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論文摘要：本文對機械自動化的產(chǎn)生及在我國的現(xiàn)狀做了概述，在此基礎(chǔ)上探索了我國機械自動化的發(fā)展之路。
引言
機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)，實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，是機械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術(shù)水準(zhǔn)，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步有很大的直接影響。
一、機械自動化的產(chǎn)生
機械自動化技術(shù)從上個世紀(jì)20年代首先在機械制造冷加工大批量生產(chǎn)過程中開始發(fā)展應(yīng)用，上世紀(jì)60年代后為適應(yīng)市場的需求和變化，為增強機械制造業(yè)對市場靈活快速反應(yīng)的能力，開始建立可變性自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，即圍繞計算機技術(shù)的柔性自動化。它是在制造系統(tǒng)不變或變化較小的情況下，機器設(shè)備或生產(chǎn)管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷自動地實現(xiàn)預(yù)期的操作或某種過程，并能夠自動地從制造一種零件轉(zhuǎn)換到制造另一種不同的零件。社會實踐證明，這種定義下的制造系統(tǒng)自動化與當(dāng)代大多數(shù)企業(yè)的實際不相容。目前，世界各國的機械自動化水準(zhǔn)除少數(shù)工業(yè)發(fā)達國家的某些生產(chǎn)部門外，大多數(shù)還處于操作階段的自動化。我國也不例外，需要循序漸進，不斷努力，創(chuàng)造條件，向自動化的高級理想階段邁進。
二、我國機械自動化的現(xiàn)狀
機械自動化技術(shù)從上個世紀(jì)20年代開始發(fā)展應(yīng)用以來，已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展，特別是近年來計算機的高度集成化，開始采用了計算機集成制造系統(tǒng)，大大加快了機械自動化的發(fā)展，但我國仍處于初級操作階段的自動化。目前，世界各國的機械自動化水準(zhǔn)除少數(shù)工業(yè)發(fā)達國家的某些生產(chǎn)部門外，大多數(shù)還處于操作階段的自動化。我國也不例外，我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層次低。我國機械制造業(yè)目前有11.4萬個企業(yè)，發(fā)展很不平衡，有大量落后于現(xiàn)代水準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)，大部分企業(yè)還比較落后，手工勞動占有相當(dāng)?shù)谋戎?，我國能獨立開發(fā)現(xiàn)代機械自動化技術(shù)的企業(yè)可以說沒有；我國機械制造業(yè)企業(yè)中自動化裝備少、水準(zhǔn)低，不僅在數(shù)量上同世界先進國家有較大差距，而且在品種上、質(zhì)量上、使用上，同世界先進水準(zhǔn)也存在階段性差距。實現(xiàn)我國機械自動化技術(shù)是一個長期的過程，不可能一蹴而就。需要循序漸進，不斷努力，創(chuàng)造條件，向自動化的高級理想階段邁進。當(dāng)前，我國還處在社會主義初級階段，經(jīng)濟、財力、生產(chǎn)力水準(zhǔn)、國民素質(zhì)等，與世界主要國家的差距是很大的；我國有豐富的勞動力資源，每年城鎮(zhèn)新增就業(yè)人口達兩千多萬，且今后每年的就業(yè)人數(shù)還會增加。機械自動化最大限度地提高勞動生產(chǎn)率，勞動力的過剩和分工的轉(zhuǎn)移就是一個現(xiàn)實問題。
三、我國機械自動化發(fā)展之路探索
（一）結(jié)合生產(chǎn)實際發(fā)展機械自動化技術(shù)
先進制造技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。發(fā)展機械自動化技術(shù)，應(yīng)以企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的實際需要及具體條件為導(dǎo)向。只有對合適的產(chǎn)品采用與之相適應(yīng)的自動化方式進行生產(chǎn)，才能收到良好的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會經(jīng)濟效益。我國發(fā)展機械自動化技術(shù)，應(yīng)結(jié)合實際，注重實用，即對國民經(jīng)濟產(chǎn)生實際效益。那種盲目搞自動化、搞自動線的做法，全年生產(chǎn)任務(wù)只需1～2個月就完成的低負荷率生產(chǎn)也要搞的傾向應(yīng)當(dāng)糾正，對國民經(jīng)濟不產(chǎn)生顯著促進、效率低下的要緩搞。我們要的是效益，而不單純是速度。國產(chǎn)造型生產(chǎn)線因產(chǎn)品質(zhì)量差、可靠性低、實用性差，開工率一般僅在50％～60％。而能在生產(chǎn)中長期服役的主力生產(chǎn)線很少，像第一汽車制造廠的01線、第二汽車制造廠的BMD線等具有全年開工業(yè)績的線更是鳳毛麟角。這種現(xiàn)象不屬偶然或局部，而是帶有普遍性。據(jù)調(diào)查，我國引進的弧焊機器人，完全正常運轉(zhuǎn)、充分發(fā)揮效益的只占1/3；另外1/3處于負荷不滿或不能完全正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)；還有1/3不能正常使用，直接影響了用戶使用更多機器人的信心。（二）發(fā)展投資少、見效快的低成本自動化技術(shù)
