煤炭机械中计算机网络功能的应用研究

2022-09-08郭靖

现代盐化工 2022年4期

郭靖

（国家能源集团神东煤炭分公司上湾煤矿，内蒙古鄂尔多斯 017209）

计算机网络是一个较为复杂的组合网，按照不同的属性和特点进行分类。随着科技时代的来临，一些大型煤炭机械设备的应用范围也越来越广。因此，煤炭企业应加强对煤炭机械的监控和管理。计算机网络在煤炭机械中的应用可以增加许多功能，如信息交换、在线监控以及综合调度等，进一步保障生产安全。煤炭是社会生产的重要能源，科学合理地开采地下矿物资源可以促进社会经济可持续发展。

1 常用的煤炭机械设备

早期，煤矿开采解决了我国能源缺乏的危机，为自然资源供应链的运行提供了保障。为了降低能源问题对经济发展造成的不良影响，改革开放后，我国研发出大型煤矿机械设备取代人工操作，成为采煤的关键设备，不仅使传统的采煤问题得到了改善，采煤效率也得到了提升[1]。从本质上划分，煤矿开采可以分为井工煤矿开采和露天煤矿开采，形成了由地表到地下的挖掘模式，所需机械设备分别有：（1）露天采矿所需机械设备通常为液压挖掘机、电铲，偶尔也需要装载机的协助来提升采煤效率。（2）井下采矿所需设备为刮板运输机、采煤机、液压支架以及挖进机，作业体系基本为“三机一架”，可以挖掘深处的矿井并传输至地面，实地运输，最后配合装载机完成机械采矿作业。

2 煤炭机械的缺陷及计算机网络功能的必要性分析

2.1 煤炭机械的缺陷

2.1.1 操作问题

采煤人员在操作设备的过程中经常会出现拒动、误触等现象，事先编制好的程序代码无法按照规范执行，削弱了煤炭机械设备的功能。例如，在露天开采中，工作人员如果在液压挖掘机与电铲工作期间下达了其他指令，设备会不接受

指令或者接受指令极慢，整体灵活性降低，机械生产效率无法得到保障。此外，还有部分工作人员由于缺乏相关的工作经验，可能会因为实际操作不当导致机械故障。

2.1.2 故障问题

由于煤炭机械当前并没有完全实现自动化，而人工操作的失误引起了众多故障，导致生产流程无法顺利完成。目前，我国的露天矿产资源基本已经开采完，剩余大量煤炭资源均在地下矿井中，需要下井开采，所以对煤炭机械设备各部分的要求都很高。部分煤炭机械在完成地下开采任务的过程中容易发生故障，而机械设备负荷运行和电气控制系统调配不稳定使故障的发生率大大提升[2]。

2.1.3 调控问题

煤炭企业的调控模式大部分为短距离位置，而地下矿井开采模式使用短距离位置方案不合理。煤炭产量的指标上升以后，逐渐形成了多台设备统一操作的现象，不同的煤炭机械设备也开始互融，企业只需建立远程控制系统即可，由指挥中心统一对机械设备进行控制，还可以监控现场设备的运行状况。但是，受到经济和技术的限制，远程调控在煤炭生产中始终没有得到推广。

2.2 煤炭机械应用计算机网络的必要性分析

煤炭机械应用计算机网络的必要性主要表现为以下方面：（1）由于露天煤炭资源基本开采完毕，大多数企业活动已从露天转制为矿井内部生产，开采难度也增加了数倍，所用煤炭机械数量增加。为了确保煤炭开采的效率以及煤矿区的稳定性，煤炭机械的自动化、智能化管理已经成为当下的发展趋势[3]。（2）计算机网络可以使煤炭机械设备的调控更加智能，科学合理地使用计算机网络功能可以使煤炭机械的生产效率与生产功能得到显著提升。（3）计算机网络中包含的自动控制系统可以有效辅助煤炭机械设备正常运作，不仅可以降低相关工作量和工作难度，还可以提高煤炭开采的效率，创新煤炭开采方案。

3 计算机网络功能在煤炭机械中的应用

计算机网络作为一个综合性较强的组合网（见图1），可以按照各组成部分的特点、属性进行分类。由于煤炭机械的应用范围越来越广，煤炭企业应针对信息科技辅助煤炭机械设备工作进行详细调查并建立系统性的调控方案。

图1 计算机网络

3.1 硬件资源共享

计算机网络可以在全网范围内对处理、储存以及输入输出等资源设备进行共享，用户可以降低投入成本，也可以针对不同的设备实施集体管理和分担负荷。开采煤炭需要大量的资金，而机械设备所需要的资金占工程总费用的70%，所以针对设备的调控十分关键[4]。利用计算机网络硬件资源共享这一功能，操作人员可以对煤炭机械设备实施全面调控。例如，在远程控制模式中，指挥中心的总控制端可以对连接的机械设备进行资源调控。利用指挥中心总控制端发布具体的指令，能最大限度地避免人为因素导致的故障。部分高难度采矿作业可以直接通过该功能取代人工操作，并精准地调控设备。

