矿山机械电气设备自动化调度技术研究

吴永新，胡佳宏

(1.湖北铁道运输职业学院，湖北 武汉 430070；2.武汉乾峯智能科技有限公司，湖北 武汉 430070)

0 引 言

在矿山开采生产中，所需机械设备通常包括掘进机、转载机、皮带运输机、转钻机等多种类型，这些设备虽然能够大大提高矿山开采的生产效率，为安全生产目标的实现提供重要支持，但在设备数量较多的情况下，管理起来也同样会比较困难，而依托电气设备自动化调度技术，对各类矿山机械设备进行自动化调度，则可以使矿山生产中的设备管理问题得到有效解决，从实际生产需求出发，按程序对各类电气设备进行合理管控。

1 矿山机械电气设备自动化调度的重要意义

1.1 提高矿山开采生产效率

矿山开采的生产环境十分恶劣，对于机械设备应用的限制相对较大，即便能够实现机械化生产，其整体生产效率也同样会显得有所不足。而在电气设备自动化调度技术的支持下，矿山企业则能够结合矿区地质、水文等各方面的数据资料，将矿床模型构建起来，为井下测量、矿山设计、生产进度安排、参数优化等工作提供支持，同时根据生产进度安排及生产情况的实时变化，对机械设备进行灵活、系统的运行调度，使设备运行能够生产需求相适应，并将设备性能最大化发挥出来，最终实现矿山开采生产效率的显著提升。

1.2 保证矿山开采生产安全

除了对机械设备应用的限制外，恶劣的矿山开采生产环境还会给矿山企业带来各种各样的生产安全隐患，直接威胁到工人的身体健康与生命安全。而对于电气设备自动化调度技术的应用，则能够将传统的电气设备人工操作模式转变为自动化操控模式，减少井下等危险区域对人力的需求，使矿山开采生产的安全性得到显著提升。另外，面向矿山开采生产的自动化调度系统还能够在监测电气设备的同时，对设备所在生产空间的各种信息进行采集，并通过数据信息分析来及时发现、化解安全隐患，这对于矿山开采生产安全性的提升同样能够起到很大促进作用。

2 矿山机械电气设备自动化调度的技术措施

2.1 构建自动化调度系统

对于矿山企业来说，要想实现对矿山机械中电气设备的自动化调度，首先就必须要以自动化控制技术为基础，将面向矿山开采生产实际的自动化调度系统构建起来，见图1。同时，由系统根据矿山开采生产具体情况，进行设备启闭、设备故障维修、通风优化等方面的自动、合理调度，使电气设备管理能够更具有效性。从整体上来看，自动化调度系统可分为信息集成层与管理决策层两部分，其中信息集成层是指借助井下视频监控及安装在机械设备上等各处的传感器，对电气设备运行状态、矿井下方通风状况等矿山开采生产信息进行全面采集，并经过统一传输网络平台传输给系统，由系统自动整合有关信息，完成信息处理、信息挖掘、信息融合等工作，之后还要将经过处理的生产信息存储到统一的数据仓库中，在专门的软件平台上借助图表等形式进行直观呈现，为电气设备的自动化调度提供支持。而管理决策层则需要借助自动化调动系统的生产监控调度指挥、设备动态管理、安全生产态势评估等功能模块，由系统快速做出具体的自动化调度决策，并向有关机械设备发出相应控制指令，使设备调度的合理性、及时性能够得到保证。

2.2 合理设计调度模式

在矿山开采生产中，由于电气设备调度需要应对复杂多样的生产情况，不同生产情况下对电气设备运行的要求也会有所不同，因此要想实现对矿山机械电气设备的自动化调度，同样还需以自动化调度系统为基础，对面向不同生产情况的多种调度模式进行合理设计，使其电气设备自动化调度能够更加灵活、更具针对性。一般来说，矿山开采生产中的电气设备调度模式主要包括供电模式、保护模式、操控模式、启动模式以及停车模式几种。其中供电模式需要以各类电气设备的电气原理图、电气安装接线图、电气元件布置图等为依据，由系统结合矿区要求现来对供电回路电源值进行合理选择(如交流AC380 V、交流220 V、直流24 V等)，使电气供电回路的安全系数能够得到保证。保护模式主要是指由系统密切监测电气设备运行状态，之后由系统根据设备工作状态来操控熔断器、热继电器、失压线圈等保护装置，对交流220 V、直流24 V等工作电源下的电气设备与线路进行全面保护，以免其出现过载、短路等故障问题。操控模式属于电气设备自动化调度的备选方案，是指在电气设备的安装、调试阶段，或是当自动化调度系统出现异常时，启动控制线路中预先设置的手动环节，由有关技术人员对各种电气设备进行手动控制，或是对手动控制模式及自动控制模式进行灵活转换，以便于将设备调控至最佳工作状态，并尽可能降低自动化调度系统异常的影响。

图1 面向矿山开采生产的自动化调度系统Fig.1 Automatic dispatching system for mining

2.3 明确整体调度规划

在矿山开采生产中，对于电气设备的自动化调度不仅需要考虑到实际生产需求及设备功能作用，同时还需要面向整个生产流程，制定出各类电气设备的整体调度规划，使不同电气设备能够实现协同配合，并在生产过程中发挥出更大作用。例如在煤矿开采生产中，就需要由自动化调度系统根据皮带运输机等井下运输设备的性能，对整个运输系统的煤炭运输能力进行综合评估，之后再以运输系统的实际运输能力为标准，对掘进机、刨煤机、破碎机等机械设备的运行效率进行控制，以免因运输能力与采掘能力不匹配而影响正常生产，导致井下已开采煤炭持续堆积、采掘设备浪费能源等问题。

2.4 加强设备故障监测

从目前来看，自动化调度系统的设备故障监测模块主要可分为故障判断与故障处理两部分，其中故障判断是由系统整合各处视频监控设备、传感器所上传的数据信息及影响，并借助视觉识别技术等技术手段展开综合处理，明确各电气设备的实时运行数据，之后再对设备实时运行数据与设备正常状态下运行数据进行对比分析，以准确判断出设备运行状态是否异常。而故障处理则是在判断设备出现故障、运行严重异常后，及时采取切断设备电源、停止设备运行等处理措施，同时由系统对异常运行数据进行自动分析，确定故障位置、大致故障原因等信息，为设备故障的维修处理提供重要参考。

3 结 语

对于矿山机械中电气设备的自动化调度，虽然能够为矿山开采生产的效率、安全性提升起到很大帮助，但要想真正实现对电气设备的自动化调度，仍然需要对自动化调度系统构建、设备调度模式设计、整体调度规划、设备故障监测等方面的技术措施进行合理运用。