發(fā)展低成本自動化技術(shù)，潛力大，前景廣，投資省，見效快，提高自動化程度，可以收到事半功倍的經(jīng)濟效果，適合我國現(xiàn)階段的發(fā)展需要和國情。美國麻省理工學(xué)院提出的精節(jié)生產(chǎn)LP模式，就是以最小的投入，取得最大的產(chǎn)出的具體表現(xiàn)。日本豐田公司采用適時生產(chǎn)JIT、全面質(zhì)量管理TQC和成組技術(shù)GT、彈性作業(yè)人數(shù)和尊重人性為支柱的精節(jié)生產(chǎn)方式，使自動化程度不高的工廠取得了良好的效益。芬蘭NOKOAData機工廠的組裝車間內(nèi)擁有一條能制造286、386和486微機的靈活生產(chǎn)線，它并不完全由自動化設(shè)備組成，中間穿插著借助計算機指導(dǎo)的人工參與，將高新技術(shù)與原有工藝基礎(chǔ)巧妙靈活地結(jié)合在一起，從而使這種生產(chǎn)線的造價較低，同時卻具有柔性制造系統(tǒng)的性能。實際上精節(jié)生產(chǎn)本身就意味著從國情和企業(yè)實際情況出發(fā)，借鑒國外發(fā)展機械制造業(yè)低成本自動化技術(shù)的經(jīng)驗是有益的。我國機械制造業(yè)各企業(yè)有大量的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機械自動化技術(shù)時，若以原有的設(shè)備為主，合理調(diào)整機床布局，添加少量的數(shù)控設(shè)備，引入CAD／CAM技術(shù)，就能充分發(fā)揮計算機自動化管理的優(yōu)勢和人的創(chuàng)造性，共同構(gòu)成一個以人為中心、以信息自動化為先導(dǎo)、樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng)，為我國機械制造業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機械自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。
（三）注重配套發(fā)展機械自動化技術(shù)
現(xiàn)代自動化技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用就是在控制理論的指導(dǎo)下，對生產(chǎn)的物流和人的作用進行綜合的研究，涉及到機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制理論和計算機技術(shù)等。發(fā)展機械自動化技術(shù)，必須主要地關(guān)注電子學(xué)、電子計算機技術(shù)、零件檢測和機床裝料自動化，廣泛采用程序數(shù)控機床，以及研制高效的和可靠的自動化生產(chǎn)線、計算機應(yīng)用于生產(chǎn)的信息系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)等。發(fā)展應(yīng)用機械自動化技術(shù)，要扎扎實實地抓好自動化技術(shù)應(yīng)用項目的基礎(chǔ)工作和從實際出發(fā)的推廣應(yīng)用工作，既要發(fā)展主機，也要配套發(fā)展自動化元件及控制系統(tǒng)?？删幊炭刂破?、微處理機、各種傳感器、新型刀具、控制系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件、電子計算機等，這些都將是今后機械自動化的主要技術(shù)基礎(chǔ)。
參考文獻：
[1]馬志平.機械自動化的未來與現(xiàn)狀[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.5.
機電自動化產(chǎn)品的功能十分強大，可以進行自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調(diào)節(jié)、自動保護等多種功能，實現(xiàn)了智能化，因此可以滿足人們的多種應(yīng)用需求，可以在多種場合、多種領(lǐng)域得到使用。強大的功能使得機電自動化產(chǎn)品具有很大的靈活性，因此應(yīng)變能力較強。機電自動化產(chǎn)品的生產(chǎn)以及不斷革新，大大改變了人們的生產(chǎn)與生活方式，將人們從繁重的工作壓力中解放出來，有助于改善勞動條件，推動自動化生產(chǎn)的進行，提高生產(chǎn)效率與生產(chǎn)能力等。自動化的生產(chǎn)可以更好實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，并能夠在不斷實踐中不斷改革工藝與生產(chǎn)技術(shù)等，不斷減少耗材。
2機電自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢
2.1智能化21世紀(jì)是一個信息化的時代，計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展極大地改變了人們的思維方式，促使了人工智能概念的提出以及技術(shù)的發(fā)展。目前，人工智能是人們重點研究的方向之一，越來越受到人們的重視，將人工智能運用到機電領(lǐng)域，實現(xiàn)人機智能化是一個重大突破。智能化就是在機器行為等一切理論基礎(chǔ)上，運用人工智能，計算機、動力學(xué)等學(xué)科，使其逐漸成為自動化產(chǎn)品的智能，但是要想使它完全達到人類智能幾乎是不可能的，但是通過一些高性能，速度的微處理器，運用多學(xué)科的知識，賦予其較低等級的智能卻是完全可以實現(xiàn)的，因此在未來，機電自動化技術(shù)會逐步實現(xiàn)智能化，由低等級的智能逐步向較高等級的智能水平發(fā)展。
2.2網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及普及，將全球各地的人們聯(lián)系在一起，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)產(chǎn)生了多種控制技術(shù)，其遠程控制終端更是為自動化本身產(chǎn)品量身定做的。隨著網(wǎng)絡(luò)和總線技術(shù)的推廣與應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化的趨勢已經(jīng)無可阻擋，采用采用家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接電器就可以有效實現(xiàn)計算機家庭化，因此在未來，網(wǎng)絡(luò)化必將會成為機電自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢。
