浅析矿山机电设备远程控制技术的应用

引言

在矿山开采向深部化、复杂化发展的趋势下，井下作业环境愈发恶劣，高温、高湿、高粉尘以及瓦斯突出、顶板坍塌等风险时刻威胁着作业人员的生命安全。传统矿山机电设备控制多依赖人工现场操作或简单电气控制，不仅效率低下，而且难以应对复杂多变的工况。

一、矿山机电设备远程控制技术概述

1.1 远程控制技术的基本概念

矿山机电设备远程控制技术，是通过通信网络与智能控制系统，在远离设备现场的控制中心，实现对矿山机电设备的操作、监控与管理的技术体系。其核心内涵在于突破空间限制，将操作人员从危险复杂的井下环境中解放出来，通过远程指令精准控制设备运行，同时实时获取设备状态数据，保障生产安全高效。该技术以通信技术、传感器技术、控制技术和计算机技术为关键支撑。通信技术负责搭建数据传输桥梁，确保指令与设备运行数据的稳定传输。传感器技术如同设备的 “感官”，实时采集设备运行参数、环境信息等数据。控制技术根据预设规则与指令，对设备进行精准调控。

1.2 远程控制技术的发展历程

远程控制技术的发展历经多个阶段。早期，受限于通信与控制技术，仅能实现简单的远程监控功能，通过有线通信传输有限的设备状态信息，控制方式也较为单一。随着计算机技术与无线通信技术的发展，远程控制进入自动化阶段，能够实现设备的远程启停与基本参数调节，在矿山领域开始初步应用于部分关键设备。矿山机电设备远程控制系统不仅能实时监控设备运行，还可通过数据分析预测设备故障，自动优化控制策略，实现设备的自主运行与智能管理，极大提升了矿山生产的自动化与智能化水平。

1.3 矿山机电设备远程控制技术的特点

矿山机电设备远程控制技术具备显著特点。远程操作方面，使操作人员在安全的地面控制中心就能操控井下设备，有效规避了井下高温、高湿、粉尘及潜在地质灾害等风险。实时监控特性，可通过遍布设备的传感器，将设备运行状态、环境参数等数据实时传输至控制中心，便于及时掌握设备运行情况。智能化决策功能则基于大数据分析与人工智能算法，对采集的数据进行深度挖掘，自动识别设备异常，提前预警故障并提供解决方案。安全性方面，通过远程控制减少人员与危险环境的接触，降低事故发生概率。

二、矿山机电设备分类及传统控制方式

2.1 矿山机电设备的分类与功能

矿山机电设备依据功能可划分为多个类别。开采设备中，采煤机通过滚筒旋转破碎煤体，是煤炭开采的核心装备；掘进机则利用刀具破碎岩石，用于开拓巷道。运输设备方面，胶带输送机凭借连续运转的输送带，承担起大量物料的运输任务；矿用电机车通过电力驱动，实现人员、矿石和设备在井下轨道的运输。通风设备以通风机为代表，其功能是为井下输送新鲜空气，排出瓦斯等有害气体，保障作业环境安全。排水设备如排水泵，可及时抽排矿井积水，避免水害事故发生。提升设备中的提升机，负责将井下的矿石、人员和物资提升至地面，是连接井下与地面的重要通道。

2.2 传统控制方式及其局限性

传统矿山机电设备控制以人工现场控制和简单电气控制为主。人工现场控制依赖操作人员在设备旁手动操作，由于矿山井下环境恶劣，存在高粉尘、高湿度、瓦斯泄漏等风险，操作人员安全难以保障，且长时间工作易疲劳，导致操作失误率高、生产效率低下。简单电气控制多采用继电器 - 接触器控制系统，虽然能实现设备的基本启停和简单逻辑控制，但灵活性极差，当生产工艺或设备需求发生变化时，改造难度大、成本高。

三、矿山机电设备远程控制技术的应用

3.1 在开采设备中的应用

对于矿山开采阶段，采煤机和掘进机的远程操控可以更大程度地保障了开采安全性和开采效率。采煤机安装高精度探头实现对煤层厚度、坚硬程度等数据的采集，再通过5G 通信网络传输回地面控制中心。由地面控制中心的操作人员根据反馈数据，通过远程控制机制对采煤机的采高、截割速度和牵引速度进行调整，从而实现采煤机的自动化截煤，并根据出现的地质环境条件的变化，对工作参数进行自动调整，规避不必要的人员现场操控带来的滞后性操作风险和失误。

3.2 在运输设备中的应用

机械控制远距离操作实现了矿山矿用物料运输的控制智能化和运输效率高。胶带输送机装设胶带张力传感器、跑偏传感器和速度传感器，实时将胶带输送机设备工作信息上传至远端监控系统。胶带输送机运行时自动判断其张力状况是否正常，是否存在跑偏、超负荷状况等，且在故障检测状态下，自动产生警告，根据设计程序远程操作驱动电动机转速、拉紧装置的力量调整，从而使胶带输送机正常运行。无人驾驶矿用电机车利用轨道设置定位基站以及无线通信模块，电机车根据预先生成调度命令自动生成矿用电机车运行路线，并准确到达预定车站。控制中心可通过这些运输路线，实时监控每辆电机车的当前位置、运行状况、所载货物等，运用该优化调度系统对电机车的调车运行过程进行管理，可避免多种调车线路出现车辆堆积的情况，通过该优化调度算法，合理选择运输线路、缩短运行时间，节省能量。

3.3 在通风设备中的应用

通风机的远程控制可以为井下工作人员提供安全的空气环境，通风机与远程控制系统相结合，可以根据井下瓦斯、氧气、粉尘浓度自动调节风速、风量。如某一区域瓦斯浓度增加，传感器将信息数据发送至控制室，系统可以及时远程加大瓦斯区域通风机的风量来降低瓦斯的浓度。通风监控系统的远程平台可以对通风系统进行集中控制，并根据不同的生产作业区的需求对风量进行调配，使通风系统得到高效利用。

3.4 在排水设备中的应用

矿井水害的自动化远程控制排水系统提高了对矿井发生水害时的主动控制能力。排水泵设置液位变送器与压力变送器，能够实时监控矿井水位和排水管路压力，在水位达到一定值时发送信号至远程控制系统，通过远程控制系统自动远程启动排水泵，并根据水位高低自动调节排水泵的开泵台数和转速，自动控制排水过程。在远程监控平台上根据排水泵的电流值、电压值、振动值等参数进行分析后能够诊断出故障设备。

结语

矿山机电设备远程控制技术通过突破空间限制，显著提升了生产效率，增强了作业安全性，降低了运营成本，为矿山智能化转型提供了关键支撑。然而，当前技术仍面临通信稳定性不足、网络安全风险等挑战。随着 5G、人工智能与物联网技术的深度融合，远程控制技术将朝着更智能、更安全、更高效的方向发展，持续推动矿山行业向自动化、无人化迈进。

参考文献

[1]屈云祥,侯佳浩,潘成龙.矿山机电设备远程控制技术的应用[J].内蒙古煤炭经济,2024,(17):154-156.

[2] 孙 旭 , 梁 习 . 矿 山 机 电 设 备 远 程 控 制 技 术 的 应 用 研 究 [J]. 大 众 标 准化,2024,(07):33-35.