煤矿综合自动化发展

煤矿综合自动化发展探讨
[摘要]：随着计算机、通信和自动化技术的飞速发展，使得煤
矿自动化产品得到更广泛的应用和提高，它为信息化矿山奠定了良好的基础。

先进采煤国从采煤工作面、掘进工作面，到井下主煤流运输及辅助运输，到矿井提升及井下供电、排水等装置，均具有建立在微处理器基础上的监控和保护系统，使煤矿的机电一体化设备、性能、可靠性和功能得到大幅度提高。

[关键词]：煤矿自动化信息化网络平台工业以太网
现场总线
中图分类号：c931.9 文献标识码：c 文章编号：1009-914x（2012）26- 0437 -01 引言：
21世纪人类已进入信息时代，信息时代的自动化技术已体现出
智能化、网络化、多功能化和多学科成果集成等特点。

我国煤矿自动化技术（产品）在20世纪末得到迅速发展，煤矿的每个环节基
本上都有机电一体化技术的应用，但总体而言我国煤矿自动化产品还是比较落后的。

因此，有必要大力发展我国煤矿自动化、信息化水平。

当今有一些煤矿自动化产品采用的微处理器功能越来越强大，处理信息的速度和能力越来越强，因此，智能化的功能也越来越多。

例如数字交交变频同步电动机提升机控制系统可实现矢量控制；电牵引采煤机可以实现记忆割煤和负载控制等。

1 发展我国煤矿自动化产品的几点思考
（1）作为自动化的核心装置———计算机（或plc），运算、存贮越来越强大，而体积和功耗越来越小，因而更适合工作空间狭小的煤矿机电一体化产品。

因此，在设计煤矿机电一体化产品时，应选用功能强大的plc或嵌入式计算机。

（2）新开发的煤矿自动化产品应具有通信功能，而且所选（设计）的通信模块要有很好的开放性和高可靠性，便于与控制网络连接。

（3）提高现有产品的质量和可靠性，进一步扩展其功能。

（4）尽管我国已有不少煤矿自动化的产品，但品种繁杂，标准不统一。

应提高我国机电一体化产品标准化、规范化、通用化和系列化的程度。

（5）提高煤矿自动化产品智能化水平，能判断
机电设备和周围环境的状态，使设备能自动工作在最优的状况下，同时能快速地对所采集的参数进行分析，对故障进行诊断，以至对故障进行预测。

（6）重视矿用传感器的研究和开发工作，在进一步提高矿用传感器的可靠性和使用寿命的同时，要特别注意传感器的数字化、集成化、智能化和多维化，使矿用传感器在井下恶劣的环境下能准确测量被测信号，并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能。

（7）要关注新技术的发展，将那些适于井下环境的新技术，例如光纤、红外、雷达等用于煤矿机电一体化产品中。

目前我国多数
煤矿自动化设备和各种子系统都是独立运行，不能实现信息共享和网络自由浏览，存信息发挥更大作用，同时投资大，维护工作量浅析煤矿自动化现状及发展趋势大。

因此，建立具有统一网络平台的煤矿综合自动化系统成为当前发展的趋势。

实现整个矿井综合信息化必须采用多种现代化信息与自动化技术，建立基于网络的大型开放的分式控制系统，形成全矿井监测、控制、管理一体化，实现全矿井生产各环节的过程控制自动化，生产综合调度指挥和业务运转网络化，行政办公无纸高效化，达到减员增效、降低成本，提高矿井整体安全和生产水平的目的。

1.1 我国煤矿综合自动化系统现有基础
（1）矿井综合自动化网络平台已有成功的应用；
（2）能用于矿井综合自动化系统的各种数据库也有成功应用；
（3）具有计算机控制及通信功能的矿用机电设备、监测装置日趋成熟。

