摘要：本文分别就我国煤矿企业自动信息化现状与问题以及煤矿信息化与自动化新技术进行了分析探讨。
关键词：煤矿信息化；自动化；新技术
一、我国煤矿企业信息化自动化现状与问题
1、信息化自动化建设发展不均衡且缺乏统一标准
由于煤矿自身生产环境的特殊性，煤矿信息化自动化技术的实施具有基础性的困难，很大程度落后于其他行业的发展。近年来，虽然我国对煤矿信息化自动化建设的资金投入不断加大，相关技术有了一定的发展，但总体效果却不太理想。主要在于很多煤矿企业的信息化系统都是处于独立的运行状态，在信息共享方面有着很大的限制，不利于煤矿的自动化与设备的全面管理。相互独立的自动化管理程序不利于发挥整个系统的数据信息优势，无论是在监控数据还是设备管理上都有着很大的不便。
2、技术薄弱，设备投资不均
煤矿企业利用“三网融合”构建网络平台，普遍建立了基于大型服务器的局域网，但是对于信息数据的分析却不够重视。数据显示，近几年，我国煤矿企业的信息化自动化进程不断加速，但是主要集中在硬件的投资上，对自动化软件的投资不够。
在信息开发与共享方面投入的资金与技术也很欠缺，造成数据库的不完善；另外技术人员的缺乏也给企业自动化与信息化的发展带来了阻碍，不能实现煤炭企业的每个环节的自动化建设与普及。
二、煤矿信息化与自动化新技术
1、矿井人员定位技术
1）基于场强的定位方法，就是检测接收信号和发送信号强度，计算信号的传输衰减，进而推算出信号传输距离（即被测目标距监测分站距离）；再根据被测目标距监测分站距离和监测分站坐标，确定被测目标位置。煤矿井下无线信号衰减受巷道断面尺寸和形状、弯曲、倾斜、分支、表面粗糙度、围岩介质、支护、纵向导体（电缆、水管、铁轨等）、机电设备、通风设施等影响。因此，基于场强的煤矿井下人员定位方法，测量误差大，难以满足煤矿安全生产需求。为解决基于场强的煤矿井下人员定位方法测量误差大等问题，进行了相对场强、参考节点和实测标定等基于场强的矿井人员定位方法研究，虽然定位精度有所提高，但增加了系统维护工作量和成本。
2）基于时间的定位方法，就是检测测距信号的传输时间，再乘以测距信号传输速度，进而推算出测距信号传输距离（即被测目标距监测分站距离）；再根据被测目标距监测分站距离和监测分站坐标，确定被测目标位置。由于电磁波传输速度几乎不受煤矿井下环境影响，因此，基于时间的煤矿井下人员定位方法，定位精度高，可以满足煤矿安全生产需要。基于时间的定位方法主要有：基于到达时间、基于到达时间差和基于飞行时间的定位方法等。
基于到达时间的定位方法，通过检测被测目标（或监测分站）发送测距信号时刻T1和监测分站（或被测目标）收到测距信号时刻T2，计算出测距信号的传输时间T=T2-T1。该方法需要被测目标与监测分站时钟同步，系统复杂、成本高。
基于到达时间差的定位方法，通过检测不同监测分站（二维定位至少需3个监测分站）接收到测距信号（由被测目标发送）的时间差，计算出被测目标距监测分站的距离。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该方法不需要被测目标与监测分站时钟同步，但需要不同监测分站时钟同步，系统较复杂、成本较高。
基于飞行时间的定位方法，节点A（监测分站或被测目标）发送测距信号并记录发送时刻T1，节点B（被测目标或监测分站）接收测距信号并记录接收时刻T2，节点B处理完接收信号后发送应答信号并记录发送时刻T3，节点A接收应答信号并记录接收时刻T4。测距信号（应答信号）在节点A和节点B之间飞行时间T=[（T4－T1）-（T3－T2）]/2。不难看出，基于飞行时间的定位方法既不需要被测目标与监测分站之间时钟同步，也不需要不同监测分站之间时钟同步，系统简单、成本低，是目前煤矿井下人员、胶轮车、电机车等动目标定位优选方法。
2、矿用激光甲烷监测技术
1）矿用热催化甲烷传感器主要用于空气中甲烷体积分数不超过4%的低浓度甲烷监测；热催化甲烷传感器可以满足低瓦斯矿井和高瓦斯矿井甲烷监测需求。热催化与热导组合，可制成高低浓甲烷传感器，用于煤与瓦斯突出矿井的甲烷监测。
2）矿用热导甲烷传感器主要用于高浓度甲烷监测，通常与热催化组合，制成高低浓甲烷传感器。热导甲烷传感器具有成本低等优点，但测量精度低，不能用于低浓度甲烷监测。
3）矿用红外甲烷传感器可用于全量程甲烷浓度监测，具有全量程监测、调校周期长、响应速度快、传感元件寿命长等优点，但存在测量精度受环境湿度、温度、压强等影响，成本较高等问题。红外甲烷传感器价格一般是热催化甲烷传感器的3倍。
3、矿用传感器与便携仪无线传输技术
目前矿用传感器主要是有线传感器，有线传感器具有可靠性高、传输距离远、远程供电等优点，但存在着传感器电缆敷设和维护工作量大、难以满足胶轮车、电机车、采煤机、掘进机等移动监控需求等。为满足回采工作面回风隅角、掘进工作面、采煤机、掘进机、胶轮车、电机车等甲烷监控的需求，研制了矿用无线甲烷传感器。用于回采工作面回风隅角、掘进工作面的矿用无线甲烷传感器，不需要敷设和维护电缆，便于安装和维护，但由于传感器采用蓄电池供电，因此，需要定期更换传感器。具有定位功能的矿用无线甲烷传感器，可以自动调零；当传感器通过定位卡检测到其位于地面时，进行自动调零，减少了传感器调校工作量。
为避免或减少瓦斯事故发生，全面监控煤矿井下瓦斯，煤矿井下瓦斯监测采用定点监测与移动监测相结合的方法。回采工作面（含进回风巷）、掘进工作面、采区回风、一翼回风和总回风等必须设置甲烷传感器，实现定点监测。矿长、矿总工程师、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班长、爆破工、流动电钳工、安全监测工、瓦斯检查工等下井时，必须携带便携式甲烷检测报警仪，实现移动监测。为及时全面掌握煤矿井下甲烷浓度，研制了具有定位和无线传输功能的便携式甲烷检测报警仪，及时将监测地点和甲烷浓度上传至地面调度室。
结束语
煤炭在我国能源结构中仍处于主体地位，煤矿信息化自动化技术的引进与发展，不仅是技术问题，更是与企业的发展规划、组织结构、管理制度、业务流程等密不可分的。矿井自动化建设在帮助企业扩大生产经营规模、提高劳动效率、降低生产成本、提升市场竞争力，特别是在增强生产安全系数等方面都具有着深远的意义和积极的作用。
参考文献
[1]谭得健.我国煤矿自动化现状及发展趋势[J].工矿自动化，2010，9：126-129.
[2]孙继平.煤矿事故特点与煤矿通信、人员定位及监视新技术.[J].工矿自动化，2015，41(2):1-6.
论文作者:杨建民
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/1
标签：甲烷论文; 煤矿论文; 传感器论文; 分站论文; 信号论文; 目标论文; 方法论文; 《基层建设》2017年第21期论文;