煤矿综合自动化技术研究范文

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摘要：

我国是一个地域广阔的国家，煤炭矿产资源储量丰富，成为促进经济快速增长的主要动力。但是随着煤矿资源的大肆的开采，致使煤炭资源急剧减少，如何能够利用先进技术来提升煤矿开采效率，提升资源利用效率显得尤为必要。在煤矿综合自动化系统设计中，结合国内外相关经验基础，深入剖析我国当前煤矿综合自动化系统中存在的问题，充分发挥自动化系统的优势，建立完善的监测、控制和管理一体化的系统，提升煤矿生产成效。文章主要就煤矿综合自动化系统的研究和设计进行分析，结合实际情况，从多种角度来完善系统功能，提升煤矿开采成效。

关键词：

煤矿；自动化系统；研究；设计；现场总线

国外在煤矿开采和管理中应用的系统经过不断完善和创新，已经发展到现在的第四代以微机技术为基础的综合自动化系统，在实际应用中取得了较为可观的成效。我国从国外引进的HIMASS系统是美国新研发的煤矿综合自动化系统，承担着煤矿生产安全监测的重担，包括煤矿下各种温度、负压和瓦斯指标的监测，设备的正常运转情况等等，实现全自动化的生产和监控。由此看来，加强煤矿综合自动化系统的研究和设计分析是尤为必要的，对于后续理论研究和实践工作开展具有一定参考价值。

1我国煤矿控制系统中存在的问题

我国对于煤矿控制系统的研发和设计重视程度较高，自上个世纪80年代以来，相继研发出了一系列监控系统，但更多的是集中在控制阶段，设置控制中心，在井下设置多个测控分站，将收集得来的信息传输到主站，经过处理后下达控制命令，最终由分站执行。信息传输主要是通过电缆和光纤，根据相应的通信协议实现，但是其中仍然存在一系列问题有待完善：其一，通信协议不规范。当前很多监控系统均是采用各自厂家的通信协议，所以不同厂家生产的系统之间兼容性不强，很容易造成设备重复购置，或是软件无法重新升级等后果[1]。其二，井下信息传输设备物理接口协议不规范，致使用户无法拓展系统功能，在实际应用中由于不同系统的调制频率和收发电压幅值差异，导致不同系统分站不兼容；其三，煤矿监控系统所使用的设备多数是单片机或微处理器为核心，自身不具备计算机联网功能以及网络互联协议等。

2煤矿综合自动化系统设计

2.1综合自动化系统结构

在煤矿综合自动化系统设计中，主要是发挥计算机和网络技术的优势，建立完善的自动化系统实现对井下机电设备的自动化控制，并将收集所得信息集中在统一的网络平台上。运用多种现代化信息技术和自动化技术，建立完善、统一的控制系统，对传统的煤矿生产运行方式进行创新和完善，形成全方位的煤矿生产过程控制自动化、生产调度自动化和业务运转网络化，进而更为全面地对煤矿生产情况监督和管理，确保生产活动能够安全有序运行，一旦出现异常情况可以及时发出预警信号予以解决[2]。生产控制层各个节点设备主要是在统一的调度室延伸到井下，井下的光纤作为数据传输介质，节点则是作为嵌入式设备，充当系统的信息收集站。生产控制层将不同厂家生产、技术方式、不同标准信息进行加工和处理，实现信息资源的贡献，有效解决以往信息资源不能共享和沟通不畅的问题，提升信息资源利用效率，为后续生产管理活动有序开展奠定基础[3]。煤矿生产过程中涉及到的环节较多，在生产活动开展中会产生大量的信息，这些信息中蕴含大量的生产信息，如果分散处理，可能造成信息的丢失和损坏，形成信息孤岛，影响到信息资源的共享和利用。

2.2软件体系结构

煤矿综合自动化系统的软件主要是采用组态化设计，整合井下环境监控子系统和生产环节的自动化控制系统，建立统一的自动化系统。组态软件是通过I/O驱动，从现场收集到的信息加工和处理后，以直观生动的图形方式呈现在计算机屏幕上；加工主站的控制命令传输到I/O设备中，对于重要的历史数据存储在数据库中，为后续的数据使用提供检索和利用功能。一旦出现异常情况，可以向值班人员发出预警信息，并做好预警信息的记录[4]。

（1）实时数据库。作为组态软件中核心部分，具备历史数据检索功能，一旦出现事故报警处理，存储报警数据信息，实现数据的科学分析和计算，还可以实现I/O数据连接等等。实时数据库中主要由几个部分组成，其一，组态数据库作为该系统中的核心配置，主要是负责记录收集得到的设备运行情况，将数据属性和相关性进行分析，为后续数据库系统完善提供数据支撑；其二，事件库则是在事故报警中的数据信息，可以自动化处理紧急事情；其三，主动规则库，用户可以根据实际需要来选择要监控的事件。

（2）I/O驱动。组态软件的实施数据库主要是为了实现设备之间的通信连接，实现资源信息的共享和交换，I/O驱动是设备交互的桥梁，实时性和可靠性是数据库正常运行的首要前提，为了确保数据信息的正常传输，应统一硬件设备结构。DCS和PLC控制设备；Etherent、Profibus现场总线通信接口装置；PC总线工业计算机板卡装置。

2.3关键技术设备

煤矿综合自动化系统中主要包括环网交换机、综合接入网关设备，其中环网交换机则是构建矿井工业网络系统的主要设备，自身具有十分突出的特性，电源输入范围广、电源波动范围大以及容易安装和检修等优势，能够更好的适应恶劣环境。综合接入网关则是实现监测系统互联和分站接入功能的装置，将现场总线信息数据收集到特高新网络中，借助光纤传输到系统中，较之传统的监控系统而言，有效改善了监控系统封闭性缺陷。

3结束语

综上所述，煤矿作为推动社会经济持续增长的重要动力，逐渐进入到深井作业阶段，对于开采技术和工艺提出了更高的要求。应用信息化技术，建立煤矿综合自动化系统可以实时监控井下生产情况，实现生产活动的统一调度和安排，降低人工管理可能存在的失误可能性，提升工作成效。与此同时，井下一旦出现安全隐患和异常现象，及时发出预警信号，实现工作面电、瓦斯控制，分析潜在的爆炸情况，提高矿井自动化管理水平。

参考文献：

[1]史丽萍，王攀攀，张广龙，等.多协议以太网网关在煤矿综合自动化系统的研究与开发[J].继电器，2014，35（24）：43-47.

[2]罗驱波，孙彦景，钱建生，等.煤矿综合自动化系统的研究与设计[J].矿业安全与环保，2012，35（3）：4-7.

[3]郭龙.基于OPC技术的煤矿综合自动化系统的研究与设计[D].河北工程大学，2013.

[4]张杰，于含.煤矿综合自动化系统解决方案的研究[J].煤矿机械，2012，33（10）：254-255.

作者:王红凯 单位:陕煤彬长胡家河矿业有限公司