煤矿机电运输系统中的自动化技术分析

任富强，李刚，康宇全

贵州省煤矿设计研究院有限公司，贵州贵阳，550025

0 引言

就目前的煤矿开采运输而言，自动化技术在其机电运输系统中发挥着关键性的作用。为进一步提升此项技术的适应性，煤矿企业、相关学者与研究人员就需要充分了解煤矿中的机电运输系统以及自动化技术，明确此项技术在其中的应用优势，然后根据煤矿机电运输系统的实际应用需求，合理应用自动化技术。同时应该结合煤矿机电运输系统的发展，对自动化技术在其中的发展方向进行分析，实现自动化技术的良好应用与发展，进一步推动煤矿机电运输系统的进步。

1 煤矿机电运输系统与自动化技术概述

1.1 煤矿机电运输系统

煤矿机电运输系统是当今煤矿井下运输的重要设施。在煤矿机电运输系统中，主要的组成部分包括主提升设备、副提升设备、通风设备、排水设备及供电设备等。这些设备之间协调配合，可以充分满足煤矿生产作业中的煤炭运输需求，从而及时、有序、稳定、安全地将煤炭从井下运输到地面。

1.2 自动化技术

自动化技术是在不需要工作人员或者是在极少数工作人员操作下便可对各种机电设备和系统进行控制与操作的一种先进技术形式。就目前的自动化技术应用来看，过程自动化、机械制造自动化以及管理自动化是其主要的应用方向。将自动化技术应用到煤矿机电运输系统中，将会使其在少数人操作的情况下保持安全、稳定运行。因此，此项技术在当今的煤矿机电运输领域中得到了越来越广泛的关注[1]。

2 自动化技术在煤矿机电运输系统中的主要应用优势

2.1 促进产能与工作效率的提升

在煤矿机电运输系统中，通过自动化技术的合理应用，可在提升煤矿产能的同时实现其工作质量的进一步提升。借助于自动化技术，可对机电运输系统的运行加以科学控制，及时发现和解决其运行中的异常，尽最大限度避免由于系统故障或运行效果不佳而导致的产能下降现象，实现煤矿产能的进一步提升。同时，自动化技术的应用也可以有效避免煤矿机电运输系统传统操作中的人为因素影响，使系统得到更加精细化的控制，从而实现其工作效率的进一步提升。

2.2 实现生产安全性和可靠性的保障

因为煤矿井下生产环境十分复杂，整个生产过程中的危险系数都比较高，机械设备因素、环境因素以及人为因素等都会对生产安全产生直接影响。一旦出现问题，便很容易引发严重的安全事故，从而对煤矿井下工作人员造成严重的安全威胁，并给煤矿企业造成重大经济损失。而通过自动化技术的应用，可实时监测煤矿井下环境，及时发现环境中的安全问题，并最大限度提升系统中各个设备的安全系数，以此来确保其安全可靠运行[2]。

2.3 实现人力资源成本的节约

在传统形式的煤矿机电运输系统控制中，通常都会采取人为操作的方式进行各种机械设备控制。这样不仅需要投入大量的人力资源，也会花费很大的成本。尤其是专业的技术人员，其成本更是十分高昂。而自动化技术可将煤矿机电运输系统中的各项机电设备都连接到同一个自动化控制系统中，仅需要几名工作人员在系统终端进行监控即可。这可实现煤矿行业人力资源成本的有效节约，从而为煤矿行业经济效益的提升奠定良好的技术基础。

