2022年煤矿自动化和通信技术现状与发展趋势 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 煤矿自动化和通信技术现状与进展趋势【摘要】 :具体介绍了煤矿自动化和通信技术的进展历程,分析了当前煤矿自动化和通信技术的功能特点,提出了今后要解决的一些关键技术问题；【关键词】 :煤矿自动化；调度通信；工业以太网； 1 、煤矿自动化和通信的进展历程 1.1 煤矿自动化我国的煤矿自动化的进展可以追溯到GEPON ；矿井无线通信20 世纪 60 岁月,当时煤炭工业部调集了全国煤炭行业中讨论电子和电气掌握的技术骨干,在开滦矿务局范各庄矿成立了我 国煤炭行业唯独的专业自动化讨论所；当时受掌握器件的限制,煤矿的自动化只能用继电 器实现简洁的开停和闭锁掌握

2、,且掌握器体积巨大,安全性、可行性差；20 世纪 70 岁月 和 80 岁月中期,晶体管和规律电路逐步替代了老式继电器,成为自动化掌握的主要器 件,从而大幅度缩小了掌握器的体积,改进了掌握的功能,提高了掌握系统的安全性和可 靠性；从 20 世纪 80 岁月后期开头,单片机因其强大的运算和规律掌握才能,快速替代了 晶体管和规律集成电路,成为自动化掌握系统的核心掌握单元,从而大幅度提高了煤矿自 动化掌握系统的安全性和牢靠性,实现了对煤矿设备的实时掌握；这个阶段,相继显现了 以各种单片机 如 280 ,51 系列芯片等 为掌握核心的各类煤矿专用监测掌握系统,与之相 配套的各种基于单片机原理的智能传感

3、器和执行器也被快速地研发出来；可以说从这时开 始,煤矿自动化掌握和监测系统才真正进人有用阶段； 20 世纪 90 岁月形成的以单片机为核心掌握单元的专用监控系统,基本上仍是一个独立 的系统；这些系统内部的信息传输以简洁的调制方式为主,如模拟形式、基带形式、FSK形式或载波形式等,传输速率从600 一 9600hi 口 S 不等,采纳的传输电缆为矿用屏蔽电缆；各系统之间很少有信息交换,往往是各系统独立工作；每个系统的爱护使用部门也不 尽相同,如带式输送机掌握系统多由运输区使用爱护,安全监测系统多由通风区使用维 护,生产监测系统多由调度室使用爱护； 21 世纪初,随着以工业以太网为代表的信息网络技

4、术的崛起,用高速信息网络来传输煤 矿各专用监控系统之间的信息变成现实,各专用监控系统内部之间的信息传输也逐步为总 线传输方式所代替；eAN 总线、 Rs232 和 R 弘 85 等总线传输方式在各系统内部的信息传 输中被广泛使用；高速信息通道的建立,为煤矿各专用监控子系统的集成及过程实时监控供应了可能,从而 使煤矿自动化系统的水平跃上了一个新台阶； 1.2 矿井通信矿井通信是煤矿生产指挥必需具备的手段,煤矿是多工序、作业点分散的大型生产企 业,很难用一种通信系统、一种通信方式来掩盖全矿井；煤矿通信按使用方式分为矿井固 定通信和移动通信；按使用区域分为全矿井调度通信系统和矿井局部通信系统；名师归

5、纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 我国早期采纳防爆磁电电话机作为矿井调度通信,20 世纪 80 岁月开发了矿用模拟程控调度通信系统, 90 岁月又开发了数字程控调度通信系统,井下装机容量可达数百门,已能满 足各种煤矿的矿井调度通信主要需求；矿井移动通信主要有矿用透地通信系统、矿用漏泄通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统和矿用CDMA 通信系统等；矿用透地通信系统主要应用于应急救灾通信,矿用漏泄通信系统、矿用感应通信系统和矿用载波通信系统主要应用于局部通信,矿用小灵通通信系统和矿用 2 、煤矿自动

