浅谈煤矿自动化的发展趋势

[摘 要]随着科学技术、自动化技术突飞猛进的发展，使得煤矿自动化成为现实，进一步促进了矿山企业的发展。结合笔者多年相关工作经验，详细论述中国煤矿自动化的发展趋势研究。

[关键词]煤矿；自动化；发展趋势；

中图分类号：F407.67 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0109-01

1 简要论述煤矿自动化技术

煤矿自动化控制指的是使用电器、机械、电子设备，结合预定程序使煤矿运营操作、监视及控制，能够在少人或无人状态下进行，按照预定程序或计划进行自动化运转，这是煤矿企业进行安全、经济运行的必备条件。能够进一步提高煤矿企业工作的可靠性，提高经济运行效益，保证电能质量，改善劳动条件，大幅度提高劳动效率。通过自动化控制系统的实施，煤矿企业实现了“少人或无人值守”的目标，是煤矿企业自身发展、壮大的实际需求，也是煤矿企业现代化管理水平的重要标志。

2 中国煤矿自动化的发展现状

随着人类社会步入信息化时代，自动化技术已经发展到了多功能性、网络化、智能化等特点。在20世纪末，中国煤矿自动化技术得到了迅猛发展。随着采煤技术的发展，采煤技术装备也在本着高产高效、安全可靠、减人增效的总体趋势，往集约化、大型化、自动化及无人工作的方向发展。具体表现在液压支架方面，采用了高强力两柱掩护式的支架，实现了高达 9800kN的高阻力。在电压方面，大多的工作面采用的是3300V或4160V的高电压。在工作面的刮板输送机方面，采用的是双中链，刮板机功率在1790kW，输送能力达到每小时2500t以上，满足了大功率、大运量、长寿命、长距离及高可靠性的要求。在煤矿生产的每一个环节，都实现了机电一体化的应用。但是，从整体上来说，与西方等发达国家的煤矿自动化技术相比，中国的自动化水平建设还是比较落后，这主要表现在以下几个方面。

2.1 忽略软件投资 重视硬件投资

相关研究资料证实，在近几年的煤矿自动化建设中，硬件投资约占67%，软件投资约占21%。大部分煤矿企业都建立自己的局域网、购置大型服务器，但是，却疏于对信息数据的深入开发，数据库无法为生产提供现实依据。现阶段，中国还没有实现完整、全面的矿井自动化建设，自动化建设中还存在一定问题。虽然云技术及物联网技术的发展给煤矿自动化发展创造了良好条件，但在整体上自动化供应商缺少系统的技术研究，只能进行局部自动化生产。

3 新时期下中国煤矿自动化的发展趋势分析

3.1 强化煤矿企业监控技术发展

需要结合煤矿企业类型、总装机容量、单机容量，针对性地选择计算机监控系统及监控模式，不能盲目地抄袭、沿用大型煤矿企业的配置与设计标准。

3.1.1 监控模式

计算机早期的监控技术不完善，监控系统不可靠、不稳定，通过采用常规控制的监控模式，以计算机监控为辅。随着科学技术及计算机技术的发展，其监控模式的可靠性与安全性大幅度提高，传统的监控方式已经逐渐被淘汰。全计算机监控模式对于技术、设备的要求比较高，相对来说投资比较大。以计算机监控模式为主，辅助以常规监控方式，投资比较少，对于系统要求比较低，煤矿企业应该采用计算机监控为主，辅助常规监控的方式。

3.1.2 监控系统结构

从整体上来说，计算机监控可以分为集中式监控及分布式监控两种方式。分布式监控方式又可分为全分布监控系统结构及分层分布监控系统结构。由于集中式监控结构可靠性比较差，因此，不适合在煤矿企业中应用。全分布监控结构是将数据库分到不同计算机节点上，大大降低了某个节点故障对系统的影响，有比较高的可靠性和可扩充性，但是，投资比较大、系统比较复杂。分层分布监控结构，把不涉及安全性的结构安排在底层，加快了控制过程的实现，大大降低了信息传输量及控制中心的负荷。如果某个部分发生障碍，不影响其它部分正常运行，可靠性比较高，灵活性较强。综合性价比、灵活性及可靠性等因素，煤矿企业可结合自己实际情况选择合适的监控方式。

