采矿设备的自动化现状及发展浅析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 采矿设备的自动化现状及发展浅析 【摘 要】随着我国经济及自动 化水平的快速发展，矿山设备的自动化 也成为采矿产业发展的重要内容，能较 大程度地提高煤炭开采效率，增强煤炭 企业的核心竞争力。文章主要针对采矿 设备自动化的现状及相关内容进行了探 讨。 中国论文网 /8/view-12982668.htm 【关键词】采矿设备；自动化； 信息化 0.引言 近些年来，由于全球经济一体化 趋势的不断增强，随着一些先进矿山设 备的引进及国内针对采矿设备的不断研 究与创新，一大批新型的自动化采矿设 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 备得到了推广和应用，不仅在很大程度 上提高了煤矿的生产效率和煤炭质量， 而且节约了大量的能源和人力资源2。 因此，提高采矿设备的自动化程度对于 提高我国煤炭产量、促进我国经济发展 方面有着重要的意义。 1.采矿设备的发展方向 现阶段制约我国煤炭企业的其中 一个主要因素就是采矿设备，由于其生 产效率低，自动化程度差，造成了煤炭 采出率底，事故发生率较其他发达国家 高，以及大量的人员及能源的浪费。近 些年随着计算机技术的发展，自动化技 术逐渐普及到各个领域，采矿设备的自 动化作业技术得到了重视。各采矿发达 国家、世界知名的采矿设备制造公司、 矿山软件开发公司都进行了这方面的研 究和实践，将电力电子技术逐步应用到 煤矿设备的设计研究当中，比如，将信 息采集与检测、信息传输及信息处理技 术应用到煤矿自动化和监控系统中。 另外，随着我国高产高效工作面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的逐渐增多，煤矿各个工序对设备的要 求不断提高，以往以人工为主的简单控 制难以满足日益复杂的控制要求。控制 技术经历了开关量控制、模拟控制、和 数字化控制三个阶段，而数字化控制在 提升机、胶带输送机、电控系统中获得 了成功的应用，而且具有精确的信息监 测、数据采集及处理，是当前控制技术 的主要方向。因此，可以看出自动化是 采矿设备一个很重要的发展方向，对于 煤炭企业的生产及管理也有着至关重要 的意义。 2.采矿设备自动化的应用 机电一体化技术的兴起使得采矿 设备不断与计算机和微电子技术进行结 合，实现了智能化的发展趋势。可以说， 目前采矿设备的自动化、智能化已经取 得了实质性的进步。 2.1 提升机电控系统 提升机在煤炭矿井的生产中是一 项十分重要的设备，煤矿的安全生产和 提升机的可靠性、安全性和自动化程度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 密切相关。提升机的监控系统与自动化 通过两种方式连接：（1）该提升系统 利用 OPC 方式连接调度管理中心的网 络交换机，从而连接到煤矿生产自动化 网络上实现调度的目的；（2）提升机 监控系统利用 Modbus 协议来实现与煤 矿井自动化系统的连接，从而操作人员 可以在调度中心观测提升机的工作情况， 以便更好地了解提升机的工作状态，及 时维修，保证矿井的正常运行工作。 2.2 瓦斯监测系统 瓦斯是煤矿灾害发生的主要因素 之一。为了降低事故发生率，有必要对 井下瓦斯浓度进行实时的测量。而瓦斯 监测监控系统的存在可以较精确地测量 出井下瓦斯的浓度，瓦斯监测系统具有 以下两项功能： （1）该监测系统除了能对瓦斯 浓度进行监测外，还具备监测位于采煤 掘进面处机械设备、水泵等的生产工况 参数以及这些设备的电压、电流等电力 参数的功能。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 （2）瓦斯监测系统可以将监测 到的数据以列表的形式显示在大屏幕上， 同时为了使工作人员能很直观地观测数 据及数据的变化趋势，该系统也可以模 拟实时曲线和历史曲线。 