因此，在我国实施煤矿信息化、自动化的条件已基本成熟。

1.2 我国煤矿综合自动化系统建设
我国煤矿综合自动化系统建设主要涉及以下6个方面：
（1）矿产资源信息和矿山设计、矿井建设及开采过程的数字化、可视化。

（2）煤矿生产过程监控、全矿井生产安全监测、生产过程信息综合利用等方面的网络化、自动化和智能化。

（3）各种检测仪器仪表、传感器、自动化设备的网络化、智能
化及其在恶劣生产环境中的安全可靠应用。

（4）图像监视和传输的数字化。

（5）煤矿企业管理信息化及电子商务系统。

（6）渗透到生产、安全与经营各个层面的基于信息融合技术的决策支持系统。

以上各个方面相互交错、相辅相成，构成一个较为完整的煤矿信息化结构体系。

2 煤矿综合自动化系统网络平台
统一传输网络平台和统一软件及数据仓库平台是从硬件结构和软件配置上保证信息化矿山中的各子系统模块具有统一的传输模式、统一的数据表达形式、统一的数据处理格式和统一的数据管理方式。

2.1 煤矿综合自动化系统对网络平台的要求
（1）网络具有良好的可靠性；
（2）网络具有良好的冗余性；
（3）各子系统与网络平台形成透明传输，并能
方便地上、下网络，相互构成联系；
（4）各子系统内部应能形成各自的逻辑网；
（5）有限制网络流量的能力；
（6）丰富的网管功能；
（7）最大限度地使用网络资源。

2.2 典型网络结构
（1）工业以太网
以太网是目前应用最为广泛的计算机网络，工业以太网是为工业应用专门设计，是一种国际标准、开放的网络，其数据传输率高，实时性好，是今后发展的方向。

基于以太网的煤矿综合自动化系统网络平台如图1所示。

图1 基于以太网的煤矿综合自动化系统网络平台
（2）工业现场总线
工业现场总线是一种专门用于工业监测与控制的网络，其实时性强，安全可靠，传输速率和开放性大大高于目前国内的煤矿安全生产监控系统，特点是工作稳定性好，技术成熟；网络节点就是控制器，投资少；能满足煤矿安全、生产监测监控的需求。

3 实施煤矿综合自动化系统需注意的问题
（1）网络的选择
基于工业现场总线的煤矿综合自动化系统适用于中小型矿井或自动化水平较低的矿井。

系统可靠，价格较低，开放性稍差，不能三网合一。

基于工业以太网的煤矿综合自动化系统选择 1000 m工业以太网比较合适，价格相差不大，有发展空间，可实施三网合一，是目前多数矿井选择的方案。

（2）网络结构的选择
环形网络具有冗余功能，可靠性高，是目前工业界普遍采用的方式；星形网络一般不具有冗余性，多用于分支系统；总线形网络可靠性低，不用于综合自动化系统。

目前普遍采用环形与星形相结
合及以太环网与现场总线相结合的网络结构。

（3）煤矿综合自动化系统建设是一个庞大、复杂的系统工程，因此，系统在实施之前，应作一个整体规划和设计，然后再分步按设计要求实施，避免造成子系统无法接入或重复投资现象。

（4）煤矿综合自动化系统是我国煤矿继综采机械化之后又一次重大革命。

它涉及到的不仅是采用先进的信息化、自动化技术，而且也需要对煤矿浅析煤矿自动化现状及发展趋势管理模式作重大
改变，否则先进技术无法发挥更大的作用。

因此，这项工作一定要矿井的主要负责同志亲自挂帅，促进系统的顺利建设和很好应用。

（5）应注意基础和子系统的建设（包括机械设备和控制系统），避免造成头脑发达，四肢不全，系统无法发挥作用的现象。

煤矿综合自动化系统的基础是有可靠的底层（设备）自动化，但目前有的设备自动化程度还不高，有的矿井对底层设备自动化还重视不够。

要使煤矿综合自动化系统充分发挥作用，必需把底层设备的自动化搞好。

（6）要注意全局优化和局部优化的关系，局部要服从全局，一个封闭的子系统会影响整个系统的优化。

（7）应根据各个矿井的情况、目标及对系统功能的需求和价格选择合适的方案。

（8）应注意软件建设，煤矿综合自动化系统不同于单机自动化。

单机自动化的好坏主要取决于硬件设备，而煤矿综合自动化系统应用的好坏，软件选择、编程将起到很大作用。

结束语：
目前国内尚没有一个矿井全面、完整地实现了全矿井综合自动化，所有系统都共用一个网络平台。

可以说煤矿综合自动化系统的建设还有许多问题有待于研究和解决。

信息化煤矿是煤矿未来的发展方向，是一个不断提高和深化的过程。