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[摘 要]针对煤炭企业部分自动化装车安装点存在通信受限，导致数据回传无法及时完成的问题，提出数据回传技术运用方式。即基于3G网络构建专用虚拟网络，利用OPC服务器有效读取煤炭生产现场内的PLC信息，再将数据库与OPC服务器相连接。通过数据回传技术在煤炭自动装车系统中的运用，能够对自动装车点的系统参数进行有效监控和分析，从而能够对系统可能出现的问题进行预判，在最短时间内进行反馈和响应。同时能够根据回传数据及时找到紧急突发问题的发生原因，对整个生产系统的安全性具有良好保证。
[关键词]数据回传技术;煤炭自动装车系统;运用
[中图分类号]TD634 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）04–00–02
Application of Data Return Technology in
Coal Automatic Loading System
Wang Bin
[Abstract]This paper aims at the problem of limited communication in some automated loading installation points of coal enterprises， which leads to the inability to complete data return in time， and proposes the application of data return technology. That is to build a dedicated virtual network based on the 3G network， and use the OPC server to effectively read the PLC information in the coal production site， and then connect the database to the OPC server. Through the application of data return technology in the coal automatic loading system， the system parameters of the automatic loading point can be effectively monitored and analyzed， so that the possible problems of the system can be predicted， and feedback and response can be made in the shortest time. . At the same time， it can find out the cause of emergent problems in time based on the returned data， which has a good guarantee for the safety of the entire production system.
[Keywords]data return technology;coal automatic loading system;application
隨着科学技术的不断发展进步，数据回传技术在生产生活中得到比较广泛的应用。在煤炭工业生产作业环节，将其运用到煤炭自动化装车系统中，能够实时反馈生产运行情况，并进行追踪分析等，保证生产系统的数据可及时回传到分析管理系统中。但在实践应用时，由于部分煤炭自动化装车点距离较远，受到通信距离的影响导致数据回传不及时等情况。为应对这一状况，提出3G模式下的自动装车系统数据回传技术方法。
1 煤炭自动装车系统的构成
1.1 监测系统
监测系统是通过传感器对各个生产环节进行有效的监测，并将被测信号通过电信号的方式传递给控制系统。在开展监测工作时，主要针对对象有车辆、称重以及料位等。其中车辆监测即是准确对车辆进行识别和定位，利用车辆定位传感器来准确识别车辆位置，并将相应信息反馈传递给控制系统，以此准确控制溜槽升降，便于开展自动装车作业。在当前煤炭企业的生产工序中，比较常用的传感器包括对射式光电传感器以及超声波位置传感器等;称重监测是利用称重传感器对定量仓的重量进行测定，传感器将重力信号转换为可快速传输的电信号，向分析管理系统反馈称重信息。当前比较常用的、效果最好的有应变式传感器，其具有良好的线性特征。对于传感器在自动装车系统中的安装，一般是车站的钢结构横梁上。所以相对来说，其工作环境比较恶劣，使用次数较为频繁。通过数据回传技术可准确反馈其称重结果，提高控制精准度;料位监测系统是对缓冲仓的料位高度进行检测的子系统，目的是避免缓冲仓出现空仓或者满仓的情况，防止对自动装车系统的连续性产生影响。通常是采用非接触测量的监控方式，比如超声波式、雷达式、射电式等。
1.2 控制系统