6、化技术CDMA 通信系统应用于全矿井无线通信我国煤矿自动化走过了一条早期用继电器实现简洁的开停和闭锁掌握,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,实现较复杂的系统掌握之路；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进展； 2.1 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、专用工业掌握Controlnet网、GEPON 网络和 MCTP 系统；我国煤矿自动化系统采纳冗余工业以太网作为主

7、干传输平台,已得到广泛认同,不少矿井已装备使用；专用工业掌握Controlnet网由于其开放性较差,只少部分矿井装备使用,并有被逐步剔除的趋势；矿用GEPON 网络系统是一种新的产品,它是一种采纳点到多点网络结构、无源光纤传输方式、基于高速以太网平台和TDMTimeDivisionMultiplexing时分 MACMediaAeeessControl媒体拜访掌握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,将有宽阔应用前景； 2.2 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,分别安装在掌握层的管控服务器和治理层的 Web 服务器中,是实现煤矿

8、自动化的重要手段；自动化平台软件有两种挑选,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,二是依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治理层信息系统和谐运作；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、解决用户特殊需求的优 点； 2.3 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、消化吸取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

9、,基本上是我国自主开发的产名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 品,主要有KJ95 ,KJ90 ,KJ4/KJ2000等；实践说明,安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了非常重要的作用,各局矿已作为一项重大安全装备；但是我国煤矿监控系统仍停 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、稳固性不好、抗电磁干 扰才能差；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 稳固性要求

10、,增加了系统 EMC 检验等；系统将向高速多主通信、高稳固性、强抗电磁干 扰才能方向进展； 2 矿井电力监控系统；现有煤矿供电系统,虽然微机爱护和监控系统也得到了应用,但 主要是针对地面供电系统,井下微机爱护和监控装置应用仍不多,大部分是在配电柜或防 爆开关中设置漏电爱护、过载爱护、短路爱护、欠压爱护、断相爱护等爱护功能,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；

11、尽管近年来,煤矿供电治理部门在改进井下配电装备、应 用新技术新成果的同时,不断强化人员素养的治理,煤矿井下供电系统的牢靠性得到了提 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爱护的工作人员较多,降低了劳动生产率；系统进展方向第一是井下变电所无人值守,实现“遥测、遥信、遥控、遥调、遥视”五遥和各种爱护、故障在线监测功能,其次是实现井下电力自动化； 3 矿井水泵自动化系统；目前,大部分煤矿没有装备该系统,主要缘由是水泵排空阀门 受矿井水质影响,简洁出故障,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

12、水安全,仍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 矿井机车调度掌握系统；矿井机车大部分是用于帮助运输,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；无轨机车调度掌握系统基本仍 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外表,司机可以基本把

13、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猎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,提高煤矿现代化治理水平； 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 牢靠、经济,但随着高速通信技术广泛应用于井下,三网合一将是进展趋势,矿井工业电 视系统数字化也是进展方向；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

14、行自动化掌握,仍没有成 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、破裂机、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,仍存在如何将采煤机的位置等机载 信息和移动可视信息牢靠传输到工作面巷道掌握中心等难题； 3 、煤矿通信技术矿井程控数字调度通信系统和工作面局部扩音通信系统在今后相当长的一段时间内仍将是矿井有线通信的主流,但随着网络技术在矿井的大规模应用和IP 语音通信技术的不断完善,矿井 IP 调度通信系统也将是矿井有线通信的一个进展方向；矿井移动通信技术仍在不 断讨论探究； l

15、矿用透地通信系统；是采纳敷设井下环型天线实现井下超低频无线电波掩盖,该系统 可以由地面调度中心寻呼或群呼井下的工作人员,实现单向通信功能,在我国应用较少；其存在信道容量小、单向通信、电磁干扰大等缺点； 2 矿用漏泄通信系统；是采纳漏泄电缆实现井下巷道内无线电波掩盖,现有产品大多是 半双工对讲,只有 1 一 4 个信道,主要应用于机车通信等局部通信,其进展方向是多功能 化和其他技术如 cDMA 通信技术结合组成全矿井无线通信系统； 3 矿用感应通信系统；是借助钢轨、水管、导线等金属感应体实现井下巷道内无线电波 掩盖,为减小传输衰减,其挑选的传输频率较低,而煤矿井下在低频段的电磁噪声较大,所以感应

