浅谈单片机在煤矿中的应用

刘潺潺 潘成帝 秦宇

摘 要：煤矿企业属于高危险的行业，其安全生产是煤矿企业的第一要务。在当前科学的技术的快速发展下，单片机得到研制出来，由于单片机体积小、功能多，而且成本较低，所以在煤矿企业中得到广泛的应用，其不仅有效的提高生产的安全性，而且提高了工作效率，加快了管理自动化的实现。而且利用单片机的设备，不仅节能，而且有效的降低了维护成本，更易于操作，设备的性能有了质的飞越，对促进煤矿企业的快速发展奠定了良好的基础。本文通过对单片机在煤矿中应用的分析，充分的说明了单片机对于提高煤矿生产安全的重要作用。

关键词：煤矿；电气自动化；单片机

引言

自计算机产生以来，其发展速度非常快速，单片机就是在计算机技术的产物，其可以称之为微型计算机，是目前最为理想的控制应用器件。单片机只是利用小小的一个芯片就将计算机上的所有重要部件集成在一起，由于其小巧、灵活、操作方便、性能优异，所以特别适宜在工业领域中进行应用。目前采煤工业中已经较普遍的应用单片机，有效的确保了企业的安全生产。

1 单片机在煤矿中的应用

1.1 提升机的技术改造

目前我国煤矿企业中，矿井上所用的提升机绝大部分都是利用交流电动机来拖动的，而且在调速方法上通常采用的都是绕线式交流电动机转子串电阻来进行的，控制线路采用电流时间混合方式进行的，这种混合线路虽然在控制上具有一定的优势，但当处于负载较大时，其启动特性仍较差，而且由于其线路多、辅助触点多等问题存在，在调整上存在着较大的困难，对电流继电器的返回系数要求较高。

通过对该提升系统进行改造，使单片机在该系统上进行应用，有效的避免了交流电动机提升系统所存在的各种弊端，单片机可以通过实进对速度、电流的测量来计算出实际的负载情况，然后利用负荷的不同采用恒加速度启动，同时对电阻的切除进行控制，不仅使启动速度较为平衡，而且不需要对电流继电器进行调整，有效规避了启动电阻由于停留时间长而烧坏的可能。

1.2 滚筒采煤机的自动调高系统

利用采煤机在进行采煤过程中，由于煤层的厚度不是固定不变的，所以就需要在采煤过程中对采煤机需要随着煤层的厚度来对开采的高度进行调整，长期以来这项工作都是由采煤工人人工进行调整的，但当对顶煤开采过程中，遇到岩石是常有的事情，这就导致采煤机的使用性能及寿命会受到不同程度的影响。

目前由于单片机的应用，其可以使滚筒采煤机可以自动进行调度的调整，由于在采煤机工作过程中，利用单片机可以对驱动电机的定子电流进行连续测量，然后根据测量的电流值来算出采煤机负荷的变化情况。当遇到岩石时，由于岩石硬度较大，这时电动机的低定子电流则会增加，而增加到一个定值时，则会使采煤机的高度进行自动调高，从而绕过岩石，这样有效的避免了对采煤机驱动电机的损坏，也使采煤机的寿命得到提高。单片機的应用，使煤矿采煤过程中自动化程度有所提高，加快了采煤的工作效率。

1.3 变电所运行记录

煤矿生产过程中所需要的电能都是由变电所传输出来的，所以变电所在煤矿生产中的重要性不言而喻。由于当前我国能源紧张，而煤矿企业又是电能的消耗大户，所以电业部门对于各煤矿企业的用电都采取限额制度，特别是短时间用电量最大值的定额限制，一旦超过这个定值，则会支付一定的罚款。长期以来煤矿用电量的统计工作都是由操作人员手工进行的，由于统计数据的不及时，所以往往一个煤矿企业每年由于超值用电的罚款额度都较高。这就需要智能化的装置来对煤矿企业所用电能进行计量。而智能电度表由于利用单片机技术，所以可以实现实时计算全矿各用电部门的用电负荷，每小时用电量，以及全矿每15分钟平均负荷，用电量的分时累计等；打印各项结果；超负荷处理等问题。

