煤矿自动化和通信技术现状与发展趋势

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1、煤矿自动化和通信技术现状与发展趋势【摘要】:详细介绍了煤矿自动化和通信技术的发展历程，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;GEPON;矿井无线通信1、煤矿自动化和通信的发展历程1.1煤矿自动化我国的煤矿自动化的发展可以追溯到20世纪60年代，当时煤炭工业部调集了全国煤炭行业中研究电子和电气控制的技术骨干，在开滦矿务局范各庄矿成立了我国煤炭行业唯一的专业自动化研究所。当时受控制器件的限制，煤矿的自动化只能用继电器实现简单的开停和闭锁控制，且控制器体积庞大，安全性、可行性差。20世纪70年代和8

2、0年代中期，晶体管和逻辑电路逐步替代了老式继电器，成为自动化控制的主要器件，从而大幅度缩小了控制器的体积，改进了控制的功能，提高了控制系统的安全性和可靠性。从20世纪80年代后期开始，单片机因其强大的运算和逻辑控制能力，迅速替代了晶体管和逻辑集成电路，成为自动化控制系统的核心控制单元，从而大幅度提高了煤矿自动化控制系统的安全性和可靠性，实现了对煤矿设备的实时控制。这个阶段，相继出现了以各种单片机(如280，51系列芯片等)为控制核心的各类煤矿专用监测控制系统，与之相配套的各种基于单片机原理的智能传感器和执行器也被迅速地研发出来。可以说从这时开始，煤矿自动化控制和监测系统才真正进

3、人实用阶段。20世纪90年代形成的以单片机为核心控制单元的专用监控系统，基本上还是一个独立的系统。这些系统内部的信息传输以简单的调制方式为主，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，采用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。每个系统的维护使用部门也不尽相同，如带式输送机控制系统多由运输区使用维护，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维护。21世纪初，随着以工业以太网为代表的信息网络技术的崛起，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

4、息传输也逐渐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提供了可能，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须具备的手段，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、一种通信方式来覆盖全矿井。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。我国早期采用防爆磁电电话机作为矿井调度通信，20世纪80年代开发了矿用模拟程控调度通信系统，90年代又开发了数字程

5、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CDMA通信系统应用于全矿井无线通信2、煤矿自动化技术我国煤矿自动化走过了一条早期用继电器实现简单的开停和闭锁控制，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，实现较复杂的系统控制之路。煤矿大部分矿井都形成了煤矿安全与

6、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发展。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、专用工业控制Controlnet网、GEPON网络和MCTP系统。我国煤矿自动化系统采用冗余工业以太网作为主干传输平台，已得到广泛认同，不少矿井已装备使用。专用工业控制Controlnet网由于其开放性较差，只少部分矿井装备使用，并有被逐步淘汰的趋势。矿用GEPON网络系统是一种新的产品，它是一种采用点到多点网络结构、无源光纤传输方

7、式、基于高速以太网平台和TDM(TimeDivisionMultiplexing)时分MAC(MediaAeeessControl)媒体访问控制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，将有广阔应用前景。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，分别安装在控制层的管控服务器和管理层的Web服务器中，是实现煤矿自动化的重要手段。自动化平台软件有两种选择，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，二是根据煤矿的实际进行定制集