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煤矿机电自动化集控技术的发展与应用分析

2025-04-06 52 上传者：管理员

摘要：随着信息技术的快速发展及科技的进步，煤矿机电自动化集控技术得到了快速的发展。该技术具有高度的信息化和程序化，可以实现煤矿机电设备的自动化和智能化，提高工作效率，降低人力成本，同时提高作业过程的安全性。该技术的发展和应用对于提高煤矿生产效率和安全性、降低生产成本、推动煤矿行业的可持续发展具有重要的意义。

关键词：
机电自动化
煤矿
煤矿机电设备
程序化
集控技术
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传统煤矿作业通常是由人工完成各项工作,但是在人工工作模式下,不仅工作效率难以提升,而且煤矿工人每天需要面临的安全风险较高｡目前很多先进企业在朝着集控化､信息化和自动化方向发展,机电设备自动化能够提升使用性能,与传统人工操作相比具有效率高等优势[1]｡机电自动化集控技术在煤矿作业中的应用能够有效地规避传统煤矿作业中的不足,最大程度地保障工作人员的人身安全,促进煤矿行业的稳步运行｡煤矿作业的全过程均能够利用机电自动化集控技术来完成,不仅包括煤矿的运输､监控和开采,还包括井下通风､牵引和支护设备的工作等,机电自动化集控技术的应用能够有效减小煤矿工作的安全风险,还能够提升煤矿生产质量与生产效率｡此外,煤矿机电自动化集控技术的发展和应用,代表着我国科学技术水平的不断提升,因此能够有效提高我国煤矿行业的核心竞争力,对我国煤矿行业发展起着积极的促进作用｡

1、煤矿机电自动化集控系统的主要构成

(1)系统软件

煤矿机电自动化集控系统的检测软件包括两部分:①信息处理控制软件对收集到的数据进行处理,包括数字滤波､按键防抖､系统优化和短路保护;②数据分析与处理软件其主要功能包括信息终端服务､系统初始化､数据采集与发送｡

(2)系统硬件

系统硬件是煤矿机电自动化集控系统的实体组成部分,包括了各种设备和设施,如计算机､服务器､传感器､执行器､电气线路等｡这些硬件设备相互连接,通过系统软件的指令和信号传递进行工作｡例如,计算机和服务器用于存储和处理数据,传感器用于采集各种设备的实时状态,执行器用于根据控制指令驱动设备的运行｡集控系统的总体框架结构如图1所示｡

在矿井生产过程中运用集控系统,既能对自动装置进行有目标的保护与控制,又能对采掘工作面进行监控､实现网络通信等｡从图1可以看到,控制箱的主体部分被划分为3个现场总线:CAN2､模拟器和Modbus｡利用DP总线作为一个载体,能够对各个回路进行有效的控制,并能够实现与中心控制器的通信｡CAN为中央控制器､显示器､远程控制接收机和电磁阀之间的相互作用提供了通道｡控制箱与上位机的通信则以Modbus为主｡在机电自动化集控系统中,传感器负责将信号传送到控制箱,并将经过分离､变换的信号传送给中心控制器｡

图1集控系统的总体框架结构

(3)PLC控制电路

在自动化集控系统中,PLC控制电路是重要的执行部分,是由专门的PLC工程师设计和配置｡PLC控制电路通过接收系统软件传递的指令和信号,实时监控和控制各个设备的运行;具有高度可靠性和稳定性,能够完成复杂的逻辑运算和控制任务;能够实现设备之间的联锁和协调控制,确保煤矿机电系统的安全和稳定运行｡

2、煤矿机电自动化集控技术的应用

(1)煤矿开采环境监测

为保证采矿作业的安全,在采矿之前必须对其周围的环境进行监控｡煤矿开采场地一般都比较复杂,存在着很多隐患,采用机电自动化集控系统可以实时监控矿井的状况,保证工人的生命安全,促进矿井生产的正常运行｡将机电集中控制技术用于矿井生产环境监控,可以对矿井生产过程中的风量､压力等各种要素进行全面的监测,从而保证矿井生产的正常进行｡

