矿山电气自动化控制技术中单片机的应用探讨

尹晓峰

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

单片机在多行业多领域中应用十分广泛，凭借着其自身特性有效地提高了算术运算和逻辑运算能力，可以很好地与电气设备自动化相匹配，在减少人工操作，降低风险隐患方面有着十分显著的优势[1]。单片机应用在矿山等危险性较强的行业中，既能够保证矿产开采过程中的安全，又能够降低能耗，增强开采效率，因此探讨单片机在矿山自动化控制中的应用有着十分重要的意义。

1 单片机以及矿山电气自动化控制技术的介绍

单片机，全称为单片微型计算机，其特点是体积小但功能强大，也被称为微控制器（MCU），可简单理解为一种集成电路芯片[2]。相较于平常认知中的计算机，单片机操作更加便捷，体积更小，更轻，更加地便于携带。单片机根据其自身特性在其中融合了许多功能模块，例如：有数据处理能力的CPU，随机存储器RAM，只读存储器ROM，多种I/O口，定时/计数器和中断系统等。而多样化数据采集与控制系统能够让单片机完成复杂的运算，强大的数据处理能力和计算功能使其可以在一些大型设备上完美应用，以实现对数据的高速化处理。

矿山电气自动化控制技术，能够让企业呈现更加现代化、科技化、数字化、智能化。通过合理调配各设备与机械之间的关系，实现无人自动化控制效果。在实际的应用过程中，需要结合其设备的实际情况进行应用，这样才能更好地达到事半功倍的效果。例如：在设备的构造以及运行的原理中，需要升级与改造自动化设备。还应当特别注意的是对电路的检修，自动化控制与电路的联系密切，因此要对电路有全面而深刻地了解。

单片机在矿山电气自动化控制技术中起着非比寻常的作用，一个强大的单片机能够有效地串联整个设备的运行，提升各设备之间的自动化程度和整体开采效率[3]。同时，单片机的功能全面，能够提升整个传输过程中的效率，具有很强的普适性。自动化控制程度的提升可以减少人工作业的风险，同时也可以规避人工开采不当造成的失误率高的情况，进行整体的可视化监督时，如果出现问题可以及时得到解决，减少因设备停机而造成的损失。

2 单片机在矿山电气自动化控制中的实际应用

2.1 应用于漏电保护

在矿井工程中，不管是井下工作还是地面作业，大部分使用的设备都是大功率设备，一旦出现漏电事故，无论是对人还是对物都将造成巨大的损失，这对本身属于高危型矿井工作的作业人员而言，无疑是一种无形的压力。但如果具有一个灵敏的漏电保护系统，当检测到绝缘电阻下降到极限值时，可以立即切断电源，能够减少因触电而造成人身事故的发生和电气设备的损坏。而单片机可以运用其强大的计算能力对整个系统进行快速地排查和检修，对于零序电流和直流电流进行校对，减少了应急系统的反应时间，整体上提升了保护系统的性能和系统的稳定性[4]。因此在矿山电气自动化控制的实际应用中，单片机可以起到很好的防护作用，是属于必不可少的环节之一。

2.2 应用于供电检测

矿井开采工作处于一个相对复杂的工作环境，电力系统的支持是一项极其重要的工程之一。尤其是矿井工作的环境一般都处于电力系统相对不完善的地区，需要不断地检测与维修。因此电力系统的稳定和可靠是衡量一个矿山安全的重要衡量标准。将单片机应用到供电检测中，就能很好地弥补这一缺陷[5]。如发现电路支撑不稳定或出现异常情况时，可以通过信号采样完成各种数值的运算分析以及处理功能，以此确定是否能执行保护系统的程序。将整个矿山的线路等都纳入单片机的供电检测中，能够对整个矿山直流信号、交流信号等各类数据进行检测和管理，减少因电力运行中断而造成的开采停滞，减少企业的经济损失。在这一过程中，也极大地减轻了人力排查的工作量，提高了工作效率与工作质量。

2.3 应用于风机管理

现代矿井工作存在一定的技术条件不成熟状况，所以现在部分地区依然是实行人工采矿。对于井下工人而言，存在很大的工作风险，他们所面临的开采环境是复杂多变的，会受地下与地面多种因素的影响。井下良好的通风系统不仅能在钻孔时使工人免于粉尘的侵扰，保障工人的安全健康，还能够保证生产活动的正常顺利进行。但在实际作业时，风机长时间处于打开状态，造成了大量的能源浪费，同时也增加企业的成本。而将单片机应用于风机管理中，可以将风机的性能参数、位置以及功率等信息写入中央处理器中，再根据具体工作的位置以及人数实现动态的线上管理，将这些数据进行总结可以模拟出使用曲线，更加有效与合理地管理风机。同时，统一管理还能确保地下人员安全，在通风正常的情况下可以关闭一些多余的风机，这样能够节约能源消耗和降低企业的生产成本。

2.4 应用于监控系统

地下开采作业由于其复杂多变的情况常伴随着安全隐患的发生，有些时候工人在工作过程中不能及时发现问题，这就需要实时监控系统为工人们的安全保驾护航。一旦发现有安全隐患立即发出警报，工人迅速反应，能够有效降低安全事故的发生。

对于一线工人而言，在工作前应当仔细检查其设备的情况和监控的传输情况，如果发现问题要及时地反馈，确保自己的安全。对于监控系统的人员而言，要做好常见突发情况的预警。而在矿井中最令人担心的莫过于气体类，例如瓦斯或者一些有毒气体等，极易引起爆炸。并且部分气体无色无味，人们通常难以发现，等到发现时已经造成了事故。这就需要借助现代化的监控系统，实时检测矿井中可能出现的有毒气体，如果发现临近警戒值或者是超过警戒值，要立即提醒井下工作人员或组织作业人员撤离。将单片机与监控系统相结合能够为一线作业工人提供一个更加安全的作业环境，一旦发现有危险气体超标，可以立即启动紧急预警，将风机全部打开增强空气流通，提醒一线工作者带上防毒面罩，为整体安全做好保障。

2.5 应用于电气节能

矿山行业属于不可再生产业，而现代绿色可持续发展理念的不断深入人心，如何做好矿山行业的可持续发展也是矿山电气自动化值得思考与落实的问题。在矿山的生产过程中，一般都是以交流电作为主要的供电类型，随之而来的是每个月所用的电量较多，同时，交流电的使用也会使设备的耗电量逐渐增大，容易造成安全隐患。一旦出现电路故障，不仅影响整个矿场的开采效率，还会对设备造成不可逆的损害，使得企业遭受巨大的损失。当单片机应用到其中时，其本身的特性能够精准有效地控制电流，使各设备使用交流电分配的更加合理，能够使设备高效率地工作，有效地降低交流电带来的损耗。

3 结语

在矿山电气自动化控制中单片机的应用探讨过程中，着眼于矿山电气自动化发展中存在的问题，从实际情况入手，在矿山电气自动化控制中应用单片机能够十分有效地帮助企业减少经营成本，获得更加高效的受益成本；从矿井作业人员的角度考虑出发，可以提高作业环境的安全性和工作人员的工作效率，让工人能够在有限的环境中获得最大效益的保护；从自然社会效益来讲，矿井作为不可逆转的行业属性产业而言，提高自身的产业效率，降低自身的破坏范围，减少资源的浪费，也是对自然环境的另一种保护。从这一角度而言，在实现矿山电气自动化中加强单片机的应用也是对可持续发展理念的一种响应与追求。因此，在矿山电气自动化控制系统中应用单片机，符合现代企业发展趋势。