3.2 强化网络通讯系统建设

网络通讯系统是自动化系统可靠、安全运行的基础，要想建立现代化、自动化的小型水电站，必须要求网络通讯系统具有较强的可靠性、合理的宽带、强大的数据吞吐能力及通信的可维护性、集成性与开放性，保障信息交换的顺利进行及实时通信！现阶段，各个煤矿企业普遍采用工业以太网形式进行连接，有着扩展方便、速度快、开放性好等优势。值班员工作站与主控层工作站以以太网形式进行连接，在现地层配置一体化的工控机，内部设置智能化模板，集中采集压力、直流、温度、电气量等信号。实现主模块转换之后，与工作站通过RS485总线进行通讯。值班员工作站通过标准接口RS232、RS485完成与直流系统、励磁装置$微机调速器的通讯。

3.3 采掘机械自动化水平的发展

在西方等发达国家，普遍通过计算机控制采掘机械的工作，综合分析开采环境，合理配备采煤机、支架、运输设备之间的有效联合。要想促进中国自动化建设水平的发展，必须积极研究新技术，尤其是对于高强度的工作面采煤技术发展，真正实现自动化控制。“无人化”的工作面采煤，成为了未来煤矿自动化发展的趋势与目标。进一步提高工作面装备的可靠性与安全性，还需要进一步研究。对于采煤技术、环境及安全方面的协调发展，还有待进一步提高。对于高强度工作面中围岩活动规律，需要深入探究。未来煤矿自动化发展的主要趋势是安全性、高效性、结构优化性。健康、可持续发展的煤矿开采，是煤矿自动化发展的主要路径。

3.4 高度集成的现场信息

应该说，影响过程控制系统远控时的关键因素就是将现场设备相应的数据进行高度集成，虽然在传统自动化控制系统中能够从一定程度上实现自动化生产的目的，但因无法满足采集相关设备信息量的要求，还是无法真正实现远程监控的目的。智能化仪表及以太网技术的发展与应用，为实现和满足现场信息的准确、高度集成提供了有利支持，并为实现煤矿自动化、信息化、安全化的生产目的提供了有利保障，同时也实现了对现场情况及远程操作控制进行有效、统一管理。当前，它的主要方式就是利用传感设备对现场设备信息进行有效集中采集，然后再通过相关执行机构对设备进行控制管理；其次将这些采集的信息进行集中传输，并通过内部协议来实现和满足现场实施的连接管理；最后再将这些信息全部都传输到相关的监控系统中，并通过服务器及专业监控软件对煤矿井设备进行自动化控制管理。从煤炭工业的发展进程来看，自动化是其未来发展过程的必然趋势，也是必经之路。煤矿利用构建自动化系统来实现远程监控、煤矿综合自动化平台、诊断与维护中心等有机融合，从而促进信息化向自动化系统及煤矿生产过程的延伸，进而推动信息化的全面发展。就现阶段的自动化市场来说，未来拥有广阔的市场前景，而且自动化产品也将会逐渐使煤炭市场从传统粗狂型的模式向高效型转变，因此构建一个基于全矿井的自动化集成控制，实现对自动化设备的有效管理是当前煤矿企业提高生产率的重要手段。

4 结语

针对煤矿自动化技术应用的重要性及中国煤矿自动化的发展现状开始入手分析，从强化煤矿企业监控技术发展、强化网络通讯系统建设、采掘机械自动化水平的发展、高度集成的现场信息四个方面，详细论述了新时期下中国煤矿自动化的发展趋势。