控制系统则是利用PLC进行控制，通过可编程控制其与人机界面图形操作终端，可实现单体设备的数字精准定位操控、系统设备集中控制运行等。在煤炭生产过程中，依据对车辆、称重以及料位的监测，控制液压闸门、溜槽和给煤输煤等设备。在控制中具有非线性、强耦合和强干扰性，并且部分参数难以被描述成为确切的函数关系，所以其需要更为智能化的控制方法，比如神经网络控制、模糊控制等。为保障控制系统发挥实际的操控作用，需要保证生产系统的数据信息传输具有高效性、及时性。基于此，应当合理运用数据回传技术提高自动装车效率，推动生产系统的安全稳定。
2 3GVPN双向数据传输技术应用 2.1 3G网络应用
3G网络是指采用第三代移动通信技术的线路以及设备等铺设而成的通信网络，其主要是利用支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术，实现数据快速传输。在当前新时代下，我国的通信网络已经发展到5G时期，但考虑到煤炭工业生产系统目前对网络的适应性，3G网络是当前最为适用的虚拟通信网络。在未来发展进程中，随着5G技术越来越成熟，煤炭自动化装车系统越来越智能化，3G网络将会转变向5G网络应用，不过就目前而言，5G技术与现有配套系统的适用性，还有待深入研究。在运用3G网络时，可同时实现通话、信息发送等即时通信[1]。针对煤炭自动化装车点距离较远的问题，则是改善以往的有线网络连接方式。利用3G网络技术则能够实现无线接入，实现与煤炭自动化装车系统的数据传输。通常情况下，在应用3G网络时，主要是选择IPsec的虚拟专用网络连接方式，其是安全联网的长期发展趋势，能够借助端对端的安全性，主动提供保护，在一定程度上能够防范专用网络以及互联网的攻击。另外，在煤炭自动化装车系统中，因为装车现场系统与分析管理系统的连接方式为站点到站点，因此应当建立隧道模式的VPN通信，并将两个系统作为3GVPN连接的发起方以及响应方，为实现数据回传奠定良好基础。
2.2 利用OPC数据传输机制
对于自动化装车系统的生产运行，当前主要是依托PLC程序进行操控，有利于将数据经过OPC服务器，再上传到上位机的数据库中。当建立3GVPN通信网络后，则能够将现场生产系统中的PLC控制程序等与分析管理系统的上位机连接在同一局域网中。因此PLC信息的读取以及下发，均可通过OPC服务器进行执行。同时为保障数据库内的记录点能够与OPC服务器数据点之间形成对应连接，则需要采用相应的数据采集软件，以发挥有效的监控作用。一旦数据点达到需要记录的对应限值，则可通过数据采集软件的开启记录产生的数据[2]。
一般情况下，在数据记录过程中，会出现两种情况。①在系统正常的工作条件下，数据软件会进行日常的、周期性的数据采集以及上传活动。②当系统出现异常的状况下，比如突发事件等，数据采集软件会对一些特定的数据进行记录，并对故障数据信息进行追溯和分析，从而能够准确地定位故障发生原因，有利于充分保证系统的安全性，最后再将记录数据反馈到生产系统的PLC控制程序中。
2.3 双向数据传递的具体应用
在实际的煤炭自动化装车系统中，对于双向数据的传递技术具有较为广泛的应用。①利用数据提取能够对装车站的配煤参数等进行分析，可结合具体情况，确定最佳的配煤参数。同时将其及时反馈到PLC系统中，有效执行合理的配煤参数。②基于数据提取能够有效监控闸门的电磁阀动作次数，一旦当其超过使用期限而触发存储过程时，就会先向PLC系统传递信息参数，促使电磁阀停止工作状态。与此同时还会有效触发第三方软件来警示系统负责人及时对设备进行检查或更换[3]。
2.4 设计数据库结构
在煤炭自动化装车系统中，为保障数据回传技术有效发挥实效，应当合理设计数据库的结构。即数据上传时，建立与其对应的存储数据库。以煤炭自动装车站液压系统为例，其作为整个系统重要的组成部分，对电磁阀工作次数、液压泵站油温以及液位等均有进行实时监控的需求。通过合理设计数据库结构能够实时记录监控回传的数据信息，有利于及时反馈和报警，能够有效保证液压系统安全性。其设计思路如下：
（1）收集液压站的相关资料和信息，形成完善的设备档案，为数据库结构设计提供依据和参考。
（2）对液压站中包含的所有重要传感器，进行常规数据记录。
（3）当系统中的液压站传感器发生异常或故障问题时，要保证数据库能够及时记录异常数据或故障信息。
（4）准确记录电磁阀的动作次数。当超过设置限值时，数据库要将其记录为报警值。
（5）在系统反馈报警信息后，数据库要及時将维护记录储存在档案中。
（6）如果在液压站维护过程中，按照实际情况需要对设备进行更换，则应当将其详细信息记录在档案内[4]。
3 数据回传技术在煤炭自动装车系统的运用
在煤炭自动装车系统中应用数据回传技术，主要体现在优化自动装车系统参数、自动推送生产信息以及及时发送紧急突发事件信息等方面，以此确保煤炭自动化装车系统有序、稳定运行。
3.1 优化自动装车系统参数