2.3模塊化機電自動化技術(shù)涵蓋很多方面，從機電自動化技術(shù)可以衍生出多種多樣的產(chǎn)品，因此生產(chǎn)機電自動化產(chǎn)品是一個相當(dāng)艱巨的過程。工作人員研制和開發(fā)一定程度上的標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口等的機電自動化技術(shù)產(chǎn)品單元是很困難的，如果擁有標(biāo)準(zhǔn)的單元，就可以在標(biāo)準(zhǔn)單元的基礎(chǔ)上迅速進行產(chǎn)品研發(fā)要創(chuàng)新，也可以迅速擴大機電自動化產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模，這就需要進行模塊化，并要在這基礎(chǔ)上制定出每個模塊的生產(chǎn)原則以及標(biāo)準(zhǔn)等，從而確保生產(chǎn)出的產(chǎn)品合乎要求。
2.4人性化機電自動化產(chǎn)品制造出來的目的是為人類服務(wù)，在未來，機電自動化產(chǎn)品會更加注重設(shè)計與功能實現(xiàn)的人性化。要使機電自動化產(chǎn)品更加具有人性化就要重點思考兩個問題：一是如何給自動化的實現(xiàn)更加人性化的一些功能？這個問題實際上是要求機電自動化產(chǎn)品的設(shè)計與制造更加凸顯人機一體化技術(shù)，如制造家用機器人等。二：如何模仿生物機理，研制出各種機電自動化技術(shù)產(chǎn)品？
2.5微型化20世紀(jì)80年代末掀起了一股微型化風(fēng)潮，MEMS就代表微電子機械系統(tǒng)，也就是使機電系統(tǒng)逐步朝著微米、納米級方向發(fā)展，這樣生產(chǎn)出的機電自動化產(chǎn)品體積小，便于懈怠，靈活性比較好，消耗的能量比較少，因此可以廣泛應(yīng)用到軍事、醫(yī)療等多個領(lǐng)域，并有著舉足輕重的作用。
2.6綠色化綠色產(chǎn)品要求產(chǎn)品從設(shè)計到生產(chǎn)制造的全過程都貫徹綠色環(huán)保的理念，在今天具有相當(dāng)高的利用率。機電自動化產(chǎn)品的綠色化主要表現(xiàn)在無污染、能夠進行回收利用，因此，設(shè)計與生產(chǎn)有效的綠色機電化產(chǎn)品會具有廣闊的前景。
3結(jié)語
1報警
將供、配電系統(tǒng)中的自動化技術(shù)與移動客戶端相結(jié)合，內(nèi)嵌手機短消息報警裝置，從而能夠?qū)⑴潆娤到y(tǒng)的狀態(tài)進行監(jiān)控管理，一旦出現(xiàn)問題，能夠在第一時間通知運行人員及管理人員，對設(shè)備問題及時處理，避免電器設(shè)備發(fā)生故障。在自動化系統(tǒng)中支持各種綜合自動化監(jiān)控單元通訊接口，實現(xiàn)在線操作，獲取斷路器及隔離開關(guān)的實時狀態(tài)信息，當(dāng)狀態(tài)信息不對應(yīng)時裝置報警。
2全方位數(shù)據(jù)采集與指令管理
在集控站自動化系統(tǒng)中，各站安裝了微機保護、測控一體化設(shè)備以及其它的電子設(shè)備，采用分層式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)通信管理機與設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，而且該系統(tǒng)配置了數(shù)字錄音系統(tǒng)，能夠?qū)φ{(diào)度指令進行存儲、記錄、錄音以及查詢，具有全方位數(shù)據(jù)采集的特點，具有良好的擴充性與維護性。
3煉油供、配電系統(tǒng)中集控站自動化技術(shù)的應(yīng)用特點
3.1綜合操作屏操作直觀
采用嵌入式技術(shù)支撐的綜合操作屏能夠?qū)鹘y(tǒng)的常規(guī)控制屏、信號顯示屏于一體，從而在同一界面下實現(xiàn)信號顯示、遙控以及模擬操作功能，操作人員能夠?qū)υO(shè)備進行有效操作，因為煉油供、配電低通需要頻繁的對設(shè)備進行操作，采用傳統(tǒng)的控制技術(shù)需要更多的人力資源。采用集控站自動化技術(shù)，能夠通過屏幕對配、供電設(shè)備進行監(jiān)視、模擬與操作，在可視的情況下實現(xiàn)遙控控制。
3.2確保操作唯一性
集控站自動化系統(tǒng)的建設(shè)能夠進行遠程控制、后臺操作與管理，在運行過程中，一旦進行某項操作，必須禁止其它操作。采用集控站自動化技術(shù)，采用電子碼鑰匙進行控制管理，能夠確保操作的唯一性，避免多箱操作引發(fā)雙系統(tǒng)錯誤。相比于傳統(tǒng)的“五防”邏輯判斷的方式實現(xiàn)閉鎖，集控站自動化技術(shù)能夠通過設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集進行邏輯判斷，并且采用接點串連閉鎖技術(shù)，具有遙控、強制性閉鎖的功能，能夠確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運行，有效杜絕站間防誤閉鎖、雷擊等影響。
3.3預(yù)演、操作、告警圖像聯(lián)動
集控站自動化系統(tǒng)能夠?qū)b控操作進行判斷，通過模擬或操作現(xiàn)場設(shè)備時，從而最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)功能。采用自動化系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備進行自動跟蹤與定位，提升培訓(xùn)的有效性，當(dāng)出現(xiàn)告警事件時，系統(tǒng)能夠調(diào)出相應(yīng)區(qū)域的參數(shù)及圖像，從而更加直觀地了解系統(tǒng)的情況。