3.2 软件资源共享

互联网用户可以在允许的状态下访问数据库，享受网络文件传送、远地进程管理和远程文件访问3种服务，最大限度地避免软件在研制过程中出现数据重复储存现象，集中管理也较方便。在煤炭企业中建立数据库并储存日常采煤工程阶段数据信息，可使采煤区指挥中心的控制流程更加便捷，特别是远程方面的功能会更加完善。例如，在分布式计算系统中，分布式网络会将整个采煤区覆盖并由指挥中心统一调控生产活动，不仅使数据库的资源得到了有效利用，还满足了采矿作业要求。

3.3 用户间信息交换

计算机网络具有强大的通信功能，用户可以利用计算机网络发送电子邮件以及新闻消息等，刚好与机械自动化控制系统的信号传递来电。计算机网络功能中的信息交换模块也可以从本质上满足煤炭扩区的通信传输要求，依靠所建立的信号基站，指挥中心可以第一时间获取采煤信息。例如一些范围较大的煤矿区需要建立多个信号站点并利用计算机网络所形成的虚拟平台，使煤炭机械等设备免受外界信号干扰。

3.4 在线监控功能

截至目前，煤矿的开采生产环节都依靠大型煤炭机械设备完成。如果在开采、挖掘以及运输的过程中，机械设备出现故障，煤矿的生产效率和安全性就无法得到保障。计算机网络功能在煤炭机械设备中的应用可以实现对煤炭机械设备的实时监控，尤其对于新出的电牵引采煤机，不仅可以实时监控机械运行状态，还能对整个系统进行监测和保护，此功能对远程控制有重要作用[5]。在煤炭机械设备中应用计算机网络还可以对电压、功率进行全自动智能化调节和控制，一旦出现问题，系统会自动上报并发出警报信号，维修人员收到信号后会第一时间赶往故障现场并及时排除故障，以免影响煤矿开采效率。此外，计算机网络在煤炭运输机中的应用还有火灾预防报警功能，指挥中心可以实时了解现场情况，并采取有效措施及时解决突发问题，保障煤炭机械设备高效率、稳定运行。

3.5 诊断功能

随着煤炭的需求量不断增加，为了满足市场需求，煤炭企业需要加快生产进程。煤炭机械设备的负荷在持续增长，而传统的煤炭机械设备无法对自身的系统进行检测，安全隐患和故障问题无法及时解决，这对煤炭生产安全十分不利。计算机网络技术在煤炭机械设备中的应用可以对机械设备的具体运行情况统一分析，并建立合理的诊断系统，通过综合分析煤炭机械设备进行统一诊断，准确判断是否存在安全隐患或问题，并提出合理的处理方案，这对维护煤炭机械设备的安全有重要作用。

3.6 综合调度功能

计算机网络在煤炭机械设备中的应用可以创建科学安全的综合调度系统，主要分为以下方面。（1）计算机底层控制系统可以对煤炭机械设备运行状态进行监控并收集所需数据，根据分析结果实现对煤炭机械设备的全程监控和调度，确保煤炭机械设备安全运行。（2）计算机实时监测系统可以实时监测采煤质量、工作人员的工作效率以及执行状态等是否符合规章制度，并针对所检测的数据自动生成表格，为煤炭生产和调控提供强有力的依据。（3）综合调度系统可以监控整个采煤过程的各个环节，对煤矿安全生产有重要意义。

4 基于网络平台采煤的注意事项

计算机网络由计算机、网络操作系统、传输介质以及相应的App四大部分组成，由多台设备通过传输介质和软件物理连接在一起。网络传输介质可以有形体，也可以无形体，例如WiFi的传输介质是空气[6]。鉴于如今的产业经济发展对煤炭资源的需求量不断增加，为了满足市场需求，煤炭企业需加速生产，而计算机网络功能在煤炭机械设备中的应用可以实现自动调控，但应注意对网络平台的管理，适当采取必要的措施维护网络的稳定性，保证机械设备可以正常接收信号，并按照指令完成作业信息交换，如图2所示。

图2 网络数据交换流程

为了降低网络协议设计的复杂性，设计者并没有将其设计成一个巨大的协议将所有通信归总到一起，而是通过合理划分问题，为不同模块的问题制定解决方案，使各个环节简易化，同时也降低了煤炭机械设备运行阶段的控制难度[7]。因此，煤炭企业在引入计算机网络功能协助煤炭机械设备控制时，应加强对网络平台的管理，并在规范的网络协议下运行。