(2)煤矿运输环节

煤矿运输是煤矿开采和生产中的重要组成部分｡对煤矿运输进行集中控制可以保证煤矿生产的有序进行,提高煤矿的生产效率｡将机电自动化集控技术应用于煤炭运输过程中,可以实现对煤炭运输各环节的有效管理｡由于煤炭生产过程极其繁琐复杂,生产步骤众多,因此必须保证煤炭运输的安全,以保证各环节的正常运转｡在煤矿运输过程中,要进行多个环节的协调,对其进行统一的管理和控制,保证管理命令的执行效率,并保证各个环节之间的信息共享｡此外,机电自动化集控技术的应用能够对煤矿运输环节进行科学化､合理化调度,以实际煤矿生产效率和煤炭量为基础,对运输流程进行灵活调整和优化,从而有效避免出现井下煤炭过量堆积导致矿井空间不足的问题,进而使煤矿综合管理水平不断提升｡

输送机是煤矿生产中的重要设备｡为保证煤矿生产的正常进行,必须在输送机上采用自动化集控系统,提高输送机的智能化程度｡目前对带式输送机进行智能化改造最常用的方法是在输送机上安装GST可控软件,当程序被安装好之后,工作人员就可以通过软件来对输送机进行控制,从而提高煤矿运输的工作效率｡将自动化集控技术运用到输送机中,可以对整个矿井的运行状态进行监测,可以有效地防止在输送过程中出现故障等问题｡此外,煤矿带式输送机一般输送距离都比较长,所以在输送机的中间驱动点处很有可能发生故障,从而使自动化输送机的实际应用价值不高｡所以,在将自动化集控技术运用到输送机上时,必须加强对输送机中间驱动点的管理,并制定相应的应急预案,才能使输送机发挥其应有的作用｡

(3)通风系统

在煤矿施工作业中,其采掘面推移､采煤方式､煤矿产量等都会影响煤矿通风系统的运行状况｡通风机作为煤矿通风系统的核心部分,是煤矿安全高效生产的前提条件,主通风机的运行状态与煤矿的安全生产息息相关[2],若仅依据设计参数来进行送风操作,则在局部指标改变的情况下,将不能满足实际工况｡所以,在实际的矿井通风系统的运行中,必须要根据实际情况来调节风量,确保电机和风机的功率余量都在一个合适的范围之内,这样才能保证通风系统的经济性和安全性｡

采用变频控制技术,实现了矿井通风系统的自动化控制,保证了矿井通风系统的正常工作｡基本工作原理:通过变频调速,对电网中的交流电进行变换,调节其电压､频率,对电动机的转速进行控制｡该技术的应用能够有效提升通风系统的工作效率和质量,并且使其保持安全､稳定的工作状态,此外还能够对系统进行全方位保护,以确保煤矿生产期间的产量能够达到理想的目标｡

(4)无人开采

随着社会､经济及科学技术的不断发展,我国煤矿机电自动化集控技术也迎来了新发展｡现阶段煤矿机电自动化集控技术融合先进互联网技术,推进煤矿自动化和智能化建设,从而实现矿井少人､无人化开采,是保障我国煤炭工业安全发展､技术提升和产业升级的重要手段[3]｡

①在煤矿开采的初期阶段,煤矿机电自动化集控技术起到了至关重要的作用｡通过引入先进的传感器和数据采集技术,能够准确获得有关煤矿环境､煤矿地质等方面的信息｡这些数据将通过无线通信传输到集控中心,然后经过分析处理,为煤矿生产决策提供可靠的依据｡同时,机电自动化集控技术还能够对矿井内的温度､湿度､气体浓度等参数进行实时监测,确保矿工作业安全｡

②利用自动识别技术,煤矿机电自动化集控技术能够实现对煤矿开采过程中的设备运行状态进行实时监控和检测｡通过植入智能化传感器及高精度的数据采集系统,可以准确获取设备的工作状态､负载情况和能源消耗等信息｡借助先进的算法模型和大数据分析手段,能够实现对煤矿机械设备的智能巡检和预测性维护,从而提高设备的利用率和生产效率｡根据这些数据信息,可以准确地判断出采煤机的具体位置｡