3 自动化技术在煤矿机电运输中的主要应用

3.1 煤矿运输自动化技术

对于煤矿机电运输系统而言，运输自动化技术的应用与实现至关重要。因为煤矿生产中需要将开采出的煤炭及时运输到指定位置，从而实现整个煤矿开采作业的高效运转。在此过程中，最关键的设备便是煤炭运输设备，如果此类设备出现了故障，便会对煤炭运输工作造成不良影响，甚至会给煤矿企业带来严重的经济损失。为有效防止上述问题的发生，在煤矿机电运输系统中，就需要合理应用煤矿运输自动化技术。通过PLC来进行运输设备的调节和控制，通过总线通信的方式来实现设备制动，并以此为基础，将煤矿运输设备连接到PLC自动化控制系统中的主调节模块以及各个子单元模块中，以此来实现煤矿运输设备的实时监控。在运输设备的具体运行中，其运行数据会通过传感器及时采集并上传给系统终端数据库，在数据库接收到运行信息之后，会将其与事先编辑并储存在系统中的初始化参数进行对比，从而及时发现其运行异常，并及时将相应的调整指令下达给相应的子单元模块，以此来实现煤矿运输设备运行的科学调控，使其在各种工况条件下都能够保持安全、稳定运行，以此来有效确保其作业的稳定性与可靠性[3]。在煤矿运输设备出现故障的情况下，以PLC为基础的自动化控制系统会将相应的故障信息及时传输给系统终端的管理与检修人员，使设备故障得到及时处理。从而尽最大限度缩短设备停机时间，确保煤炭运输工作效率；同时也可以有效防治设备故障所导致的安全问题，为煤炭运输效果及其安全提供良好保障。

3.2 提升机自动化技术

在煤矿机电运输设备中，提升机是一项关键设备。传统的煤矿提升机主要通过继电器来进行控制，但是由于继电器控制系统的体积很大、设备线路十分复杂、可靠性和灵活性不足，控制方案改变中需要花费高昂的成本，越来越难以适应当今煤矿行业发展以及煤矿提升机的实际应用需求。因此，以PLC为基础的自动化控制技术开始在煤矿提升机中得到了良好的应用与普及。在通过以PLC为基础的自动化控制系统进行煤矿提升设备的具体控制中，可将相应的传感器设置在提升设备上，然后通过螺旋编码器对相应的数据进行处理，使其转变为PLC可读取的数据形式，然后将其传输到PLC中，通过与其中编程储存的相应数据对比，可及时发现设备异常，并及时作出响应；借助于系统终端，管理和技术人员可通过指令控制器将相应的控制指令发送给PLC，以此来实现既定控制指令的执行，远程控制煤矿提升设备；另外，接地开关也与PLC连接，在接地开关动作后，PLC也会立即响应，从而通过自动化控制的方式来对机电设备实施保护。具体控制中，PLC可根据实际情况与系统指令对煤矿提升机中的电动机、液压器、润滑站以及磁力站进行自动化控制，同时也会将提升机的运行信息实时显示在控制系统终端，包括提升的次数、提升速度、提升机所在深度、故障声光显示以及光标深度显示器显示等。通过这样的方式，可使煤矿提升机得到良好的自动化控制，从而最大限度确保其作业效率与安全性，为煤矿行业的经营与发展奠定良好的技术基础[4]。图1为煤矿提升机PLC自动化控制组成结构示意图。

图1 煤矿提升机PLC自动化控制组成结构示意图

3.3 井下传送带自动化技术

在煤矿机电运输设备中，井下传送带也是一项关键的煤炭运输设施，如果井下传送带在运行过程中出现了故障，也会对煤炭运输质量乃至于安全造成很大程度的不良影响。因此，在自动化技术的具体应用中，井下传送带自动化也成为了一项关键内容。将自动化技术和用来进行电磁系统优化分析的CST软件相结合，便可为井下传送带的连续、稳定运行提供良好保障，并实现传送带运输工作效率的进一步提升。在此过程中，也需要不断地完善煤矿机电系统中的数字化监控系统，以此来实现煤矿机电运输系统的数字化、自动化和智能化发展，使其故障发生概率得以有效降低[5]。

