摘要：大型礦區(qū)所涉及的采掘面積更廣，與中小型礦區(qū)作業(yè)存在著明顯的差異性。為了更好地完成礦區(qū)生產(chǎn)任務(wù)，應(yīng)配備專用控制系統(tǒng)為支撐，輔助采煤人員的操作指令。分析了分布式控制系統(tǒng)用于大型礦區(qū)的相關(guān)問題，推動(dòng)現(xiàn)代化采煤系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大型礦區(qū)；分布式系統(tǒng)；生產(chǎn)；應(yīng)用技術(shù)

與傳統(tǒng)信息化相比，現(xiàn)有采煤系統(tǒng)更加適用于大型礦區(qū)的作業(yè)要求，而不是僅限于中小型礦點(diǎn)，這為企業(yè)擬定開采方案提供了更多的選擇。因分布式系統(tǒng)是借助計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)為基礎(chǔ)的，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中還要發(fā)揮出分布式系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，從多個(gè)區(qū)域執(zhí)行采煤生產(chǎn)的調(diào)度指令。

一、大型礦區(qū)采煤的難點(diǎn)

由于煤炭資源開采量的不斷增加，中小型礦區(qū)已經(jīng)無法滿足市場(chǎng)對(duì)煤炭資源的需求，開發(fā)出大型礦區(qū)才能適應(yīng)能源供應(yīng)的要求。根據(jù)部分開發(fā)出的大型礦區(qū)情況，其現(xiàn)場(chǎng)采煤作業(yè)面臨著一定的難度。

（1）存量多。按照國(guó)家對(duì)煤炭礦井劃分的標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)礦井分為特大、大、中、小等四個(gè)級(jí)別。廣義上來說，特大型、大型等均列為大型礦區(qū)。如下表，大型礦區(qū)的儲(chǔ)藏量在120300萬噸，龐大的礦資源量對(duì)企業(yè)提出了嚴(yán)格要求，無論是采掘人員或設(shè)備，均要保持高質(zhì)量的生產(chǎn)作業(yè)水平，才能提高礦區(qū)資源的有效利用率[1]。

礦井劃分等級(jí)表

標(biāo)準(zhǔn)特大型大型中型小型

年產(chǎn)量≥300萬噸>120萬噸4590萬噸<30萬噸

（2）事故多。安全問題是煤炭生產(chǎn)的難點(diǎn)之一，也是影響企業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。礦井與露天煤礦有著很多的區(qū)別，尤其是礦井與地表面深度在幾百至幾千米之上，井內(nèi)采煤面臨著諸多的風(fēng)險(xiǎn)隱患。例如，井內(nèi)采煤常遇到瓦斯、通風(fēng)、坍塌等危險(xiǎn)，對(duì)人員或設(shè)備均帶來看嚴(yán)重的危害。

二、分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

大型礦區(qū)具有儲(chǔ)藏量大、危險(xiǎn)性高等特點(diǎn)，選定新型系統(tǒng)為支撐是不可缺少的?；谟?jì)算機(jī)技術(shù)條件下，分布式控制系統(tǒng)用于大型礦區(qū)是一種先進(jìn)的采掘模式。

（1）性能優(yōu)。整個(gè)生產(chǎn)過程中的多個(gè)控制回路由多臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，數(shù)據(jù)可以集中采集。分布式控制系統(tǒng)使用微處理器分別控制每個(gè)回路，而中小型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)或高性能微處理器則用于實(shí)現(xiàn)下一級(jí)控制。分布式控制的整體性能十分優(yōu)越。

（2）易控制?，F(xiàn)代煤炭技術(shù)注重信息化改造，選用信息科技為輔助以設(shè)計(jì)更加多功能的采礦系統(tǒng)，幫助礦區(qū)解決現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中遇到的相關(guān)問題。分布式控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用典范，其可以按照礦區(qū)地質(zhì)分布格局實(shí)施全面性的控制，加快了井內(nèi)采掘流程的規(guī)范化[2]。

三、分布式控制系統(tǒng)用于大型礦區(qū)研究

分布式控制是計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的核心。在煤礦系統(tǒng)中設(shè)置程序指令，幫助管理人員解決煤礦開采中遇到的實(shí)際問題。分布式控制系統(tǒng)在大型礦區(qū)控制中的應(yīng)用應(yīng)與系統(tǒng)中固有的控制裝置相結(jié)合，才能發(fā)揮出最佳的采煤指導(dǎo)作用。具體應(yīng)用如下：

（1）現(xiàn)場(chǎng)控制站。主要由PC總線工控機(jī)、機(jī)柜、電源、通信控制單元、手動(dòng)操作單元、自動(dòng)顯示操作單元等組成。其主要功能有：順序控制、DDC控制、信號(hào)報(bào)警、數(shù)據(jù)通信功能、數(shù)據(jù)采集、打印報(bào)表。大型煤礦區(qū)的生產(chǎn)面積較大，采煤現(xiàn)場(chǎng)通過建立多個(gè)控制站，可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)一的控制方式。也就是說，每個(gè)采煤點(diǎn)都有相應(yīng)的控制站，逐步形成一個(gè)龐大的調(diào)度網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)采煤的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