4結(jié)語
掘進機自動截割可通過實時獲取截割頭空間位置坐標(biāo)、自動截割導(dǎo)航和截割軌跡實時調(diào)整來完成，并利用數(shù)控加工技術(shù)、運動控制技術(shù)和傳感器技術(shù)來實現(xiàn)。掘進機在巷道中的工作位置分為對心和偏心兩種狀態(tài)，處于后一種狀態(tài)時掘進機受到不平衡傾覆力矩影響，振動和噪聲都很大，故應(yīng)采用前一種狀態(tài)。通過合理設(shè)置截割斷面參數(shù)和切割軌跡參數(shù)確保截割頭按照預(yù)設(shè)軌跡完成截割。再利用DSP運動控制器實現(xiàn)閉環(huán)控制，以提高系統(tǒng)控制精度。例如截割斷面尺寸的確定，首先根據(jù)理論截割范圍，即以回轉(zhuǎn)臺為中心的切削球面在巷道橫斷面上的投影，也就是一個圓形，只要實際截割范圍在該圓形內(nèi)，掘進機都能在改變工作位置情況下完成一個工作循環(huán)的截割。將截割參數(shù)存于DSP內(nèi)，就能確定工作路線及工作循環(huán)次數(shù)。
2.掘進機自動糾偏技術(shù)
掘進機在完成截割落煤、裝煤和運煤一個循環(huán)，進行下一個自動截割之前要進行自動糾偏操作，使掘進機沿巷道中心線前進。掘進機前行是否滿足設(shè)計要求，主要通過方向和位置進行判別。判斷掘進機方向的元件是三維電子羅盤儀，通過檢測掘進機行進方向與地磁正北方向的夾角，即可確定掘進機中性線與巷道設(shè)計中心線角度偏差，再利用激光指示儀指向，可控制掘進機沿設(shè)計目標(biāo)前進。判斷掘進機中性線與巷道設(shè)計中性線位置偏離的執(zhí)行元件是超聲波測距傳感器，左面設(shè)置2個，右面設(shè)置3個。利用超聲波回聲測距以及精確測量時差就能夠測出傳感器與目標(biāo)之間的距離，再通過二軸傾角傳感器檢測機身與水平面之間的俯仰角以及機身側(cè)傾角控制掘進機沿有利位置前進。利用行走馬達、比例電磁閥及PLVC控制單元可調(diào)整掘進機行進方向和位置。
3.掘進機煤巖識別技術(shù)
煤層和巖石硬度上的差別反映在掘進機截割負荷的差異，具體到截割作業(yè)，截割煤層與截割巖層時截割電機的電流、旋轉(zhuǎn)油缸壓力、升降油缸壓力以致速度等參數(shù)都會發(fā)生改變，依據(jù)同一巷道截割不同層面下煤與巖石的參數(shù)值，就可以對煤、巖界面進行判別。截割過程中底板、頂板和兩幫可依據(jù)這個原則進行識別。例如沿底板截割時，如果截割軌跡在底板以上范圍遇到的巖石可判斷為夾矸，這種情況下可通過控制電磁比例閥降低進給速度繼續(xù)截割；而在底板以下范圍遇到巖石可判斷為底板，可不斷抬高截割頭進行水平截割嘗試，直至發(fā)現(xiàn)煤層。
4.掘進機監(jiān)控技術(shù)
掘進作業(yè)過程中，通過對施工現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，可及時而準(zhǔn)確掌握工作面信息（如孔隙水壓力、掘進速度等），再經(jīng)過計算機模擬，為工作人員作出合理決策創(chuàng)造條件。自動監(jiān)測一般依靠上位機采集可編程控制器數(shù)據(jù)，再由組態(tài)軟件實現(xiàn)監(jiān)測，其功能包括參數(shù)顯示、數(shù)據(jù)存儲與處理、屏幕顯示等。上位機采用PC機，下位機采用現(xiàn)場從站和PLC控制系統(tǒng)。再利用相關(guān)軟件實現(xiàn)人機交互、地表沉降量預(yù)測等功能。
5.掘錨一體化技術(shù)
傳統(tǒng)臨時支護施工采用“一掘一支”即掘進與支護分開進行的方法，嚴(yán)重影響綜掘效率，而且工人勞動強度大，操作安全系數(shù)低。掘錨一體化技術(shù)就是在掘進機上配套錨護裝置，不退機完成頂幫錨桿（錨索）支護。該裝置由頂架、升降油缸、伸縮油缸、分流集油閥、換向閥及管路等組成，利用掘進機自身的液壓系統(tǒng)，通過液壓閥切換到支護油路完成支護操作。支護完成后，再通過液壓閥切換到掘進作業(yè)油路。支護操作不干擾掘進作業(yè)，切換簡捷可靠。
6.運輸自動化技術(shù)
一般在掘進工作面工作室對輸送機進行集中控制，由控制器對掘進機狀態(tài)、帶式輸送機電機開關(guān)、除塵風(fēng)機開關(guān)等信號進行聯(lián)鎖控制，利用多功能終端采集輸送機機尾跑偏、堆煤、電機電流、溫度、速度等數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定的控制模式，出現(xiàn)故障時控制器自動作出包括急停、擴音電話通知等控制功能，實現(xiàn)運輸自動自動化。
7.通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)
掘進工作面通風(fēng)安全是煤礦安全生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，為了在地面就能及時準(zhǔn)確地了解各工作面的通風(fēng)狀況，并進行實時監(jiān)控，需要應(yīng)用自動化控制技術(shù)?？刂颇Ｊ接卸喾N，現(xiàn)舉一例說明。監(jiān)控系統(tǒng)分為地面集控中心、智能通風(fēng)控制子站、終端設(shè)備三個層級。地面集控中心作為控制系統(tǒng)的核心，主要負責(zé)各工作面通風(fēng)設(shè)備相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和處理，并實時顯示工作面瓦斯?jié)舛确植夹畔⒁约巴L(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速信息。智能通風(fēng)控制子站由光纖交換機、隔爆光端機、PLC控制器等組成，可以進行數(shù)據(jù)采集、通信和對通風(fēng)機進行控制。終端設(shè)備用來采集工作面溫度、風(fēng)量、風(fēng)速、瓦斯?jié)舛纫约巴L(fēng)機電壓、電流等信息，并根據(jù)智能通風(fēng)控制子站的指令控制通風(fēng)機開度或電機轉(zhuǎn)速等。
8.自動探水、排水技術(shù)