在实际运用时，煤炭自动装车所具备的电控系统，可以按照车辆的不同性质、不同安装情形以及不同煤种等，合理设置各项系统参数。同时煤炭自动化装车系统可以通过数据记录与提取，帮助操作人员分析出最为合理、最高效的系统参数。此外，通过数据回传技术能够全面、实时地监控和分析系统参数，有利于事前对系统可能出现的故障或问题进行预判，从而最大限度地保证其安全性。一旦发生故障或异常工况，则借助数据回传技术对所有记录数据开展深入分析，能够比较快速、便捷、准确地定位问题发生原因。
3.2 自动推送生产信息
在煤炭生产过程中，煤炭企业的相关管理人员以及财务人员等，通常会对实际生产现状开展统计和结算工作。当自动装车点数量较多时，则能够利用数据回传技术，将各个自动装车点的信息进行汇集。借助自动化装车系统与分析管理系统的连接，将生产信息推送到分析系统中，从而能够对每天、每个自动装车点的具体作业情况进行汇总。再利用外部报表程序等对记录的数据开展整理和分析处理，形成煤炭生产报表。最后推送到管理人员或财务人员的通信设备上，以实现对生产信息的实时了解和掌握。
3.3 及时发送紧急突发事件信息
数据回传技术在煤炭自动装车系统中的运用，还体现在能够及时发送紧急突发事件信息。由于煤炭生产具有一定的风险性，当生产现场发生紧急事件时，相关管理负责人需要第一时间掌握相关信息和情况。通过数据回传技术则能够在突发事件发生后，快速收集报警点的现场信息，再将其传递到上位机中，从而有效触发上位机的触发器，进而启动外部的报警程序。同时可将突发事件的相关信息，以电子邮件或者短信等通信方式发送到各个负责人手中，为科学处理和决策提供有效的依据和支持。
4 结束语
在煤炭自动装车系统中运用数据回传技术，依靠3G网络和双向数据传递技术。通过回传技术能够对自动装车点的系统参数开展有效的监控分析工作，准确预判可能发生的故障或问题，及时响应和反馈，有利于充分保证系统的安全性和可靠性。因此数据回传技术的应用，对煤炭自动装车系统控制具有积极作用。基于优化自动装车系统参数，自动推送生产信息，及时发送紧急突发事件信息等，提高煤炭自动化装车系统的应用效率，为生产活动提供便利服务。
参考文献
[1] 潘军轮.基于3G模式的自动装车系统数据回传技术[J].山东煤炭科技，2019，228（8）：203-204，207.
[2] 方志丹.基于数据回传机制的数据查询平台的开发及应用[J].价值工程，2018，37（34）：196-198.
[3] 武威.煤矿开采中煤炭自动装车系统研究与应用[J].机电工程技术，2018，47（7）：123-125.
[4] 魏聪，鲍久圣，阴妍，等.煤炭快速装车系统研究[J].煤炭工程，2018，50（3）：122-125，130.
[关键词]数据回传技术;煤炭自动装车系统;运用
[中图分类号]TD634 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）04–00–02
Application of Data Return Technology in
Coal Automatic Loading System
Wang Bin
[Abstract]This paper aims at the problem of limited communication in some automated loading installation points of coal enterprises， which leads to the inability to complete data return in time， and proposes the application of data return technology. That is to build a dedicated virtual network based on the 3G network， and use the OPC server to effectively read the PLC information in the coal production site， and then connect the database to the OPC server. Through the application of data return technology in the coal automatic loading system， the system parameters of the automatic loading point can be effectively monitored and analyzed， so that the possible problems of the system can be predicted， and feedback and response can be made in the shortest time. . At the same time， it can find out the cause of emergent problems in time based on the returned data， which has a good guarantee for the safety of the entire production system.