礦井工程系統(tǒng)圖

（2）智能調(diào)節(jié)器。這是一種數(shù)字過程控制儀器，其外觀類似于傳統(tǒng)的盤式儀表。智能調(diào)節(jié)器不僅可以接受4～20mA，DC直流電流信號(hào)輸入的設(shè)定值，還具有RS422/485 RS232等異步通信接口。智能調(diào)節(jié)器應(yīng)用于大型煤礦區(qū)域，可與上位機(jī)連接，形成主從式通信網(wǎng)絡(luò)，接收上位機(jī)下發(fā)的控制參數(shù)，上報(bào)不同井間的采煤參數(shù)。

（3）集中監(jiān)控級(jí)。大型礦區(qū)采煤必須要考慮安全問題的防御，對(duì)煤井內(nèi)添加自動(dòng)哈監(jiān)控裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采煤中可能發(fā)生的異常情況。分布式計(jì)算機(jī)具備了集中監(jiān)控、分散監(jiān)控等兩種功能，由集中監(jiān)控級(jí)逐漸擴(kuò)散監(jiān)控面域，提升了礦區(qū)生產(chǎn)的安全系數(shù)。面向操作員和系統(tǒng)工程師的功能，主要是以操作監(jiān)視為主要任務(wù)，兼有部分管理功能[3]。配備計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備，以及相應(yīng)軟件，實(shí)施高級(jí)控制策略，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行故障診斷、質(zhì)量評(píng)估。

四、分布式系統(tǒng)軟件技術(shù)的應(yīng)用

（1）系統(tǒng)軟件。提供系統(tǒng)運(yùn)行和管理的基本環(huán)境，能夠?yàn)榉植际较到y(tǒng)創(chuàng)造最佳的運(yùn)行條件。大型礦區(qū)正式開工前，必須對(duì)礦區(qū)地質(zhì)條件、煤炭存量等綜合考察，結(jié)合系統(tǒng)軟件功能可自動(dòng)判斷礦區(qū)的煤炭參數(shù)。

（2）組態(tài)軟件。軟件負(fù)責(zé)流程管理系統(tǒng)的配置、系統(tǒng)中各設(shè)備的定義、各設(shè)備工作需求的確定、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址的分配、各控制點(diǎn)的定義、顯示圖上點(diǎn)數(shù)據(jù)的排列等。機(jī)械設(shè)備是大型煤礦區(qū)采掘的主導(dǎo)工具，依賴于機(jī)械設(shè)備功能的發(fā)揮，可減小人工采掘、洗選、運(yùn)輸?shù)碾y度。組態(tài)軟件借助計(jì)算機(jī)平臺(tái)，對(duì)煤產(chǎn)品處理進(jìn)行智能化編排，維持了開發(fā)流程的有序進(jìn)行。

（3）應(yīng)用軟件。用于整個(gè)煤礦開采過程的運(yùn)行和控制，數(shù)據(jù)采集、信息分析、優(yōu)化、控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和外部設(shè)備的完善。運(yùn)行于系統(tǒng)的人機(jī)界面工作站、服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和事件分析處理、信息存儲(chǔ)和管理、二次計(jì)算、人機(jī)接口監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制等應(yīng)用。

五、結(jié)論

我國(guó)現(xiàn)有煤炭礦井的規(guī)模不一，不同地理位置及地質(zhì)條件下的礦井存量存在差異，這就需要煤炭企業(yè)擬定針對(duì)性的采煤方案，才能更好地利用井內(nèi)資源。煤炭信息化是工業(yè)生產(chǎn)的前沿趨勢(shì)，它以三大信息技術(shù)為技術(shù)指導(dǎo)，推動(dòng)了煤礦區(qū)作業(yè)系統(tǒng)的多功能化改造。分布式控制系統(tǒng)在大型礦區(qū)生產(chǎn)中的應(yīng)用，煤炭開采過程可以準(zhǔn)確進(jìn)行，保證了煤炭資源的可持續(xù)開采。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔宏.我國(guó)大型礦區(qū)分布特點(diǎn)及生產(chǎn)控制[J].中國(guó)經(jīng)濟(jì)調(diào)查，2011，19（4）：3638.

[2]許法根.分布式控制系統(tǒng)應(yīng)用于大型礦區(qū)的技術(shù)方案[J].煤炭技術(shù)，2010，40（20）：7374.

[3]萬磊.現(xiàn)代礦井采煤作業(yè)流程的科技化管理[J].山西煤礦，2009，13（6）：4446.

[4]傅少華.基于計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的智能化采煤系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，2010，31（15）：3942.

作者簡(jiǎn)介：馬琰（1982），男，江蘇宜興人，本科，碩士，實(shí)驗(yàn)師、工程師、技師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。