③工作人员能够通过灵活运用现代化通信技术,对煤矿开采安全条件､设备运行性能等相关数据进行实时监测,同时能够保障井上､井下各项数据之间传输的实效性,保障信息间的共享,以确保无人开采中通信工作能够保持正常的运行状态｡

④安全监控系统属于煤矿无人开采阶段的重要内容,能够对现场实际状况和矿坑内具体情况进行全方位的监控,是保障施工安全性的重要工具｡

⑤煤矿无人开采中利用智能化开采技术,能够将矿井情况通过三维立体动态化模型呈现出来,对矿井内状况进行模拟,使人能够更加直观地了解矿井状况,进一步保障矿井内作业的规范性､安全性､合理性｡

(5)其他应用领域

在煤矿采掘作业中会涉及到多种多样的技术类型,同时还会设计诸多与安全和稳定有关的参数｡机电自动化集控技术的应用不仅能够使采掘机械､提升机等在使用阶段更加高效,而且还能够与其他技术相结合,进一步提高煤矿采掘效率｡例如,该技术在支架中的应用主要是通过与计算机技术相结合,从而实现采掘质量的提升,使顶板事故风险降低｡此外,为了确保采掘作业能够获得充足的电能供应,可以将高压监控开关装设在电气设备中,从而使高低压供电状态得到有效优化,使电能资源得到合理利用｡现阶段,为了进一步提升煤矿效益,就需要加强机电自动化集控工艺的应用,不断提升煤矿开采的智能化程度｡随着现代化科技的不断发展,智能化集控系统也得到了快速发展,并逐渐成熟化｡智能化集控系统的应用不仅能够避免开采过程中出现生产停顿从而造成经济损失,而且还能够实现对生产成本的有效把控,进一步提升经济效益｡与此同时,将自动化集控技术应用于采煤作业中,还能够有效降低人工成本,从而提升经济效益｡除此之外,在牵引设备中应用自动化集控技术,能够实现电力牵引｡与传统牵引方式相比,电力牵引过程更具稳定性,且牵引力更大,能够有效应对现代化采煤过程中的不同情况,进一步提高采煤效率和质量｡

3、结语

煤炭作为重要能源对于国家建设和经济发展意义重大｡煤矿作业极具复杂性,且包含诸多环节｡随着现代化技术的发展,对煤矿行业提出了更高的要求｡为此煤矿行业需要不断优化作业方式,积极引进新技术在保障安全性的同时提升作业质量和效率｡机电自动化集控系统在煤矿作业中的应用能够实现各个作业流程和环节间的相互协调､配合,从而使煤矿作业不断优化,提升煤矿经济效益｡另外,在今后的发展中,还应注重对神经网络､云计算､深度学习和大数据等方面的研究,继续深化煤矿机电集控技术智能化发展,运用大数据系统整合各项信息资源,实时监控煤矿开采状况,不断优化本地设备数据信息,达成机电设备标准化､智能化运行的目标,为煤矿各项工作提供便利,帮助企业获取更高的经济效益[4-8]｡

参考文献:

[1]李海生.煤矿机电自动化集控技术的应用与发展[J].机电工程技术,2020,49(3):177-178.

[2]赵建斌.煤矿通风机故障信号特征提取方法优化研究[J].煤矿机械,2024,45(11):169-171.

[3]王高建.智能化综采工作面无人高效开采技术应用研究[J].煤矿机械,2021,42(3):141-144.

[4]秦雷.探讨煤矿机电自动化集控的发展与应用[J].内蒙古煤炭经济,2021(1):140-141.

[5]薛晓佳.煤矿机电自动化集控的发展与应用[J].矿业装备,2023(4):118-120.

[6]赵宇星.煤矿机电自动化集控发展及应用[J].内蒙古煤炭经济,2022(18):169-171.

[7]陈侯虎.煤矿机电自动化集控发展及其应用研究[J].矿业装备,2022(3):54-55.

[8]吴李强.煤矿机电自动化集控发展及应用分析[J].现代工业经济和信息化,2021,11(12):126-128.

文章来源:陈永冉.煤矿机电自动化集控技术的发展与应用分析[J].煤矿机械,2025,46(04):183-185.