[Keywords]data return technology;coal automatic loading system;application
隨着科学技术的不断发展进步，数据回传技术在生产生活中得到比较广泛的应用。在煤炭工业生产作业环节，将其运用到煤炭自动化装车系统中，能够实时反馈生产运行情况，并进行追踪分析等，保证生产系统的数据可及时回传到分析管理系统中。但在实践应用时，由于部分煤炭自动化装车点距离较远，受到通信距离的影响导致数据回传不及时等情况。为应对这一状况，提出3G模式下的自动装车系统数据回传技术方法。
1 煤炭自动装车系统的构成
1.1 监测系统
监测系统是通过传感器对各个生产环节进行有效的监测，并将被测信号通过电信号的方式传递给控制系统。在开展监测工作时，主要针对对象有车辆、称重以及料位等。其中车辆监测即是准确对车辆进行识别和定位，利用车辆定位传感器来准确识别车辆位置，并将相应信息反馈传递给控制系统，以此准确控制溜槽升降，便于开展自动装车作业。在当前煤炭企业的生产工序中，比较常用的传感器包括对射式光电传感器以及超声波位置传感器等;称重监测是利用称重传感器对定量仓的重量进行测定，传感器将重力信号转换为可快速传输的电信号，向分析管理系统反馈称重信息。当前比较常用的、效果最好的有应变式传感器，其具有良好的线性特征。对于传感器在自动装车系统中的安装，一般是车站的钢结构横梁上。所以相对来说，其工作环境比较恶劣，使用次数较为频繁。通过数据回传技术可准确反馈其称重结果，提高控制精准度;料位监测系统是对缓冲仓的料位高度进行检测的子系统，目的是避免缓冲仓出现空仓或者满仓的情况，防止对自动装车系统的连续性产生影响。通常是采用非接触测量的监控方式，比如超声波式、雷达式、射电式等。
1.2 控制系统
控制系统则是利用PLC进行控制，通过可编程控制其与人机界面图形操作终端，可实现单体设备的数字精准定位操控、系统设备集中控制运行等。在煤炭生产过程中，依据对车辆、称重以及料位的监测，控制液压闸门、溜槽和给煤输煤等设备。在控制中具有非线性、强耦合和强干扰性，并且部分参数难以被描述成为确切的函数关系，所以其需要更为智能化的控制方法，比如神经网络控制、模糊控制等。为保障控制系统发挥实际的操控作用，需要保证生产系统的数据信息传输具有高效性、及时性。基于此，应当合理运用数据回传技术提高自动装车效率，推动生产系统的安全稳定。
2 3GVPN双向数据传输技术应用 2.1 3G网络应用
3G网络是指采用第三代移动通信技术的线路以及设备等铺设而成的通信网络，其主要是利用支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术，实现数据快速传输。在当前新时代下，我国的通信网络已经发展到5G时期，但考虑到煤炭工业生产系统目前对网络的适应性，3G网络是当前最为适用的虚拟通信网络。在未来发展进程中，随着5G技术越来越成熟，煤炭自动化装车系统越来越智能化，3G网络将会转变向5G网络应用，不过就目前而言，5G技术与现有配套系统的适用性，还有待深入研究。在运用3G网络时，可同时实现通话、信息发送等即时通信[1]。针对煤炭自动化装车点距离较远的问题，则是改善以往的有线网络连接方式。利用3G网络技术则能够实现无线接入，实现与煤炭自动化装车系统的数据传输。通常情况下，在应用3G网络时，主要是选择IPsec的虚拟专用网络连接方式，其是安全联网的长期发展趋势，能够借助端对端的安全性，主动提供保护，在一定程度上能够防范专用网络以及互联网的攻击。另外，在煤炭自动化装车系统中，因为装车现场系统与分析管理系统的连接方式为站点到站点，因此应当建立隧道模式的VPN通信，并将两个系统作为3GVPN连接的发起方以及响应方，为实现数据回传奠定良好基础。
2.2 利用OPC数据传输机制
对于自动化装车系统的生产运行，当前主要是依托PLC程序进行操控，有利于将数据经过OPC服务器，再上传到上位机的数据库中。当建立3GVPN通信网络后，则能够将现场生产系统中的PLC控制程序等与分析管理系统的上位机连接在同一局域网中。因此PLC信息的读取以及下发，均可通过OPC服务器进行执行。同时为保障数据库内的记录点能够与OPC服务器数据点之间形成对应连接，则需要采用相应的数据采集软件，以发挥有效的监控作用。一旦数据点达到需要记录的对应限值，则可通过数据采集软件的开启记录产生的数据[2]。
一般情况下，在数据记录过程中，会出现两种情况。①在系统正常的工作条件下，数据软件会进行日常的、周期性的数据采集以及上传活动。②当系统出现异常的状况下，比如突发事件等，数据采集软件会对一些特定的数据进行记录，并对故障数据信息进行追溯和分析，从而能够准确地定位故障发生原因，有利于充分保证系统的安全性，最后再将记录数据反馈到生产系统的PLC控制程序中。