透水事故是重大惡性事故，危害十分嚴(yán)重。在巷道掘進到斷層、裂隙、溶洞時可能發(fā)生突然大量涌水現(xiàn)象，所以掘前要對可能突水地段進行探測。探測之后，可以掘進一定距離，然后再進行探測和掘進。這個過程對生產(chǎn)效率影響較大，若能自動測距、自動啟停作業(yè)，對提高掘進效率和作業(yè)安全性是有幫助的。在掘進機上安裝激光追蹤儀，距掘進機一定距離的支架上安裝3D傳感器，再在控制柜內(nèi)設(shè)置PLC控制系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)定的探水距離和掘進距離，每掘進到設(shè)定距離掘進機自動停止作業(yè)，探水并重啟掘進程序后才能繼續(xù)下一輪作業(yè)。這個技術(shù)可能算不上自動化程度很高的技術(shù)。下面這個例子可實現(xiàn)無人值守自動排水，其原理是設(shè)計由隔爆型液位控制器、電極、低壓防爆開關(guān)和水泵組成的排水系統(tǒng)。電極用于探測液位，并始終沒于水中。當(dāng)水位達到液位上限后，液位控制器動作，延時后自動啟動水泵抽水。同時設(shè)置各種保護動作和緊急情況下手動操作功能，防止排干水后電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)而損壞水泵。
9.結(jié)語
1.1地形測量與測繪技術(shù)的概念和用處
伴隨著我國社會經(jīng)濟的不斷進步，各級部門對于在發(fā)展過程中，土地資源、環(huán)境問題、能源方面都有了很高的要求，與此同時，人們的生活水平也在不斷的提高，對于建筑的舒適和生活質(zhì)量的要求更加的提升，地形測量和測繪技術(shù)在現(xiàn)實生活中起到了很關(guān)鍵地作用。這將對于人們對影響土地資源利用方面的一些因素，有了可靠的數(shù)據(jù)資料去證明。作為一種工程設(shè)計和實施的參考，能夠有效保證工程施工的順利進行。同時，對于一些地形、地貌很偏僻的地方，也可以通過該系統(tǒng)獲得真實的數(shù)據(jù)，這是人為不能進行測定的。
1.2地形測量和測繪技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
以前，我們要想了解一片區(qū)域或者是地形的特征，就必須不怕艱難險阻，通過實地手動進行測量，才能實現(xiàn)，現(xiàn)代社會，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，在地形測量中，注入了先進的科學(xué)技術(shù)，采用優(yōu)良地科學(xué)技術(shù)分析儀器，很有效地就完成了測量。而且數(shù)據(jù)更加地精確。人們也逐漸開始將自動化與地形測量相結(jié)合進行研究了[1]。
2.地形測量與測繪自動化技術(shù)
現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，隨之而來的就是在測量儀器方面的技術(shù)改革，這些已經(jīng)引起了在測繪自動化方向的發(fā)展。3S技術(shù)即GPS全球定位系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、RS遙感這三大技術(shù)，是集成技術(shù)的核心。
2.1GPS技術(shù)
GPS(GlobalPositioningSystem)是大家所熟知的全球定位系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是美國在20世紀(jì)研制成功的，現(xiàn)在已經(jīng)全面建成了導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，可以用來測量時間和距離，能夠在海、陸、空進行全方位實時進行系統(tǒng)的定位和導(dǎo)航。具有高精度、全天候、高效率、多功能的一種測繪工具。與其他的地面測定系統(tǒng)比較，它擁有很多優(yōu)良的性能：功能多、保密性能極強、抗干擾性能優(yōu)良，應(yīng)用的范圍及其廣泛。具有觀察的時間短的特點，在操作方面簡單，容易操作，易學(xué)，精度準(zhǔn)確。特別是在水上定位，定位的精度可以達到厘米級的水準(zhǔn)。隨后的GPSRTK技術(shù)，則是一種更加新型的測量系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地測量定點的位置，體現(xiàn)實時動態(tài)的效果。
2.2GIS技術(shù)
采用現(xiàn)代計算機圖形技術(shù)和數(shù)據(jù)庫的相關(guān)的知識理論，來對地理空間資料進行數(shù)據(jù)處理，其內(nèi)部蘊含了地理學(xué)、測量學(xué)、幾何學(xué)和數(shù)據(jù)庫的相關(guān)知識，將這些綜合在一起，提高了其綜合性能，最后利用計算機很直觀地進行展示。GIS的特點主要是具有公共的地理定位的基礎(chǔ)，有多維的結(jié)構(gòu)特點，實行的是數(shù)字化技術(shù)，蘊含了豐富的信息資源。對于現(xiàn)代的地理信息系統(tǒng)是一項新的進步?，F(xiàn)在，GIS地理信息一定會準(zhǔn)化、多維化、系統(tǒng)集成化和智能化的方向邁進。在工程建設(shè)、礦區(qū)開采以及其他的一些工程項目中，適當(dāng)?shù)剡\用此技術(shù)，能夠安全有效地開陳滿河北省煤田地質(zhì)局第四地質(zhì)隊河北張家口075100展工作。
2.3RS技術(shù)
遙感RS技術(shù)是從20世紀(jì)60年代開始的，這項技術(shù)的特點是它不回直接接觸要研究的對象，而是通過一種電磁波的反射、或者是輻射來對數(shù)據(jù)的傳輸和處理，獲取數(shù)據(jù)信息的一種方式。在這個遙感技術(shù)中主要涉及攝影、陸地、衛(wèi)星、航空、航天攝影測量等技術(shù)內(nèi)容。同上文中的GPS技術(shù)差不多，RS技術(shù)的發(fā)展也是主要運用到了航空技術(shù)當(dāng)中，這項先進的技術(shù)主要是采用人造地球衛(wèi)星上所搭載的相關(guān)技術(shù)設(shè)備，從很遠地地方對地球表面的物體進行發(fā)射相關(guān)的信號，這個信號有短波的紅外線、可見光、電磁波譜等，該系統(tǒng)對此進行接收、識別、處理和判斷，從而實現(xiàn)對目標(biāo)物體的數(shù)據(jù)進行測繪。通過紅外線或者是可見光，都可以很有效地完成對所測區(qū)域真實地地貌。與此同時，也能夠?qū)@個地區(qū)的土地中的成分進行測定，提供大量的信息[2]。
