煤炭业优化相关机械设备的操作系统是实现自动化创新的核心，可以从以下这点进行切入：完善自动化设备操作系统,并采取科学高效的修改方法对系统进行定期查漏排错，有效合理的对数字化技术在工业系统中进行操作运用, 会提升机械设备的智能性。然后在运用数字技术的时候保持严谨性，多重核算确保数据的准确，避免过分依赖数字系统处理数据，以至于不能发现错漏造成损失。

4.2 运用光纤连接

在煤炭业的自动化设备中应用数字自动化技术可以以光纤作为连接，光纤作为性比价高的新型信息输送电子材料在自动化领域得到普遍运用。为了机械在进行煤炭作业时，传送压力过大影响网络的稳定，数据的传送速度慢，可以在机械设备的连接口处运用到光纤，增强系统的抗干扰性和运行的稳定性。但需注意，在将光纤作为连接的时候要灵活运用，根据现场实际情况, 进行相应调整。

4.3 Goose虚端子技术

Goose 是指快速报文传输机制，代替常规硬接线通信方式。在自动化中应用这种数字技术,为电气自动化设备提供了技术支持,不仅可以检测系统中机械设备的进行情况，还可以对线路、连接端口精密的地方实现监控。而且在自动化设备中使用Goose 虚端子技术一方面可以在生产和操作效率上得到保障,另一方面还能使机械自动化设备更具简洁性, 促使煤炭业生产效益提升。

4.4 自动化设备元件

数字技术的有效运用依靠自动化设备的使用，自动化设备在挖掘开采过程中的使用情况会被其元件品质影响，如今生产机械元件的厂家非常多，部分厂家因为利益的驱使，制造一些品质低劣、不合标准的设备元件投入市场，而在采购时如果不能准确的分辨其中优劣，采购到了品质较低的元件就会对自动化设备的工作造成影响，拖慢作业进度。所以可以在自动化设备和元件供应之间形成一条自己的产业链，确保元件的品质，在数字技术结合自动化设备工作时更好的提升作业效率。

5 数字化技术的应用发展方向

随着社会和经济的不断发展，对企业的要求也越来越严格，煤企要在发展中跟上脚步站稳脚跟对自动化生产设备也必须有一个高的要求，电气自动化设备在煤炭业也就越来越重要。但就现在观察我国煤矿业可以发现，这项技术还有一些不成熟的方面，比如数字化技术和一些大型的机械设备适配较为常见，但在煤企职工工作时实际所运用到的设备不都是大型，并且有些大型设备不适配这项技术。为了数字技术在电气自动化中更好的发展运用，就要多管齐下，首先加大对数字技术和电气自动化的研发力度，研究出相应技术，不依赖国外科技，同时控制设备的进口量，最终实现技术自由的计划。其次根据我国煤炭企业生产的实际情况，提高数字化技术和机械设备的契合度并不断研发改良改善设备的机械性能，以保证生产时的质量和效率。最后一点就是培养相关操作人员的职业水平，更高效科学的运用自动化设备。

6 总结

在煤炭挖掘生产的过程中，很多流程都需要用到数字自动化技术，所以数字自动化结合大型机械设备的运用在煤炭行业非常普遍。只有对数字自动化技术进行更好的研究提升，我们才能提高煤炭业的开采效率，并且最大程保证在开采的时候工作人员的安全。但我们要注意的是，相应的环境下设备的保护问题，比如在极温环境下应该怎么保护、在环境度潮湿时又应该采取什么措施，这会直接影响最后的生产效率，所以为了煤炭业的持续性高效性的发展，我们更要好好的发展数字化技术，运用在煤矿电气自动化中。