2.3 双向数据传递的具体应用
在实际的煤炭自动化装车系统中，对于双向数据的传递技术具有较为广泛的应用。①利用数据提取能够对装车站的配煤参数等进行分析，可结合具体情况，确定最佳的配煤参数。同时将其及时反馈到PLC系统中，有效执行合理的配煤参数。②基于数据提取能够有效监控闸门的电磁阀动作次数，一旦当其超过使用期限而触发存储过程时，就会先向PLC系统传递信息参数，促使电磁阀停止工作状态。与此同时还会有效触发第三方软件来警示系统负责人及时对设备进行检查或更换[3]。
2.4 设计数据库结构
在煤炭自动化装车系统中，为保障数据回传技术有效发挥实效，应当合理设计数据库的结构。即数据上传时，建立与其对应的存储数据库。以煤炭自动装车站液压系统为例，其作为整个系统重要的组成部分，对电磁阀工作次数、液压泵站油温以及液位等均有进行实时监控的需求。通过合理设计数据库结构能够实时记录监控回传的数据信息，有利于及时反馈和报警，能够有效保证液压系统安全性。其设计思路如下：
（1）收集液压站的相关资料和信息，形成完善的设备档案，为数据库结构设计提供依据和参考。
（2）对液压站中包含的所有重要传感器，进行常规数据记录。
（3）当系统中的液压站传感器发生异常或故障问题时，要保证数据库能够及时记录异常数据或故障信息。
（4）准确记录电磁阀的动作次数。当超过设置限值时，数据库要将其记录为报警值。
（5）在系统反馈报警信息后，数据库要及時将维护记录储存在档案中。
（6）如果在液压站维护过程中，按照实际情况需要对设备进行更换，则应当将其详细信息记录在档案内[4]。
3 数据回传技术在煤炭自动装车系统的运用
在煤炭自动装车系统中应用数据回传技术，主要体现在优化自动装车系统参数、自动推送生产信息以及及时发送紧急突发事件信息等方面，以此确保煤炭自动化装车系统有序、稳定运行。
3.1 优化自动装车系统参数
在实际运用时，煤炭自动装车所具备的电控系统，可以按照车辆的不同性质、不同安装情形以及不同煤种等，合理设置各项系统参数。同时煤炭自动化装车系统可以通过数据记录与提取，帮助操作人员分析出最为合理、最高效的系统参数。此外，通过数据回传技术能够全面、实时地监控和分析系统参数，有利于事前对系统可能出现的故障或问题进行预判，从而最大限度地保证其安全性。一旦发生故障或异常工况，则借助数据回传技术对所有记录数据开展深入分析，能够比较快速、便捷、准确地定位问题发生原因。
3.2 自动推送生产信息
在煤炭生产过程中，煤炭企业的相关管理人员以及财务人员等，通常会对实际生产现状开展统计和结算工作。当自动装车点数量较多时，则能够利用数据回传技术，将各个自动装车点的信息进行汇集。借助自动化装车系统与分析管理系统的连接，将生产信息推送到分析系统中，从而能够对每天、每个自动装车点的具体作业情况进行汇总。再利用外部报表程序等对记录的数据开展整理和分析处理，形成煤炭生产报表。最后推送到管理人员或财务人员的通信设备上，以实现对生产信息的实时了解和掌握。
3.3 及时发送紧急突发事件信息
数据回传技术在煤炭自动装车系统中的运用，还体现在能够及时发送紧急突发事件信息。由于煤炭生产具有一定的风险性，当生产现场发生紧急事件时，相关管理负责人需要第一时间掌握相关信息和情况。通过数据回传技术则能够在突发事件发生后，快速收集报警点的现场信息，再将其传递到上位机中，从而有效触发上位机的触发器，进而启动外部的报警程序。同时可将突发事件的相关信息，以电子邮件或者短信等通信方式发送到各个负责人手中，为科学处理和决策提供有效的依据和支持。
4 结束语
在煤炭自动装车系统中运用数据回传技术，依靠3G网络和双向数据传递技术。通过回传技术能够对自动装车点的系统参数开展有效的监控分析工作，准确预判可能发生的故障或问题，及时响应和反馈，有利于充分保证系统的安全性和可靠性。因此数据回传技术的应用，对煤炭自动装车系统控制具有积极作用。基于优化自动装车系统参数，自动推送生产信息，及时发送紧急突发事件信息等，提高煤炭自动化装车系统的应用效率，为生产活动提供便利服务。
参考文献
[1] 潘军轮.基于3G模式的自动装车系统数据回传技术[J].山东煤炭科技，2019，228（8）：203-204，207.
[2] 方志丹.基于数据回传机制的数据查询平台的开发及应用[J].价值工程，2018，37（34）：196-198.
[3] 武威.煤矿开采中煤炭自动装车系统研究与应用[J].机电工程技术，2018，47（7）：123-125.
[4] 魏聪，鲍久圣，阴妍，等.煤炭快速装车系统研究[J].煤炭工程，2018，50（3）：122-125，130.