3.地形測量與測繪技術(shù)自動化應(yīng)用時所存在的問題
3.1使用這些技術(shù)時，資費較高
先進的儀器設(shè)備的使用，帶來了科技地飛速發(fā)展，但是，同時也有個問題值得關(guān)注，那就是資金的問題，引入新的技術(shù)時需要花費錢的，不是免費獲得的，國家對于一部分的使用是由政府部門承擔(dān)一部分，但是，剩下的這部分資金，則是需要單位自己出資的。因此，很多規(guī)模不大的小型測繪企業(yè)，為了減少單位的開支，基本上不會使用這么昂貴的儀器設(shè)備。這樣他們的測量準(zhǔn)確度依然是停留在了以往的狀態(tài)，并沒有獲取到真實、可靠的數(shù)據(jù)信息。非常不利于測繪自動化技術(shù)的有效進步。
3.2自動化地形測量測繪技術(shù)有待提高
根據(jù)前面的敘述，目前，GPS、RS等技術(shù)在地形的測量與測繪過程中發(fā)揮著很重要的優(yōu)勢作用。雖然有著很多的優(yōu)勢，但是，在其實施的時候，總是會受到一些外界因素的影響，比如說，氣候?qū)λ挠绊?，還有就是環(huán)境對它的影響，這都是很關(guān)鍵的因素。因此，這樣測出的數(shù)據(jù)很有可能與真實的情況，差別很大。所以，在以后的工作中，要及時地找尋出GPS、RS技術(shù)中的一些相關(guān)問題，和解決的方法，提升自動化測量技術(shù)的準(zhǔn)確度。
3.3地形測量與測繪技術(shù)人員職業(yè)技能的培養(yǎng)和素質(zhì)的提升
現(xiàn)代科技更新地很快，對于這部分測繪人員，要不及時進行相關(guān)技術(shù)的培訓(xùn)，他們的那點知識根本在實際工作中，無法實施。所以，要不斷加強對他們的文化程度的提高，同時，也要多參加一些新技術(shù)培訓(xùn)會，多學(xué)習(xí)新的技術(shù)，為自己的工作多努力。同時，也要多關(guān)注一些技術(shù)方面的網(wǎng)站，多進入網(wǎng)站學(xué)習(xí)新的技術(shù)和資源，豐富自己的閱歷。
4.測繪自動化技術(shù)的未來發(fā)展方向
現(xiàn)代計算機信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以及隨之發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，迎來了我國自動化和智能化的發(fā)展。在測繪技術(shù)自動化方面，3S技術(shù)及集成技術(shù)自動化、數(shù)字化技術(shù)和數(shù)據(jù)庫的使用，現(xiàn)在出現(xiàn)的三維可視化技術(shù)和人工智能的進入，這些都使得測繪自動化技術(shù)加劇了。
4.13G技術(shù)及集成技術(shù)的進一步發(fā)展
在測繪方面多普及3G技術(shù)，改掉技術(shù)中遇到的一些問題，將3G技術(shù)中的集成技術(shù)進行改變，提高它的準(zhǔn)確性，使其應(yīng)用范圍更加地寬泛。我國的數(shù)字攝影測量系統(tǒng)主要是在GPS、GIS、RS和3S集成技術(shù)中進行使用的，這種集成技術(shù)可以將數(shù)碼攝影測量引入進來，更加使得測繪技術(shù)趨于自動化和數(shù)字化。數(shù)字化和智能化是未來數(shù)字攝影測量發(fā)展的主要方向，因為隨著科技的高速發(fā)展，勢必帶來在這個方面的技術(shù)變化，智能化的手段的使用，使得測繪技術(shù)不需要員工親自過去，便能獲取信息資料。
4.2測繪軟件及數(shù)據(jù)庫的開發(fā)與更新
加強數(shù)字地形測繪軟件研發(fā)、測繪軟件使系統(tǒng)更加高效、靈活、功能齊全，使測繪的軟件技術(shù)在地形測量中扮演了非常主要的角色。完美的信息數(shù)據(jù)庫進行有效地更新，將測量數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫的信息，在查詢數(shù)據(jù)方面，非常便利，通過數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)全球的數(shù)據(jù)，及時進行數(shù)據(jù)更新，同時擴大空間信息系統(tǒng)的動態(tài)管理，實現(xiàn)科學(xué)管理，標(biāo)準(zhǔn)化、信息化的測量數(shù)據(jù)，測繪數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，多樣化、社會化，測繪技術(shù)實現(xiàn)了自動化，實時數(shù)字化。在具體的實際應(yīng)用中，顯示出了獨特的功能，使得我們的測繪技術(shù)與日俱增，帶來了新的時代，進入了一個有高新技術(shù)作為基礎(chǔ)的電子信息化的時代。這是我們所需要的測繪狀態(tài)，在這里，人們可以很輕松地進行測繪，無論是高難度的、偏遠應(yīng)關(guān)注節(jié)點的設(shè)置、搭接的寬度，鋪膜后膜的狀態(tài)等內(nèi)容。第六，焊接前做好焊道的清理工作。復(fù)合土工膜的防滲結(jié)構(gòu)的設(shè)計在膜面上下一般包括各一層保護層，而焊機在行走過程中有可能造成保護層沙土或粘土粘接在膜面上，大風(fēng)天氣下造成膜面不干凈等等都可能造成焊接強度的降低，因此一般焊接時都應(yīng)安排專人負責(zé)焊接膜面的清理，保持膜面的干凈整潔。最后做好焊接質(zhì)量的檢驗，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。復(fù)合土工膜焊接工序的檢驗作為確定焊接質(zhì)量的關(guān)鍵工作應(yīng)認真組織，發(fā)現(xiàn)問題及時標(biāo)記并按時處理，避免問題的遺漏或缺失。
