单片机在矿山电气自动化控制技术中的应用

Computer automation

单片机在矿山电气自动化控制技术中的应用

颜鲁薪

（武威职业学院，甘肃　武威　７３３０００）

随着现代化技术的快速发展，单片机技术得到了飞跃发展，促进了微电子技术的发展，逐渐应用于各领域现代摘 要：

化技术中。矿产资源的高效开发利用是矿山企业急需面对的问题之一。随着单片机技术在矿山电气自动化控制系统中的应用，不仅提高了矿山电气设备的运行性能，减少了矿山安全隐患问题，还显著的提升了矿山仪器设备的自动化、智能化程度，积极的推动了矿山电气设备向智能化发展，提高了矿山企业的效益。

单片机；矿山电气自动化；控制技术关键词：

ＴＤ６７　　Ａ　　１００２－５０６５（２０１９）０５－００１６－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Application of single chip microcomputer in mine electrical automation control Technology

YAN󰀁Lu-xin

（Ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｏｆ　Ｗｕｗｅｉ，Ｗｕｗｅｉ　７３３０００，Ｃｈｉｎａ）

Abstract: Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｏｄｅｒｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，　

ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ａｎｄ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｆｉｅｌｄｓ　ｏｆ　ｍｏｄｅｒｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　Ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｔｈａｔ　ｍｉｎｉｎｇ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　ｕｒｇｅｎｔｌｙ　ｎｅｅｄ　ｔｏ　ｆａｃｅ．　Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｍｉｎｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，　ｉｔ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，　ｒｅｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｈｉｄｄｅｎ　ｄａｎｇｅｒ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｓａｆｅｔｙ，　ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，　ａｎｄ　ａｃｔｉｖｅｌｙ　ｐｒｏｍｏｔｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｔｏ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ｏｆ　ｍｉｎｉｎｇ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．　Keywords: ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；　ｍｉｎｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

随着微电子技术的快速发展，单片机技术越来越成熟，其应用范围也越来越广泛。单片机具有优越的计算功能和逻辑云算功能，使得电气自动化技术操作更加简便，简化了设备的操作流程和运行风险，增强了电气设备的自动化发展，提高了矿山生产效益。

制系统及时发现绝缘电阻降低至某一设定值时，控制系统发出切断总电源的指令，可以有效的降低触电事故的发生率，且能够确保矿山电压处于某一相对稳定的状态[2]。与传统的漏电保护系统相比而言，单片机技术减少了保护装置的运行时间，增强了保护系统的安全性能。此外，技术单片机强大的计算能力，可以实现电流量的精确控制，进而提高了系统的稳定性。

2.2 在供电监测方面的应用

矿山电力系统的稳定性和可靠性是减少矿山安全生产事故的有效途径之一，将单片机技术应用于矿山供电监测系统中，可以为矿山生产提供稳定的、可靠的供电，能够及时的发现供电系统故障和有效的减少电力系统问题。该技术的应用，不仅能够实现对矿山供电系统的智能化管理，还可以对供电系统起到保护作用，进而确保了供电系统的稳定性。2.3 在监控系统中的应用

众所周知，矿产资源的开发与利用多以井下开采为主，而井下开采工作环境极为复杂多变，存在较大的安全隐患问题，如何提高井下开采环境安全检测是矿产企业亟待解决的问题。单片机技术具有强大的计算能力和逻辑运算能力，将其融入到井下监控系统中可以有效的提高监控系统的性能，有效的降低井下安全事故的发生率。此外，随着井下作业的进行，井巷中极易出现有害气体，工人难以识别，进而引起井下事故的发生。若在监控系统中融入单片机，可以借助该技术对井巷内部气体的动态监测，当达到某一设定值时发出相应的警报指令，及时通知井下工作人员安全撤离[3]。由此可知，单片机技术应用于矿山井下监控系统中，可以提高监控系统的智能化程度，且能够获得更为稳定的监测效果，有

1 单片机及矿山电气自动化控制技术

单片机的主要功能在于针对计时器或者存储器等进行集成操作的微型计算机，在现代化各行各业中具有广阔的应用前景[1]。单片机技术在现代化电气设备中的应用，不仅提高了仪器设备的工作性能，还增强了设备的控制性能。矿山生产过程中，电气自动化及其自动化控制程度的高低是影响矿山生产效益，提高矿山生产安全的主要途径之一。因此，将单片机逐渐引入矿山电气自动化控制技术中是矿山机械设备自动化发展的必然趋势，促进了矿山开发利用效率。

2 单片机在矿山电气自动化控制技术中的应用

2.1 在漏电保护方面的应用

矿山机械设备通常以大功率仪器为主，常遇到漏电等问题，如何提高矿山电力资源的利用是提高矿山资源开发利用的基础。将单片机技术应用到漏电保护系统中，可以通过控

２０１９－０２收稿日期：

颜鲁薪，男，生于１９８４年，藏族，甘肃天祝人，硕士研究生，作者简介：

副教授，研究方向：新能源发电技术。

16世界有色金属 2019年 3月上

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效的提高了井下开采工作的安全性能，为减少矿山安全事故的发生率提供了保障。2.4 在风机管理中的应用

井下开采环境是极其复杂的，井下通风系统是确保井下开采顺利进行的基础，也是降低井下安全事故发生率的基础。就目前为止，井下开采仍然以人工开采为主，此时井下通风系统是必须配置完善的。风机是井下通风系统的重要组成部分，随着风机持续运行，伴随着大量电力资源的消耗，影响了矿山企业效益。

