煤矿电气自动化中单片机的运用

邓军

摘 要：对于煤矿生产来说，对安全性、经济效益都提出了更高要求。单片机最大的优点就是体积小、成本低、智能化，具备自动监测、自动控制、自动纠错功能，可以保证生产的安全性，降低生产成本。从目前我国煤矿发展状况来说，应当积极使用以单片机为代表的自动控制技术，实现煤矿生产的综合效益。

关键词：单片机； 安全生产； 生产成本

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.038

0 引言

我国是个“多煤、缺油、少气”的国家，已经探明的煤炭储量占据世界的1/3左右。煤炭在我国一次能源结构中一直处于绝对地位。截止2014年底，全国存在的大小煤矿将近一万一千多。长期以来，在煤炭开采过程中存在效能低下、安全事故频发的多种因素。总结其主要原因，归根结底还是技术落后。当前我国为了解决煤炭行业的囧境，正在对煤矿的生产设施、设备进行自动化改造和提升，其中最为关键的是采用以单片机技术为核心的自动化控制技术来实现煤矿安全、经济生产的目的。

1 单片机可以提高煤矿生产安全

1.1 减少瓦斯事故

瓦斯突出、瓦斯爆炸是煤矿生产中的最受关注的安全生产隐患。一直以来对瓦斯的检测采用的是移动式手持检测仪。这种检测仪虽然灵敏度、宽度可以到达检测的目的，但是由于需要人为操纵，容易造成检测间隔期内发生浓度超标却出线漏检情况。我国煤矿瓦斯爆炸事故层出不穷，也说明了目前瓦斯检测的效果不尽如意。当采用单片机自动化控制技术以后，它可以利用自身的连续工作特点，以及适应不同恶劣环境下的检测要求，实现全时段、全地域的检测和监控，并能提前做出预判和预警，从而为采取应急措施提供了时间和依据。极大地降低了发生瓦斯事故的概率。

1.2 防止触电事故

触电是煤矿生产中非常普遍的安全事故。针对电气的安全防护措施可谓层出不穷。应用最多的还是低压漏电保护措施。目前，我国绝大多数煤矿生产系统中都安装了控制继电器，当绝缘程度降低到整定值时，继电器动作，切断供电电源。这种方法的缺点是由于大都采用分立元件，容易受到荷载不均匀、杂散电流比较多而产生误动作，加上继电器机械装置影响，检测时间较长，反应不灵敏，因此可靠性降低。为了解决这些问题，可以采取单片机自动控制技术。单片机的保护原理就是利用零序电流方向和附加直流电流共同作用，利用其自配的软件程序进行逻辑判断和快速计算，发现检漏点并给出绝缘程度，通过I/O接口迅速关断电力供应。

1.3 保证巷道运输安全

煤矿井下存在大量货运机车、人员机车，要想在狭窄、昏暗的巷道内安全畅通，必须施行统一调度，包括信号设置、轨位跟踪、道岔移位等等。单片机通过对工作关系的分析，进行逻辑控制，具备了强大的灵活性、安全性。单片机还可以通过综合控制平台实现局域网的整体控制，通过模拟大屏，真正实现巷道内”安全交通”。当然，单片机最大好处还在于自身故障很低，避免了繁杂的断路器、继电器组成的控制系统带来的故障率高、调整麻烦等弊端。

另外，由于电动机车大部分是交流电动机，在开停过程中会带来额外的电流冲击，对煤矿井下的电力系统，特别是弱电系统产生误动作，极大影响消防、通信传输和控制。单片机技术在对交流电机开停过程中可以实现软启动，减弱电流电压，使得整个煤矿作业安全得到保证。

2 单片机可以降低煤矿生产成本

2.1 节约用电

通风是保证煤矿安全生产的前提，如为工人提供充足的空气，稀释井下瓦斯浓度等。煤矿对风机的使用也很严格，对风速、风压、风量的设置都有严格的要求。硬件电路进行的控制基本上是全压型控制，在通断频率非常高的煤矿生产环境中，每次的关合都产生大量的有功功率损耗，造成无谓的浪费，产生不必要的热能。单片机技术在自动控制系统中应用之后，采取柔性启动方式，通过变频技术实现无级调速，节约了电机大量电力。同时，单片机本身耗电量和传统继电器控制方式也极大节约了用电成本。

2.2 减少工作量

为了保证煤矿电力系统工作的可靠性，必须安排大量的电气专业人员定期开展电气专项检查、维护工作。从接地电阻测量、变压器绝缘检测、电压的变动监控、二次的整定等等，在实际工作中工作量相当大，而且工作效率非常低下。单片机通过智能接口，现场采样，把模拟信号转化为数字信号，统一传送到综合平台，由监控室统一监控，还能定期自动分析，提供单项或者综合分析报告，工人只要在监控室值班，通过监控平台就可以发现现场的问题了，保证了维护的针对性和有效性、快速性。单片机的小型化、智能化特点解决了现场安装、使用的诸多难题，使煤矿实现自动化生产变成了可能。

2.3 提高设备寿命

采煤机是煤炭生产中的关键设备，直接影响生产量。当前大部分煤矿还是以工人操作为主，针对煤层的不同情况，不断地调整设备。那么由于人的因素就会发生调整不及时或者调整频繁造成产量下降，甚至调整不及时使得采煤机烧毁。那么，可以利用单片机对采煤机进行控制，通过对电流、电压、温度数据的变动，执行机构在单片机有效控制之下，当电流增大时会自动调整速度或者避让，保证了减速不减产，提高了经济效益。

3 结语

总之，单片机对于煤矿生产来说，使用的深度和广度会越来越增强，这是不可逆转的潮流，符合科技发展的趋势，随着单片机技术的日臻成熟，其功能和作用也会日益强大，不仅在安全领域、成本控制方面可以大显身手，还可以在环境保护、职业检测等等方面发挥作用。作为产煤大国，我们应当积极使用单片机技术，不断革新新技术，为煤矿生产保驾护航。

参考文献：

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