井下膠帶機自動化和應急通訊保障系統的綜合研究及應用

摘要：文章針對現有的煤礦通信系統相對獨立、自成系統、缺乏統一的調度指揮等問題，提出了一套皮帶自動化系統和應急通訊保障系統的綜合設計系統。此系統集成平臺能夠實現皮帶自動化系統的一鍵開停，并且結合數字型全雙工擴播電話，能夠實現礦井通信全面覆蓋，發生災難緊急情況具有一鍵通功能，1分鐘之內可快速通知井下所有礦工安全撤離并停止所控皮帶系統。該系統經煤礦井下實際測試表明，系統在應急通信中具有安全可靠的功能。

關鍵詞：皮帶自動化；應急保障系統；綜合自動化

中圖分類號：TD634 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）25-0024-02

煤礦安全是生產工作中的重中之重，為預警、應急和救援機制提供可靠有效的應急保障平臺，在安全生產工作中的布局具有十分重要的地位和作用。近年來隨著自動化水平的不斷提高，實現皮帶自動化和應急通訊保障系統的綜合應用，不僅可使井上值班人員和領導及時了解現場情況，便于井下出現緊急情況時，通過此系統可以及時通知作業地點的工作人員停止皮帶的運行并迅速撤離危險區域，避免人身傷亡事故發生，而且可大大提高管理人員的工作效率，提高生產管理水平，提高生產效率，提高安全生產的保障力度。

1 系統組成

系統主要包括地面控制中心、傳輸部分、井下控制器單元、系統整合四部分內容。

圖1 系統結構圖

地面控制中心：工控機兩臺、地面交換機和光纖收發器等硬件組成。皮帶自動化上位機組態界面實時顯示現場數據；應急通訊保障系統界面可以實現向線路通話、打點、播放音頻文件等功能，也可以接收井下線路的聲音并將通話聲音保存，同時調度室可根據不同的需要設置權限部署在不同的服務

器上。

傳輸部分：調度室交換機、光纖收發器、光纜，通過光纜的光信號傳輸，把PLC控制站的實時數據上傳至地面調度中心，地面調度中心發出的命令經過交換機實時發送至PLC控制站，實現雙向數據實時交互。

井下控制單元：PLC控制站、皮帶設備、傳感器、網關、KDW43B電源、高級話機、普通話機等，皮帶自動化控制部分是通過PLC控制站對各皮帶設備及傳感器實時數據采集與控制，利用PLC控制站的按鈕對系統內所有受控設備進行實時操控，并通過指示燈顯示傳感器的狀態和設備的運行狀況。應急通訊保障系統建設成覆蓋全礦區、統一調度、實現雙向語音及數據通信的礦用應急廣播通信系統。

系統整合：兩個系統的整合核心是網關和PLC控制站之間能實現通訊，并結合全局變量傳值使整個煤流啟停時運用應急通訊保障系統的話機實現預警功能。

2 系統功能

該系統包括調度集中管理和實時監控、井下控制預警與通話、實時數據采集與保護等功能。

2.1 調度集中管理和實時監控

實時監測皮帶自動化系統的設備運行狀態和各實時參數：皮帶開停、故障狀態，電機電流、電機電壓、電機溫度、帶速等參數。

實時顯示皮帶自動化系統各類故障狀態顯示、報警和歷史報警查詢：當有報警產生時，可通過聲音和組態畫面顯示的報警信息方式提示操作人員有報警發生，通過歷史報警查詢可查詢任意時間段報警發生情況。計算機可對各保護傳感器出現的故障進行屏蔽，及時調整設備參數以保證故障后設備在最短時間內恢復運行，故障在檢修時間內排除后撤消屏蔽。

應急通訊保障系統的廣播功能：可對單區、多區和全部區域進行廣播可選，可按作息時間定制廣播節目，定時播放，緊急語音隨時插入即可廣播，可播放背景音樂、領導講話、語音宣傳等。調度室對一條或多條線路打點，完成線路連接后，可以在調度室選擇某一區域或多個區域進行打點，讓井下相應的線路的所有擴音電話中發出單頻的打點聲音。調度室提供添加刪除點、指定點名稱、遠程配置井下專用廣播設備參數的功能。

2.2 井下控制預警與通話

井下控制預警：井下皮帶控制設備通過PLC控制臺的門前按鈕實施集控系統的遠控就地控制，實現皮帶啟停前的預警核心內容就是要運用PLC的輸出模塊來實現對應急通訊保障系統中高級話機音頻輸出的接通，來實現擴播系統沿線預警功能。這樣就把自動化系統和應急通訊保障系統有機地結合在一起，便形成一套穩定運輸并且能通過預警來保證人身安全的綜合系統。為了滿足日常運行、檢修、故障處理等需要，系統具備集控半自動與集控自動兩種自動控制功能，詳細操作流程見圖2。

應急通訊保障系統，音質好，抗干擾性強，解決現有擴播系統半雙工通信機制帶來的信道占用沖突，可從對線路通話改進為對話機、分組或線路的靈活通話方式，從而實現對井下通話對象的準確定位，實現點對點通話。

圖2 操作流程

2.3 實時數據采集與保護

系統采集與檢測的數據：模擬量為電機電流、電機電壓、電機溫度、軸承溫度、減速機溫度、皮帶速度；數字量有：電機運行反饋、拉繩、煙霧、撕裂、堆煤、機頭跑偏、機尾跑偏。

超溫保護，皮帶長期運行，當軸承溫度、減速機溫度或電機溫度超出允許值時，通過溫度保護裝置及PLC實現超限報警并啟動灑水裝置降溫灑水。

速度保護，當皮帶啟動后或正常運行時，通過對系統速度傳感器信號的檢測，可以進行低速打滑、超速保護。

電動機故障，利用PLC監視皮帶電機過電流、電機過電壓等電氣故障，并參與控制。

3 結語

系統的綜合自動化采用先進、可靠的通訊技術，系統的投入使用，不僅提高運輸能力，而且方便操作員之間的信息傳遞；減輕勞動強度，杜絕信息傳達不及時、不全面引起各類事故，消除安全隱患，實現了煤礦信息化、煤礦管理一體化，為礦山的科學建設奠定了基礎。

參考文獻

[1] 劉赫男．礦井井下移動人員實時位置的監測系統研究[D].太原理工大學，2001．

[2] 孫增圻，張再興，鄧志東．智能控制理論與技術[M]．北京：清華大學出版社，1997．

基金項目：江蘇省科技成果轉化資金項目（BA2010058）

作者簡介：梁坤（1986-），男，江蘇徐州人，徐州中礦大華洋通信設備有限公司工程師，研究方向：煤礦自動化。

（責任編輯：文 森）