綜采工作面運輸自動化控制實現(xiàn)井上下控制系統(tǒng)的探索與應(yīng)用

謝秀成 馬保祥 張桂峰

摘要：工作面運輸自動化控制系統(tǒng)包括井上主機控制系統(tǒng)通過局域網(wǎng)連接井下控制系統(tǒng)，井下控制系統(tǒng)包括防爆型計算機，由計算機控制的人機交互裝置和多個功能模塊;人機交互裝置包括操控臺和監(jiān)視器;多個功能模塊包括可編程序控制器模塊、視頻模塊、通訊模塊、音頻模塊和電源模塊，其中可編程序控制器模塊連接工作面運輸設(shè)備，控制工作面運輸設(shè)備的啟停;僅增加和改造一些設(shè)備，在工作面設(shè)備列車控制，運輸系統(tǒng)實現(xiàn)了無人值守，不僅可以節(jié)能降耗、減人增效，使地面生產(chǎn)調(diào)度室工作人員可以隨時了解井下工作面的安全生產(chǎn)情況，提升了科學(xué)的生產(chǎn)管理手段，最大程度地提高運輸生產(chǎn)設(shè)備的開機率及效率，實現(xiàn)連續(xù)高產(chǎn)高效。

Abstract： The mining face automation control system consists of the up-hole host control system connected to the down-hole control system via the local area network. The down-hole control system includes an explosion-proof computer， a computer-controlled human-computer interaction device and multiple functional modules; the human-computer interaction device includes console and monitor; multiple functional modules include programmable controller modules， video modules， communication modules， audio modules and power modules， in which the programmable controller module is connected to the working surface transportation device to control the start and stop of the transportation device on the working surface; Adding and renovating some equipment， the train control of the working surface equipment， the transportation system has achieved unattended， which not only can save energy and reduce consumption， reduce people and increase efficiency， so that the ground production dispatching room staff can keep abreast of the safe production situation of the underground working face， the scientific production management method is improved， the operation rate and efficiency of transportation production equipment is maximized， and continuous high production and high efficiency is achieved.

關(guān)鍵詞：工作面;運輸;自動化;實現(xiàn);井上下;控制;探索

Key words： mining face;transportation;automation;realization;upper and lower well;control;exploration

中圖分類號：TD823 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）07-0114-03

0 ?引言

該技術(shù)是工作面運輸自動化控制系統(tǒng)包括井上主機控制系統(tǒng)和井下控制系統(tǒng)，井上主機控制系統(tǒng)通過局域網(wǎng)連接井下控制系統(tǒng)，井下控制系統(tǒng)包括防爆型計算機，由計算機控制的人機交互裝置和多個功能模塊;人機交互裝置包括操控臺和監(jiān)視器;使用該系統(tǒng)技術(shù)后工作面可實現(xiàn)日常采煤生產(chǎn)過程，實現(xiàn)以采煤機記憶模式割煤為主，人工操作為輔;以綜機支架跟隨采煤機自動控制為主，人工操作為輔;以綜采工作面運輸設(shè)備自動控制為主，就地控制為輔;以綜采設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測為主，視頻監(jiān)控為輔;即“以工作面自動控制為主，人工操作控制為輔”的自動化模式;達(dá)到生產(chǎn)工作面少人安全高效開采多個功能模塊包括可編程序控制器模塊、視頻模塊、通訊模塊、音頻模塊和電源模塊，其中可編程序控制器模塊連接工作面運輸設(shè)備，控制工作面運輸設(shè)備的啟停;僅增加和改造一些設(shè)備，在工作面設(shè)備列車控制，運輸系統(tǒng)實現(xiàn)了無人值守，既可以節(jié)能降耗又能減人增效，還可以實現(xiàn)提升自動化控制水平，更能有效地降低安全管理成本。

1 ?技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)涉及一種工作面運輸自動化控制系統(tǒng)，已申請國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺篫L201711258684.5 申請日：2017-12-04，并于2018-04-24國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)實用新型專利授權(quán)證書，發(fā)明專利正在實審中。

2 ?背景技術(shù)