3.4 辅助运输系统自动化技术

在煤矿行业的生产作业过程中，辅助运输系统也是其机电运输系统中的一个主要组成部分。而将自动化技术合理应用到煤矿辅助运输系统中，也会使其运输工作质量、效率及其安全性得以良好保障，从而有效确保煤矿井下作业过程中的运输工作自动化发展。就目前来看，自动化技术在煤矿辅助运输系统中的应用主要包括以下几个方面：①以自动化计数为基础的无极绳绞车，将无线视频监控系统安装在无极绳绞车中，便可对其整个的运输过程进行全面监控，并根据实际的环境情况对其运行进行自动化调整。通过这样的方式，不仅可有效解决传统绞车应用中的操作人员数量多、运输距离短等的诸多问题，而且进一步确保其运输的安全性，从而为煤矿辅助运输系统及其设备的自动化运行控制提供良好的技术支撑；②以自动化技术为基础的煤矿采掘皮带，此类的辅助运输系统可有效替代传统煤矿井下运输系统固定人员操作形式，通过自动化与智能化的方式对煤矿井下运输的整个过程进行监控，将光纤视频监控系统合理应用其中，便可实现整体运输监控效果及其工作效率的显著提升，同时也可以有效降低人力资源的投入[6]；③以自动化技术为基础的机械推出装置，该装置可有效替代传统煤矿井下作业中的人工推出操作，显著降低作业人员的劳动强度，并尽最大限度确保井下作业人员的安全性。通过自动化控制技术的应用，可以良好地控制机械推出装置的运行状态、速度及其安全，从而确保煤炭推出作业的安全、稳定进行。

4 自动化技术在煤矿机电运输系统中的发展方向

4.1 全面进行数字化矿井建设

在煤矿机电运输系统的应用与发展中，要想实现自动化技术的良好应用，相关企业需要全面建设数字化矿井。在此过程中，相关单位与技术人员需要合理利用先进的三维仿真建模软件，或者是针对矿井数字化建设进行专用软件开发，将矿井中的各项参数导入软件中，从而实现数字化拟态矿井环境的建立。将软件与煤矿机电运输自动化系统之间建立起联系，通过系统数据采集来实现数字化矿井模型的不断更新，对矿井开采作业的发展趋势及其即将面临的困难、问题亦或是危险等情况做出科学预测。通过这样的方式，便可为煤矿机电运输系统的自动化控制提供良好辅助，从而进一步确保其自动化控制效果，为井下机电运输设备的安全、灵活、有效应用提供良好保障。

4.2 通过机器人替代人工作业

由于煤矿井下作业环境十分特殊，存在的安全隐患也比较多，且很多的安全事故都具有突发性。在这样的情况下，井下作业人员很难对突发情况做出及时有效的反应。加之一些作业人员的技术操作存在问题，人为因素所导致的机电运输系统问题也比较常见。因此，在未来的煤矿机电运输系统应用中，可将机器人合理应用其中，替代目前的人工操作，并将机器人与自动化控制系统相连接，通过系统中的各项数据采集与获取来执行相应的控制与调整操作，从而与自动化控制系统之间达成良好的协调效果，有效避免人为因素所导致的机电运输系统问题，降低井下安全事故的发生概率，实现煤炭运输作业与整体煤矿生产作业效率、质量及其安全性[7]。

4.3 井下运输信息管理系统的完善

为实现煤矿机电运输系统中自动化技术的良好应用，煤矿行业也需要科学建立其运输信息管理系统，全面收集各个运输设备的具体信息数据，并通过先进的大数据分析与数据挖掘技术等来进行潜在的安全隐患预测。通过这样的方式，不仅可以进一步提升煤矿井下作业的管理效果，同时也可以及时获悉到煤矿井下运输作业将会面临的问题，并根据信息管理系统的实际分析结果来进行煤矿机电运输系统的远程控制，以此来实现各种安全问题的有效规避，使井下运输信息管理系统和自动化技术之间的结合效果达到最佳。

5 结语

综上所述，自动化技术在当今的工业领域中已经得到了广泛应用，尤其是在煤矿井下运输作业中，将自动化技术合理应用到其机电运输系统中，将会使其整体系统的运行效果及其安全性得以显著提升，在提升煤炭运输工作效率与质量的同时尽最大限度降低系统故障和相应的安全事故发生概率。因此，在具体的煤矿井下运输作业中，煤矿行业研究者与技术人员应加大力度对自动化技术的应用进行研究，以此来适应现代化煤矿井下机电运输设备及其系统的发展，为煤炭运输提供良好的技术支撑，进一步促进煤矿行业的自动化与智能化发展。