16、电话通话质量在有些矿井不抱负,噪声较大；其主要应用于短距离救灾通信、矿 井机车通信等局部通信； 4 矿用载波通信系统；是利用电机车架空供电线与钢轨形成回路,采纳直接载波传输方 式实现运输调度员与司机之间及司机与司机之间的通话；这一通信技术我国从 20 世纪 60 岁月开头应用至今,产品已由电子管到晶体管,集成电路更换了几代,但始终未得到普 及,部分矿井使用成效不好,通话不抱负；其缘由主要是信道方面的问题始终没有得到解 决,由于不同时间不同地点的线路负载变化太大,直接造成阻抗不匹配,导致通话质量 差,无法使用； 5 矿用小灵通通信系统；是一种全矿井无线通信系统,可实现双工通话、来电显示、短 消息

17、发布、语音信箱、区域定位等功能；在一些巷道条件较好的矿井使用,成效不错,但 由于现有系统缺乏调度功能且系统中的主要设备基站和基站掌握器为隔爆设备,不相宜在 工作面巷道中使用,使用范畴受限；其进展方向是增加调度功能和开发本安型基站等； 6 矿用 CDMA 通信系统；是一种全矿井多功能无线调度通信系统,可实现双工通话、移动数据传输、移动图像传输、来电显示、短消息发布、语音信箱等功能；其具有井下巷 道内无线电波掩盖较好、区域内同时通话数多、设备轻巧、使用不受限等优点,具有较好 的进展前景； 4、如干技术问题名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页精选学习资料 - - - - -

18、 - - - - 4.1 局部生产环节自动化的完善提高煤矿自动化的高速监控网络已有多种方案可选,但由于局部生产环节监控系统量大面 广、种类繁多、技术参差不齐,其成为影响煤矿自动化能否正常运行的重要因素,它需要 各生产厂家进行不断完善提高； 4.2 高强度快速安装式矿用光缆开发光缆在我国煤矿井下已得到广泛应用,但主要局限于大巷,仍不适合应用于工作面,主 要是工作面条件恶劣,一般矿用光缆易断,断后修复困难；工作面液压支架电液掌握、顶板监测等系统监控信息量比较大,要求高速一般超过19.2kHz 信息传输,采纳光缆传输性价比较高；此外,工作面已普遍采纳电视监控,其长距离传输也只能采纳矿用光缆,全部这些

19、信息都 要采纳矿用光缆传输；为解决矿用光缆在恶劣环境的使用和修复问题,这需要开发高强度 快速安装式矿用光缆,以推动高速网络传输技术、数字化工业电视技术在工作面应用； 4.3 井下单模光纤接续技术目前,井下光纤接续主要采纳高压放电熔接技术,存在安全隐患,需要开发一种接续衰 耗小于 0.1dB ,不产生电火花的单模光纤机械接续方法及装置； 4.4 煤矿供电安全技术现有防爆开关等供电设备一般只具备电参数测量和各种爱护功能,没有故障分析报警功 能,仍需要深人讨论挑选性漏电爱护、设备故障监测、供电电缆故障监测等技术,开发出 井下变电所无人值守成套设备； 5 、结语煤矿自动化是实现煤矿高效安全开采的关键技术之一,矿井通信是煤矿生产指挥必需具 备的手段,两者经过几代人的艰苦努力,开发出了一系列的产品,广泛应用于煤矿企业,但仍不能完全满意煤矿企业高效安全生产的需要,要不断利用新技术、新手段完善提高煤 矿自动化和通信系统,实现煤矿少人开采、安全开采的目标；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页