1.4 井下环境的监控系统

井下环境以往采用手持直读式的就地检测装置，不能见识测量间隔内的变化。井下瓦斯有可能在二次测量的间隔内聚集到发生爆炸的浓度，对煤矿安全生产造成直接威胁，井下环境的检测系统可以连续的对矿井环境参数进行检测，能够提高矿井安全，改善管理，预测隐患。另外，可以及时发现和确定瓦斯积聚地段，火灾的形成以及由于冒顶而造成通风变化。检测系统可以提前报警，以便采取有效措施。

1.5 漏电保护

目前在煤矿井下安全供电保护工作中，低压漏电保护具有非常重要的作用，可以有效的防止井下作业人员触电伤亡事故的发生。集中检漏设备是当前煤矿企业广泛使用的检漏设备，其是利用绝缘电阻下降到整定值时继电器动作使总馈电开关切断电源，利用零序电抗器对电容电流进行补偿的原理。但其所采用的都为分立元件，不仅可靠性无法保证，而且经常会发生误动作，而且带负荷合闸的瞬间误动作的发生机率更大。所以可以利用单片机的判断功能，可以使合闸的瞬间闭锁检漏回路，而合闸后线路进入稳定状态时再进行检漏，这样就很的避免误动作的发生机率。

再则以往的选择性漏电保护装置，动作时间长，动作电流大，很难保证人身触电安全。采用零序电流方向与附加直流电源想结合的带单片机的保护原理，利用零序电流方向实现漏电保护的选择性，以附加直流电源对电网的绝缘进行检测，利用单片机的逻辑判断功能和高精度算数运算功能进行准确测量，可使专职具有很好的选择性和固定不变的工作电阻值，可以提高装置的可靠性，避免停电范围的扩大。

1.6 风机节能

在煤矿企业生摘 要：煤矿企业属于高危险的行业，其安全生产是煤矿企业的第一要务。在当前科学的技术的快速发展下，单片机得到研制出来，由于单片机体积小、功能多，而且成本较低，所以在煤矿企业中得到广泛的应用，其不仅有效的提高生产的安全性，而且提高了工作效率，加快了管理自动化的实现。而且利用单片机的设备，不仅节能，而且有效的降低了维护成本，更易于操作，设备的性能有了质的飞越，对促进煤矿企业的快速发展奠定了良好的基础。本文通过对单片机在煤矿中应用的分析，充分的说明了单片机对于提高煤矿生产安全的重要作用。

关键词：煤矿；电气自动化；单片机产过程中，由于井下作业时需要不断的进行空气的供应，而风机就是供应井下空气的重要设备。但在煤矿井下作业时，不同时间段，对于井下的空气需求量也有所不同，所以利用调速系统来代替恒速系统，而且调速系统中利用绕线式交流电动机串级调速或是鼠笼异步电动机变频调速，这两种调速方式都利用单片机数字化控制技术，使控制电路简单，减少了硬件逻辑电路，使系统的稳定性和可靠性得以提升，不仅有效的降低了系统的造价，而且系统的控制精度也得以提高。

1.7 井下电动机调度系统

利用单片机来对井下电机车调度系统进行控制，有效的防止了运输事故的发生，提高了生产的安全性。由于利用单片机来控制电机车的调度系统，使以前复杂的控制线路更为简化，减少了硬件的应用，由软件来实现各种逻辑关系，在灵活性上更为优异，同时由软件来进行控制，不仅使功能更为强大，而且有效的减少了控制装置的体积，可以说在未来电机车调度系统的发展中，这已成为其主流方向。

2 结束语

单片机是计算机技术发展的重要分支，其可以称为微型计算机，由于其体积较小，所以可以放在仪器和仪表的内部，由于其强大的功能性，可以在一块硅片上集成了所有计算机的主要部件，而且内部发送，所以具有高速的运行速度和较强的抗干涉性，可靠性能非常好，这也是其得以在众多工业领域得以广泛应用的根本。而相对于其他控制器来讲，单片机价格较低，具有非常好的经济性，所以在目前煤矿企业当中，单片机的应用极为普遍，为煤矿企业的安全性带来了较大的保障，有效的促进了煤矿企业可持续发展的进程。

参考文献

[1]卢存伟，等.微机原理及应用系统[M].河海大学出版社，1992.

[2]张增芳，等.智能电度表软硬件设计[C].国际单片机技术交流会论文集，2004.10.

[3]吴学胜，李冬辉.单片徽型机在采煤机滚筒自动调高系统中的应用[J].电气自动化，2005.04.