原有帶式輸送機是一種摩擦驅(qū)動模式設(shè)備，以連續(xù)方式運輸物料的機械設(shè)備，從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送方式，帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸裝備，與其他運輸設(shè)備相比，具有可實現(xiàn)輸送距離長、運量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠，但是工作面運輸自動化和集中控制一直是薄弱點，尤其對高產(chǎn)高效生產(chǎn)煤礦而言，地面調(diào)度室指揮工作人員不能及時了解生產(chǎn)現(xiàn)場的安全生產(chǎn)現(xiàn)狀，地面與井下生產(chǎn)工作面不能實現(xiàn)直接對話，工作面的安全只能靠現(xiàn)場工作人員，沒有監(jiān)控控制設(shè)施。缺少將所有工作面生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備控制系統(tǒng)及供電系統(tǒng)有機結(jié)合起來，不能實現(xiàn)在工作面集控中心對工作面綜采設(shè)備的集中監(jiān)測和遠(yuǎn)程自動化控制功能。

3 ?研究技術(shù)內(nèi)容

為解決上述問題，本技術(shù)提出一種節(jié)能降本、減人提效，并且可以提升自動化安全管理水平，有效地壓縮生產(chǎn)成本的工作面運輸自動化控制系統(tǒng)。所以需要符合市場需要的一種裝置可以滿足高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井，對煤礦工作面運輸自動化和信息化的需要，使其可以實現(xiàn)井下運輸工作面生產(chǎn)信息在地面調(diào)度中心的實時顯示和管理，及順槽的集中自動化控制。實現(xiàn)將所有工作面生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備及供電系統(tǒng)有機結(jié)合起來，且能實現(xiàn)在工作面集控中心對工作面綜采設(shè)備的集中監(jiān)測和遠(yuǎn)程自動化控制技術(shù)。

4 ?技術(shù)方案

工作面運輸自動化控制系統(tǒng)技術(shù)，主要包括井上主機控制系統(tǒng)和井下控制系統(tǒng)（圖1），井上主機控制系統(tǒng)通過局域網(wǎng)連接井下控制系統(tǒng)，井下控制系統(tǒng)包括防爆型計算機，由計算機控制的人機交互裝置和多個功能模塊;人機交互裝置包括操控臺和監(jiān)視器;所述多個功能模塊包括可編程序控制器模塊、視頻模塊、通訊模塊、音頻模塊和電源模塊，其中所述可編程序控制器模塊連接工作面運輸設(shè)備，控制工作面運輸設(shè)備的啟停;所述視頻模塊和音頻模塊分別控制所述工作面視頻系統(tǒng)和工作面語音通訊系統(tǒng)的運行;工作面視頻系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭、視頻監(jiān)視器和視頻操作臺。還包括保護技術(shù)及設(shè)置在膠帶機驅(qū)動滾筒的溫度保護、煙霧保護和自動灑水裝置和設(shè)置在煤倉的雷達(dá)料位儀，膠帶輸送機沿線均勻設(shè)置多個急停保護裝置。井上主機控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)監(jiān)控主機、視頻監(jiān)控主機、顯示屏幕、井上交換機和井上環(huán)網(wǎng)交換機與井下環(huán)網(wǎng)連接。

井下軟件：運行在井下隔爆兼本安型計算機上，一般部署于工作面順槽控制中心。主要用于綜采設(shè)備數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲、分析、發(fā)布等;與井上主機聯(lián)網(wǎng)通信，將數(shù)據(jù)發(fā)送至井上主機;對綜采設(shè)備遠(yuǎn)程協(xié)同控制等。

