电气自动化在智慧矿山的应用探讨

敬立新

摘要：在我国进入21世纪迅猛发展的新时期，随着社会经济的不断发展，工业化进程随之加快。基于矿山的特殊生产环境和条件，为了提高矿山开采的效果和效率，一些煤矿企业开始采用电气自动化生产设备、控制设备，从而实现自动化、科学化的采矿模式，并建立智慧矿山体系，为煤矿企业带来更多的经济效益和社会效益。分析了电气自动化技术在智慧矿山中的应用。

关键词：电气自动化;智慧矿山;应用

引言

近年来，很多煤矿企业已经实现了自动化生产，摆脱了传统的人工生产方式，提高了煤炭开采效率。电气自动化控制是煤矿生产管理控制中的重要部分，通过对电气控制技术的研究，智能技术的应用程度不断提高，这大大提高了系统设备运行的效率，有效减少了运营资金的投入，有利于煤矿企业的稳定发展。

1矿山自动化设备的重要意义

首先，开采作业的全面实时监控。在矿山自动化体系中，电气技术和信息技术的结合是最为直接有效的手段，电气自动化技术与信息技术的融合可以让整个矿山的开采工作达到一个新的技术高度。比如在日常的开采作业中，通过信息技术和远程监控技术，可以对开采的整个过程实施全面的监控。现代化的矿山开采技术，是多个领域技术的结合，先进的监控体系和定位技术可以让开采作业得到更多的安全保障，通过矿山自动化设备来实现矿山工艺设备的电气自动化控制，让整个矿山的各个角度都得到有效的监控，快速精准地发现险情和问题，从技术的角度来保证矿山开采的整体效率。其次，有效预防安全事故的发生。在矿山开采中，安全始终是要放在第一位的，每一个矿山都有严格的安全防范制度，但是在实际的作业过程中，会出现不按规格开采的情况，如果可以用监控体系来加以管理，就可以有效地防止这些情况的发生，将监控管理人员发现矿工在开采的过程中存在安全方面的隐患时，就可以及时地加以纠正和制止，能够有效的预防安全事故的出现。自动化技术最基本的特点是自动化和先进性，自动化是指的在较少人工干预的情况下，机械可以自主地完成一些复杂的开采任务，机械的行为是由计算机控制，通过自动化机械来代替人工开采不仅能够提高效率，减少人工投入，还能极大地提升生产时的安全系数。

2电气自动化在智慧矿山的应用探讨

2.1电气自动化技术被运用于排水系统中

将电气自动化技术和矿山中的排水系统进行结合，从而产生全新的矿井排水综合自动化系统，促使排水更加顺畅、安全。总体来说，其具有的原理与功能如下：第一，自动化技术可使水泵全自动运行、开启、停止，同时会计算投入量，从而科学地分配各个机械设备工作量，最终改善和提升排水的效果，并且起到节能的作用。第二，自动化技术可进行保护，同时具有设备运行故障的备用预案，并可降低风险发生的概率。第三，自动化技术能进行远程操控，泵房的各种参数及运行状况会及时进行传遞，中心再按照所传递过来的数据和信息来发出指令，从而达到远程操控的作用。第四，矿山运行过程中很容易产生突发情况，所以在自动排水控制系统中采用了几种不同的模式，即手动控制、井上远程控制、井下自动控制，而且能更好地进行核准。第五，全面地提升智能化水平，其系统软件包中有海量参数，同时嵌入了一些控制策略和决策。也有一些矿井，通过采用PLC自动设备来对水位进行监控，自动控制水泵的开启、关闭，按照矿产开采时的蓄水情况合理地控制水泵。

2.2电气工程设计的优化

矿山电气工程的电气设计环节容易受到诸多因素的影响，如具体的设计范围、工作人员本身的设计理念以及观点等。一般来说，若选择以人工的方式对这些问题进行逐一的排查和解决，则将耗费大量的时间以及精力，对矿山电气工程的开展产生较为负面的影响。而智能化技术则能够在一定程度上对这一问题进行缓解。推动智能化技术与计算机网络技术相结合，不仅能够帮助煤炭矿山企业在网络平台上开展电气设计，还能够对具体的设计效果进行有效且合理的模拟。另外，与计算机网络技术结合后的智能化技术还能够对具体信息进行共享，提高设计效率，进一步降低电气设计所带来的成本耗费。

2.3操作和安全保护系统

该系统由Siemens公司之S7-300系列中两套不同配置的编程控制器和两套PLC，两者互为CPU冗余控制。在主控和辅控操作系统之间可以相互通讯和监视，对提升机运行的关键信号采用二重和三重保护设计，可以有效的防止减速、过卷等故障的发生，PLC保证有20%的I/O备用接口。另外，PLC操作控制系统可以实现提升机手动、自动、半自动、检修及紧急控制等各种功能的操作与控制。当提升机处于手动操控状态时，0.1～3.7m/s司机依照信号系统的指示和要求，通过速度给定器件进行提升机操控，让其能够依照预期进行速度运行、自动准确停车、制动减速等，这些功能的操作处理会受到行程控制器的限制。当提升机处于全自动操控状态时，在正常的自动运行逻辑下，司机不需要进行任何操作，只需要对运行状况进行跟踪监视。控制系统会根据实际情况来自动完成一个提升循环，并具有安全联锁。司机只能够完成紧急停车等操作。当提升机处于半制动运行状态时，在运行逻辑正常的情况下，司机可以根据系统发出的卸装信号来启动设备，实现提升机的提升循环，并安全联锁。而系统设备则会自动选择和控制方向，并控制运行速度、自动加减速等功能。在提升机处于检修状态时，检修速度则为0.1～0.5m/s，该状态下，设备不具备自动化控制功能。当提升机处于应急操作运行状态时，如果控制或监控系统出现一定的故障，那么提升系统可以通过手动应急操控的方式来完成本次提升，该方式只需要安装配备传统系统便可以实现。另外，发生紧急情况，司机可以通过急停按钮或脚踏开关完成紧急情况的应对操作。

2.4在矿山设备改良方面的应用

在矿山作业中通常会使用到各种先进的电气自动化生产设备，通过对先进程度较高的电气设备的使用，能够切实提高煤矿生产效率。为进一步提升矿山生产效率，就需要对各项矿山设备进行优化和改良，促使其能够更好地满足矿山电气自动化生产需求，保障各项设备运行的稳定性、可靠性和安全性。通过对智能技术的应用能够实现对牵引机运行适应性的增强，使其能够更好地适应各种恶劣的矿山生产环境，而且还能够依据生产环境的改变而做出适当的调整，从而保障运行效率。另外，还应重视对系统软件和模块的设计，如果需要在机械设备更新环节引入新型设备和新型工艺指标，那么则需要对I/O进行重新分配，在对程序进行优化时务必要对I/O进行重新编制，以避免编程中重复序列的不良现象发生，在此方面还应注重对PLC技术的引入与应用。

结语

社会对于资源的需求预示着矿山工作模式改革处于一个十分紧迫的状态，随着信息技术和机械自动化技术的发展，智慧矿山理论越来越成熟，并且大多数理论都已经开始应用于实践，相信随着我国综合国力的加强，自动化设备和智慧矿山改造的速度会越来越快。

参考文献

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[3]李龙，陈磊，项海波.智能化技术在电气工程自动化中的应用[J].科技风，2019（27）：97.