1.1輸油管道儀表自動化技術(shù)人員的素質(zhì)較低。為了滿足國內(nèi)外石油市場的發(fā)展需求，生產(chǎn)出環(huán)境友好型、污染物排放量少的石油產(chǎn)品，石油化工企業(yè)需要建立適量生產(chǎn)高價值、高質(zhì)量的石油產(chǎn)品生產(chǎn)體制。由于石油產(chǎn)品需要進行深度加工，加工程序比較復(fù)雜，石油化工企業(yè)需要對輸油管道儀表自動化技術(shù)提出更高、更新的要求，這與現(xiàn)階段輸油管道儀表自動化技術(shù)人員的素質(zhì)不高相悖，極大地影響了石油在儲運過程中效率和質(zhì)量的提高。
1.2輸油管道儀表自動化技術(shù)單一。目前大多數(shù)的石油化工企業(yè)多采用單一的儀表自控系統(tǒng)，這使得石油化工企業(yè)在進行輸油過程中極易形成孤島式的自動化控制和信息管理格局。隨著石油市場競爭的日益激烈和經(jīng)營規(guī)模的不斷擴大，為了增強石油化工企業(yè)的競爭優(yōu)勢，及時、準(zhǔn)確地為豐富石油化工企業(yè)的輸油管道儀表自動化技術(shù)進行決策服務(wù)十分重要。否則不能使石油化工的經(jīng)營決策轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)操作成果。此外，輸油管道儀表自動化技術(shù)的計算機控制系統(tǒng)和信息綜合系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)不能得到有效協(xié)調(diào)，傳統(tǒng)的DCS會使煉油化工企業(yè)的輸油效率較低。
1.3輸油管道儀表自動化技術(shù)操作不規(guī)范?，F(xiàn)代石油化工企業(yè)的操作要求越來越高，輸油管道儀表自動化技術(shù)的管理信息量也越來越大。由于現(xiàn)代煉油化工企業(yè)主要采用儀表自動化設(shè)備直接控制輸油管道的生產(chǎn)裝置的運行狀態(tài)，而技術(shù)操作人員在對儀表自動化技術(shù)進行操作過程中往往不按照科學(xué)的操作規(guī)范，尤其是忽視了對輸油管道儀表自動化設(shè)備的維修工作，使得石油化工企業(yè)在進行輸油過程中經(jīng)常出現(xiàn)自動化儀表設(shè)備使用壽命短，輸油效率低，維修檢測輸油管道儀表自動化設(shè)備的成本高、儀表自動化設(shè)備的投入所占的份額越來越大等問題，給石油運輸帶來了損失性的滯后被動維修，不利于提高石油化工企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。
2完善儀表自動化技術(shù)在輸油管道的發(fā)展策略
2.1加強對輸油管道技術(shù)人員的定期培訓(xùn)。為了加強對輸油管道技術(shù)人員的定期培訓(xùn)工作，石油化工企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強專業(yè)知識的宣傳和教育工作，對燃氣管道技術(shù)人員、石油和天然氣長輸管道技術(shù)人員、石油和天然氣集輸管道技術(shù)管理人員和操作人員進行定期考核工作，加強技術(shù)操作人員之間的技術(shù)交流工作和技術(shù)探討工作。這樣不僅有利于提升石油化工行業(yè)的經(jīng)濟效益，還有利于提高我國石油化工企業(yè)儀表自動化的應(yīng)用水平，使其適應(yīng)石油化工工業(yè)發(fā)展的需要。同時還應(yīng)當(dāng)加強與石油化工儀表自控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展較快的國際石油化工企業(yè)的技術(shù)交流和合作，尤其要突出發(fā)展輸油管道儀表自動化技術(shù)在先進輸油管道控制技術(shù)的實用化、儀表數(shù)字化和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息綜合技術(shù)等方面的創(chuàng)新。
2.2建立網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化的儀表自控系統(tǒng)。隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，為了建立網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化的儀表自控系統(tǒng)，石油化工企業(yè)必須完善與天然氣的生產(chǎn)配合工作，通過相互提供原料與半成品，達到最大化地提高經(jīng)濟效益和社會效益的目的?，F(xiàn)階段，應(yīng)當(dāng)摒棄運作結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)單一的自動化控制技術(shù)，推進網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化、系統(tǒng)化的新型運作模式，強化自動化儀表的控制技術(shù)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計技術(shù)，促進石油化工輸油管道自動化儀表各項功能的健康、持久、穩(wěn)定發(fā)展。
2.3規(guī)范輸油管道儀表自動化技術(shù)操作流程。為了規(guī)范輸油管道儀表自動化技術(shù)操作流程，提高我國石油化工企業(yè)儀表自動化技術(shù)的應(yīng)用水平，尤其要突出發(fā)展儀表計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)字化、先進控制技術(shù)的實用化和計算機信息系統(tǒng)綜合化。儀表自動化技術(shù)操作人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守儀表技術(shù)操作手冊的相關(guān)規(guī)定，尤其是加強儀表維護管理系統(tǒng)、上位機系統(tǒng)和人機操作站的節(jié)點控制。儀表自動化技術(shù)操作人員還應(yīng)當(dāng)加強對現(xiàn)場儀表的工位號、材料、量程、精度、運行狀況的記憶和研究，使其能夠深入熟悉現(xiàn)場儀表的全部運行情況。