井下操作臺請求授權(quán)步驟：有操作臺使用權(quán)限的上位機用戶，井下操作臺的授權(quán)流程如圖2所示。具體操作步驟如下：

井上軟件：運行于井上自動化主機，工控機，部署于調(diào)度室。主要用來實時顯示井下主機的畫面，接收并存儲井下主機發(fā)來的數(shù)據(jù)。

5 ?實施方案

下面結(jié)合附圖3說明和具體實施方式對本發(fā)明進行進一步說明：工作面運輸自動化控制系統(tǒng)，包括井上主機控制系統(tǒng)和井下控制系統(tǒng)，所提井上主機控制系統(tǒng)通過局域網(wǎng)連接井下控制系統(tǒng)，所述井下控制系統(tǒng)包括防爆型計算機，由計算機控制的人機交互裝置和多個功能模塊;人機交互裝置包括操控臺和監(jiān)視器，按照“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”的思路，在安全可靠運行的前提下，借助先進的視頻監(jiān)控技術(shù)，提升系統(tǒng)的智能性，完善監(jiān)控系統(tǒng)的管理和運用，充分利用資源發(fā)揮系統(tǒng)效益，做到自動控制技術(shù)具有可持續(xù)發(fā)展特性，在關(guān)鍵部位設(shè)計監(jiān)控點位（機頭、機尾、轉(zhuǎn)載點或溜煤眼）實時監(jiān)視重點部位的運行狀態(tài)及運行過程中出現(xiàn)的狀況，便于相關(guān)地面和井下工作人員及時處理隱患，膠帶機啟動前通過視頻查看，提前發(fā)現(xiàn)違規(guī)現(xiàn)象，避免事故發(fā)生，所述多個功能模塊包括可編程序控制器模塊、視頻模塊、通訊模塊、音頻模塊和電源模塊，其中所述可編程序控制器模塊連接工作面運輸設(shè)備，控制工作面運輸設(shè)備的啟停。

6 ?主控計算機及視頻監(jiān)控常見故障

6.1 隔爆兼本安型主控計算機常見故障（表1）

6.2 視頻監(jiān)控設(shè)備常見故障（表2）

7 ?應(yīng)用效果

視頻模塊和音頻模塊分別控制所述工作面視頻系統(tǒng)和工作面語音通訊系統(tǒng)的運行;工作面視頻系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭、 視頻監(jiān)視器和視頻操作臺，動態(tài)、實時顯示全部系統(tǒng)所有膠帶運輸機狀況，系統(tǒng)保護具有尋址功能，顯示故障對應(yīng)地址位置;還包括保護系統(tǒng)包括設(shè)置在膠帶機驅(qū)動滾筒的溫度保護、煙霧保護和自動灑水裝置和設(shè)置在煤倉的雷達(dá)料位儀，膠帶輸送機沿線均勻設(shè)置多個急停保護裝置，可實現(xiàn)膠帶機驅(qū)動滾筒防滑、堆煤，且能實現(xiàn)在工作面集控中心對工作面綜采設(shè)備的集中監(jiān)測和遠(yuǎn)程自動化控制技術(shù)。井上主機控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)監(jiān)控主機、視頻監(jiān)控主機、上交換機和井上環(huán)網(wǎng)交換機與井下環(huán)網(wǎng)連接。本技術(shù)的優(yōu)點在于工作面運輸自動化控制系統(tǒng)在現(xiàn)有井下皮帶運輸線設(shè)備基礎(chǔ)上，僅增加和改造一些設(shè)備，在工作面設(shè)備列車控制，運輸系統(tǒng)實現(xiàn)了無人值守，不僅可以節(jié)能降耗、減人增效，而且還可以提升自動化管理水平，有效地降低管理成本。提高采煤效率、提高資源的利用率、降低采煤人員的勞動強度、提高煤礦的安全生產(chǎn)水平，達(dá)到工作面生產(chǎn)過程自動化、采煤工藝智能化、工作面管理信息化，是現(xiàn)代化煤礦高效、安全、綠色生產(chǎn)的必由之路。現(xiàn)已在山東能源棗礦集團七五煤礦、田陳煤礦新安煤礦試點使用，準(zhǔn)備在多個煤礦推廣應(yīng)用。

參考文獻：

[1]葛世榮，等.互聯(lián)網(wǎng)+采煤機智能化關(guān)鍵技術(shù)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016（07）：1-9.

[2]葛世榮，等.基于地理信息系統(tǒng)的采煤機定位定姿技術(shù)研究[J].煤炭學(xué)報，2015，40（11）：2503-2508.

[3]葛世榮.智能化采煤裝備的關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2014（09）：7-11.

[4]張科利，等.互聯(lián)網(wǎng)+煤礦開采大數(shù)據(jù)技術(shù)研究與實踐[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016（07）：123-127.