将单片机技术融入到风机管理系统中，可以根据风机的性能参数等进行动态统计，使得管理工作人员随时了解风机的运行状况，进而对风机进行精确的控制，在确保井下通风正常的前提下，尽可能的减少风机的能耗问题。此外，随着单片机的用于，促进了传感器及外围设备的智能化，使得控制系统的控制精度显著提高。2.5 在电气节能方面的应用

在矿山开采过程中，交流电的使用率更为频发，交流电能够提高矿山开采效率，且能够促进仪器设备的灵活度，有效的提高仪器设备的生产效率[4]。但是，随着交流电的持续运行，可使得仪器设备耗电性能逐渐增大，且操作流程和布设过程更为复杂，导致电气设备的安全隐患较多，并在随着电气设备的使用，其耗电能量逐渐增大，进而促使仪器设备的安全隐患增强，更够提升安全事故的发生率。此外，在使（上接15页）

在具体应用过程中，主要分为两个步骤，第一步是用浓硫酸熟化细碎的氧化铜矿石；第二步是采用稀硫酸溶液进行薄层堆浸，可实现就地浸出。通过将浸出剂注入氧化铜矿石，溶解中有价金属的浸出法。3.2 硫化铜矿石湿法冶铜工艺

针对硫化铜矿石而言，生物氧化浸铜是目前应用和研究的主要内容，也是目前湿法冶铜中发展最快和前景做好的工艺之一。生物浸出中的微生物主要为氧化亚铁硫酸杆菌或者是氧化硫酸杆菌，这两种微生物可在35℃以下或者重金属含量比较高的恶劣环境下生存。细菌氧化浸出的机理包括两种，一种是细菌吸附到硫化铜矿石表面和矿物发生作用下促使矿物逐渐溶解；另一种是矿物溶解时会释放出二价铁在溶解中被细菌氧化为三价铁，三价铁可作为氧化剂来氧化硫化铜矿石，具体工艺如下：

（1）辉铜矿的细菌浸出。辉铜矿在三价铁的条件下，可被氧化为硫酸铁和硫，具体的化学反应公式为：Cu2S+2Fe2(SO4)3=2CuSO4+4FeSO4+S

该化学公式中，FeSO4和S经过细菌氧化后会从新形成Fe2(SO4)3和H2SO4进行充分循环反应。（2）铜蓝的细菌浸出。在铜蓝的浸出环境中并不包含三价铁和其他氧化剂，因此，在浸出作用下，湿法冶铜的主要机理由细菌引起，在浸出过程中酸耗为零，具体的化学反应公式如下：CuS+2O2=CuSO4

细菌浸出在铜蓝的表面发生，无论是浸出过程中，还是浸出后铜蓝的化学组成并未为发生变化，从该化学反应公式中可以看出，浸出过程中并没有转化为其他硫化物的中间过

[1]󰀡邓朝辉.单片机在矿山电气自动化控制技术中的应用探讨——以矿山勘

察设备系统为例[J].自动化应用,2018(08):79-80.

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[4]󰀡郅杰.单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用[J].机械管理开

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用交流电过程中若出现失误操作，不仅能够严重影响整个电力系统的安全性，而且可以使得电气设备受到严重的损害。将单片机技术应用于电气节能中，借助单片机自身性能，可以实现交流电的有效控制目的，能够有效的减小因电流而产生的压力，使得电流、电压处于稳定的运行状态中，可提高矿产资源的开发效率，同时，可以有效的降低实际耗损，减少电力资源的浪费等问题。

3 结语

综上所述，随着单片机技术的发展，促进了微电子技术的发展，使得单片机在各领域中的应用更加宽泛。随着矿山电气设备自动化控制技术的不断发展，单片机在控制系统中的应用越来越普遍，显著的提高了矿产资源开发利用效率，减少了矿山安全事故发生率。此外，单片机技术的应用对推动矿山电气设备智能化发展有着积极的推动作用，有助于矿产资源合理开发及其保护。

程，也没有形成元素S。

（3）硫砷铜矿的细菌浸出。在水和氧同时存在的条件下，在氧化亚铁杆菌、氧化硫杆菌等其他复合细菌的作用下实现浸出，具体的浸出化学反应公式为：4CuAsS+6H2O+13O2=4H3AsO4+4CuSO2

（4）黄铜矿、斑铜矿的细菌浸出。黄铜矿、斑铜矿可在细菌存在的状态下，直接和Fe2(SO)3进行化学反应，具体化学反应公式为：CuFeS2+2Fe(SO)3=CuSO4+2FeSO4+2S

2Cu5FeS2+2Fe2(SO4)3+17O2=10CuSO2+4FeSO4+2FeO上述这两个化学反应公式中，FeSO4和FeO在酸和细菌的作用下，可重新转化为Fe2(SO4)3，然后进行继续反应，直到达到全部反应完成。

4 结语

综上所述，本文结合理论实践，研究了湿法冶铜工艺，研究结果表明，和火法冶铜相比，湿法冶铜具有成本更低、效率更高、污染更小的优势，符合目前我国冶铜事业绿色发展理念的需求。不同铜矿石所具有的特性和含有的杂质不同，因此，需要根据铜矿石的实际特性，选择与之相适的方法，才能提升浸出效率，氧化铜矿石在浸出操作是可采用搅拌浸出方式，生物浸出中的微生物主要为氧化亚铁硫酸杆菌或者是氧化硫酸杆菌，浸出液可直接净化除杂质，流程短，投资少，对环境污染小，原料应用范围较广，金属回收率较高，铜的回收率大于98%，其他金属，如银、金、铁等也得到有效回收。[1]󰀡孙钢,陈来保,阚延松,申法政,商贺.D铜矿湿法炼铜厂工艺改造及生

产实践[J].现代矿业,2018,34(11):235-237.

2019年 3月上 世界有色金属17