在阿爾油田建有2座閥組間、1座聯(lián)合站。閥組間工藝包括摻水分配計量、混合液回站計量、壓力、溫度、可燃氣體監(jiān)測與排風(fēng)扇聯(lián)動控制等；聯(lián)合站工藝包括集油、分離、伴生氣處理、摻水、外輸、污水處理、注水、消防、加熱、天然氣發(fā)電等工藝流程。原油處理采用密閉處理流程；利用兩相分離、三相分離和大罐抽氣最大限度的收集天然氣，用于加熱爐燃燒和天然氣發(fā)電；污水經(jīng)過沉降、過濾后注入地下，采用了14臺套集成撬裝設(shè)備，簡化了工藝流程。閥組間數(shù)據(jù)采集：溫度、流量、壓力、可燃氣體和視頻等生產(chǎn)數(shù)據(jù)和圖像等的實時采集；排風(fēng)扇與可燃氣體報警聯(lián)動，實現(xiàn)無人值守。聯(lián)合站自動化監(jiān)控[1]：對生產(chǎn)過程進行動態(tài)、實時、逼真的顯示；能夠?qū)ΡO(jiān)測的結(jié)果自動存儲入庫；能夠?qū)Ξ惓５那闆r及時準(zhǔn)確的進行報警；并且能夠根據(jù)需要進行報表打印等功能；在控制方面實現(xiàn)了：回水罐自動補水控制，污水灌液位控制，三相分離器油室、水室、氣室的液位、壓力自動PID調(diào)節(jié)控制、注水泵變頻控制、電動閥遠程開關(guān)控制、泵啟?？刂啤亩軌蚴拐麄€聯(lián)合站的各設(shè)備的運行情況和生產(chǎn)流程，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和控制。阿爾聯(lián)合站監(jiān)控點約4000余點，接入第三方設(shè)備的控制系統(tǒng)14臺套。
二、自動化系統(tǒng)設(shè)計
2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計。阿爾油田的自動化建設(shè)，以聯(lián)合站為中控室為監(jiān)控中心，以單井、閥組間和聯(lián)合站等各個生產(chǎn)單元為節(jié)點，構(gòu)成一個二級SCADA自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)。各生產(chǎn)單元采用遠程終端單元（RTU）或PLC等檢控裝置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集和控制，并通過無線和有線方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊[2]，自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3。抽油機井生產(chǎn)現(xiàn)場的示功圖、壓力、溫度等監(jiān)控儀表，全部采用433MHz短距離無線通訊技術(shù)，實現(xiàn)信號的無線傳輸，最大限度減少了對草原的破挖。單井與監(jiān)控中心采用McWell無線寬帶通訊系統(tǒng)，McWiLL是一種基于全IP移動寬帶無線接入系統(tǒng)，能提供超大容量的移動寬帶數(shù)據(jù)和移動語音業(yè)務(wù)，可以為油田單井的視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集提供無線寬帶接入方式[3]。解決了偏遠地區(qū)的數(shù)據(jù)、圖像和語音的通訊問題。
2.2監(jiān)控中心。根據(jù)油田的規(guī)模，在阿爾聯(lián)合站建設(shè)屬于站場一級的監(jiān)控中心，按照《油氣田地面工程數(shù)字化建設(shè)規(guī)定（試行）》的要求，應(yīng)具有以下功能：（1）對站內(nèi)與所轄井、站（廠）、管道的工藝參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集、處理。動態(tài)工藝流程顯示；報警、事件管理及報表的自動生成打??；（2）實時和歷史數(shù)據(jù)的存儲、歸檔、管理以及趨勢圖顯示；（3）PID控制、批量控制、邏輯控制和緊急停車；（4）單井計量管理；（5）站場可燃（有毒）氣體、火災(zāi)報警和安全狀況監(jiān)視；（6）經(jīng)通信接口與第三方的監(jiān)控系統(tǒng)或智能設(shè)備交換信息；（7）為上一級計算機控制系統(tǒng)提供有關(guān)數(shù)據(jù)并接受其調(diào)度指令。
2.3軟件系統(tǒng)設(shè)計。對照監(jiān)控中心所具有的功能要求，油田生產(chǎn)自動化系統(tǒng)的上位機軟件主要由組態(tài)軟件、實時數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件等構(gòu)成。2.3.1組態(tài)軟件。采用美國Wonderware公司的Intouch人機組態(tài)軟件包。是實現(xiàn)人機界面生成最快捷和最容易的一款軟件，充分利用其提供的各種繪圖工具和動畫連接技術(shù)，使圖形、文字等與現(xiàn)場的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，創(chuàng)建以窗口為界面的工藝流程動態(tài)顯示[4]，實際顯示畫面如圖42.3.2實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。采用美國Wonderware公司的InSQLServer實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)實時數(shù)據(jù)的秒級存儲，對后期工藝過程進行優(yōu)化控制和在線分析，及時調(diào)整工藝參數(shù)和大數(shù)據(jù)分析，打下良好基礎(chǔ)。2.3.3示功圖量油軟件系統(tǒng)。在采集的地面示功圖時，同步對電參量（電流、功率等）進行采集，實現(xiàn)油井產(chǎn)液量計量、系統(tǒng)效率的自動計算、油井工況診斷、優(yōu)化決策、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)查詢等功能。
三、結(jié)論