2.3 智能化露天设备 随着微电子技术和卫星无线通信 技术的飞速发展，露天矿设备逐步开始 向着自动化的方向发展。首先是车载监 控，为使用者提供相关的运行和维护的 信息，通过无限通信对设备进行实时的 监控。早期的电铲仪表及监控系统是这 方面的工作先驱。目前，国外生产的露 天矿大型穿孔、装载和运输设备一般都 配有车载监控分析系统。第二，GPS 定 位系统，通过 GPS 全球卫星定位系统 的运用，能够实现科学的微型定位。现 阶段，定位精度有了大的提升，可达 lm 以内，还有精度达到厘米级的高精 度系统。第三，矿山调度系统，全面提 供实时数据和前期生产数据。另外，如 果将矿山调度系统与卫星定位主系统连 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 接，进行实时的设备监控。 2.4 铲运机技术 自动化技术在铲运机的设计中也 得到了广泛的应用。比如遥控铲运机技 术及借助控制导线实现铲运机的运行控 制技术。此种控制技术的原理是利用埋 设在运输道路上的控制导线测定铲运机 的行驶位置和速度，通过将取得的数据 与计算机里面的设定数据进行比较，然 后将相应指令通过无线电发送给铲运机， 操作人员通过视频监控器监控铲运机作 业状态。还可以在铲运机上装有摄像机 和接收装置，铲运机在摄像机的引导下 沿着巷道顶板和边帮上的白色条带运行， 自动完成行使工作。装载和卸载则由操 作人员在控制室内进行遥控作业。 2.5 深海采矿机器人 深海采矿与陆地采矿相比，其作 业环境比较复杂。同时，由于人很难到 达洋底，因此十分需要可自主移动的深 海采矿机器人。到现在为止，世界各国 进行的深海采矿试验还只有很少的几次。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 世界各国都十分重视利用虚拟现实手段 与仿真技术来进行深海采矿系统的研究。 20 世纪 60 年代末期，科学家们开始了 自主式可移动机器人的研究。斯坦福研 究院设计开发了可自主移动的作业机器 人。我国学者得到深海采矿机器人在大 洋底作直线运动时的拉格朗日运动方程， 创建了三维深海履带作业机器人虚拟样 机，使用多刚体动力学仿真 MADYMO，建立了采矿机器人的动力 学模型。整个深海采矿系统由海上监控 系统和海底采矿系统构成。水上监控子 系统主要负责采矿机器人的操纵控制、 采矿机器人的位置和轨迹监控、数据及 报警信息的存储、处理；水下测控子系 统主要负责采矿机器人多任务调度、行 走控制算法的实现及执行机构的控制。 3.煤矿设备自动化的主要意义 3.1 提高煤炭生产率和煤炭质量 煤矿设备的自动化能使信息的检 测、数据采集及处理更为精确，所采取 的控制策略更为优化，这使得工作人员 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 可以让设备在较好的状态下运行，从而 提高设备的运行效率，达到提高煤炭生 产率和煤炭质量的目的。 3.2 提高生产设备的可靠性和生 产过程的安全性 由于煤炭产业自身的特点，作业 环境复杂，生产连续性，高危险性等， 煤矿生产设备的安全性和可靠性具有非 常重要的意义。现代自动化装备的硬件 系统采用高度集成化的电子器件、专用 集成芯片及计算机，大大提高了硬件的 可靠性。而且软件的灵活性允许在系统 中设置各种控制、故障监测和诊断程序， 形成一个完善的自动化系统，其控制功 能与状态监测、故障保护功能紧密结合， 从而保证了自动化系统的高度可靠性， 实行离机操作，对煤矿的安全生产具有 特殊的意义。 3.3 在保证生产的前提下节约能 源、节省劳动力资源 合理的自动化系统可以实现设备 的软启动、平滑调速、恒减速制动等， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 从而可以达到降低设备的机、电应力， 优化运行状态和周期及减少运行损耗的 目的。同时，采用大量的节能型机电装 置，如高效电动机、高效风机等设备， 可以达到节能的目的，取得较好的经济 效益。 4.结语 自动化是采