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煤矿自动化技术的发展趋势

煤矿自动化技术的发展趋势

发布日期:2018-06-21
作者:华科电气
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    我国煤矿自动化走过了一条早期用继电器实现简单的开停和闭锁控制,逐步用分立晶体管电路、小规模集成电路、单片微机进行技术升级,实现较复杂的系统控制之路。煤矿大部分矿井都形成了煤矿安全与生产监控系统、矿用带式输送机电控系统、矿用电力监控系统等专用监控系统,并以高速监控网络整合形成综合监测监控系统,并逐步完善和开发了局部生产环节自动化系统,向全矿井综合自动化方向发展。

矿用安全系统

1、高速监控网络


    目前在我国煤矿使用的高速监控网络主要有工业以太网、专用工业控制Controlnet网、GEPON网络和MCTP系统。我国煤矿自动化系统采用冗余工业以太网作为主干传输平台,已得到广泛认同,不少矿井已装备使用。专用工业控制Controlnet网由于其开放性较差,只少部分矿井装备使用,并有被逐步淘汰的趋势。矿用GEPON网络系统是一种新的产品,它是一种采用点到多点网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDM(TimeDivisionMultiplexing)时分MAC(MediaAeeessControl)媒体访问控制方式并能提供多种综合业务的宽带接人技术,适合于综合传输视频、数据、语音等信息,将有广阔应用前景。

2、自动化平台软件


    自动化平台软件包括管控软件、Web服务软件,分别安装在控制层的管控服务器和管理层的Web服务器中,是实现煤矿自动化的重要手段。


    自动化平台软件有两种选择,一是以现有的国内外组态软件为平台进行组态设计和二次开发,二是根据煤矿的实际进行定制集成开发。组态软件比较适合做各子系统的HMI,不适合进行系统的数据的后处理及与管理层信息系统协调运作。为应用对象量身定做的自动化平台软件具有运行效率高、借用专业公司开发的第三方软件、解决用户特别需求的优点。

工作面集控

3、局部生产环节自动化


    (l)煤矿安全监测监控系统。我国已完成了从引进、消化吸收到自主开发的全过程。早期引进的如英国的MINOS系统、西德的T凡00系统、美国的DAN640O系统等,均被国内开发的监测系统所改造替换,目前使用的煤矿安全监控系统,基本上是我国自主开发的产品,主要有KJ95,KJ90,KJ4/KJ2000等。实践表明,安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用,各局矿已作为一项重大安全装备。但是我国煤矿监控系统还停留在集散式监控水平上,仍以主从式窄带低速通信体系结构、时分制通信为主流技术,主要有RS485,FSK和DPSK等几种通信方式,系统反应速度慢、稳定性不好、抗电磁干扰能力差。新颁布的AQ62ol一2006煤矿安全监控系统通用技术要求强化了矿用传感器的稳定性要求,增加了系统EMC检验等。系统将向高速多主通信、高稳定性、强抗电磁干扰能力方向发展。


    (2)矿井电力监控系统。现有煤矿供电系统,虽然微机保护和监控系统也得到了应用,但主要是针对地面供电系统,井下微机保护和监控装置应用还不多,大部分是在配电柜或防爆开关中设置漏电保护、过载保护、短路保护、欠压保护、断相保护等保护功能,采区内配电设备的联网功能较弱。由于井下供电网络结构复杂,采区变电所和工作面配电点供电服务对象主要为采煤、掘进、运输以及排水等主要生产环节,供电负荷种类繁多、区域分布广、负荷工作场所地质条件复杂,影响供电系统运行的不确定因素也较多,事故发生率高,故障排查、停送电周期长。尽管近年来,煤矿供电管理部门在改进井下配电装备、应用新技术新成果的同时,不断强化人员素质的管理,煤矿井下供电系统的可靠性得到了提高,但由于人为因素造成的供电事故时有发生,影响了煤矿的安全生产,并且导致供电部门每天用于值班和线路维护的工作人员较多,降低了劳动生产率。系统发展方向首先是井下变电所无人值守,实现“遥测、遥信、遥控、遥调、遥视”五遥和各种保护、故障在线监测功能,其次是实现井下电力自动化。

煤矿工作面

    (3)矿井水泵自动化系统。目前,大部分煤矿没有装备该系统,主要原因是水泵排空阀门受矿井水质影响,容易出故障,导致系统不能长期正常使用。井下水泵房一般有多台泵,单台泵功率一般都要几百千瓦,无论从排水安全,还是避峰填谷用电进行节能等考虑,都有必要装备矿井水泵自动化系统。


    (4)矿井机车调度控制系统。矿井机车大部分是用于辅助运输,分为有轨机车和无轨机车,有轨机车国内已有信集闭监控系统,但生产厂家较少;无轨机车调度控制系统基本还是空白。目前无论在矿井总产和工作面单产方面,我国都已接近或达到世界发达国家的先进水平,而综采工作面搬家,与国外先进采煤国家相比差距很大,国外一般仅需1一2周即可完成,而我国煤矿传统方式需要25一45d。大型矿井的液压支架和大型设备的铲装运输主要由无轨胶轮车来完成,其运行正常与否直接影响煤炭生产。


    目前,无轨胶轮车本身自带有一些机载仪表,司机可以基本掌握本车的工作状况,但矿调度员只能通过电话联系等人工手段来获取无轨胶轮车运行工况、目前所处的地点等信息,不能有效地调度组织车辆运转。因此,需要对无轨胶轮车的运行工况、运行过程进行自动监测监控,快速定位故障性质及地点,提高煤矿现代化管理水平。

煤矿防爆电脑

    (5)矿井数字化工业电视系统。目前绝大多数矿用工业电视系统都是模拟传输,系统使用可靠、经济,但随着高速通信技术广泛应用于井下,三网合一将是发展趋势,矿井工业电视系统数字化也是发展方向。


    (6)工作面巷道监控中心。目前,较多的是对液压支架等单机进行自动化控制,还没有成功实现工作面集控。在综采和综放工作面巷道建立监控中心,对包括大功率采煤机、大采高液压支架、大功率刮板输送机、转载机、破碎机、泵站、带式输送机、供电设备等进行集中监视监控,同时将信息高速传输到地面调度中心,还存在如何将采煤机的位置等机载信息和移动可视信息可靠传输到工作面巷道控制中心等难题。


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