岳城煤礦井下皮帶機遠程集中控制系統(tǒng)的技術研究

史肖華

（山西晉能控股煤業(yè)集團沁秀公司岳城煤礦，山西 晉城 048006）

引言

岳城礦原煤提升運輸系統(tǒng)主要以皮帶輸送機運輸，井上、下共10 條皮帶；而岳城礦主運系統(tǒng)的皮帶運輸機控制目前均采用PROMOS 皮帶保護控制器進行就地操作控制，未實現(xiàn)遠程集中控制；根據井上、下皮帶機的分別情況設計一套皮帶機集中控制系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的實時監(jiān)測與自動化集中控制，達到減人提效、遠程無人值守的要求。

1 集控系統(tǒng)功能介紹

岳城礦設計的皮帶集控系統(tǒng)是一套集地面集控監(jiān)測、語音通訊以及視頻上墻和遠程診斷于一體的綜合自動化控制系統(tǒng)，主要包括以下四個部分：皮帶集中控制系統(tǒng)網絡傳輸技術研究、語音擴播系統(tǒng)的建立、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、地面監(jiān)控組態(tài)軟件設計[1]。整個皮帶集中控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)井上、下皮帶集中控制，并與語音擴播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)動，在皮帶出現(xiàn)故障時，準確、可靠、迅速地做出反應，及時報警或停機，降低安全隱患，最終達到無人值守、減員增效的目的。

2 皮帶集控、數據網絡傳輸及系統(tǒng)整合技術

皮帶集控系統(tǒng)能夠與數據指令傳輸系統(tǒng)相結合，實現(xiàn)集中控制和手動控制的同步運行。

如圖1 所示，系統(tǒng)主要由上位機、交換機、皮帶主控制器、通訊擴音電話、傳感器、攝像儀、電源、電視墻、IP 電話等設備組成。從硬件結構可分為管理層、傳輸層和控制層三層結構。

圖1 皮帶集控網絡結構圖

1）管理層。管理層是以安設在運行隊集控室的皮帶集控上位機為核心，實時跟蹤現(xiàn)場設備的工況參數，并通過指令實現(xiàn)全系統(tǒng)的集中控制。

2）傳輸層。傳輸層是基于井下千兆環(huán)網和交換機等傳輸設備，將地面調度室各類指令信息與井下各盤區(qū)變電所內的控制設備實時互聯(lián)，保證各種控制指令的有效傳達和現(xiàn)在狀態(tài)信息的及時反饋。

3）控制層。控制層是通過基于PLC的皮帶主控制器，對一盤區(qū)皮帶巷和各工作面順槽皮帶進行實時控制，并針對系統(tǒng)的運行動作進行狀態(tài)監(jiān)控，實現(xiàn)各條皮帶所有保護的在線狀態(tài)監(jiān)測和實時上傳。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術

皮帶集控系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將采用數字攝像儀，解決以往采用的模擬攝像儀清晰度低、布線不靈活、升級改造困難的問題，即通過對顯示屏設計以及數字視頻傳輸網絡的設計解決以上問題，見圖2。

圖2 岳城礦視頻傳輸網絡結構圖

分別在皮帶機機頭、機尾、除鐵器處安設高清網絡攝像儀19 臺，每條皮帶安裝一臺礦用本安型網絡交換機，皮帶機頭本安型網絡交換機作為以太環(huán)網的分支延伸使用，利用礦上工業(yè)以太環(huán)網，視頻信號通過光纖連接到以太網環(huán)網交換機，實現(xiàn)視頻信號的上傳。

4 語音子系統(tǒng)技術研究

語音系統(tǒng)是集井下各皮帶巷擴播電話、調度電話、皮帶機頭電話和皮帶控制系統(tǒng)于一體的實時廣播系統(tǒng)，能夠結合各皮帶的運行狀態(tài)參數進行自動聲音報警，實現(xiàn)調度應急信息的及時下達。具體連接方式為：在皮帶機頭將皮帶控制器中的音頻信號接入擴播報警電話，通過耦合器，再接入到原有井下電話系統(tǒng)中，就可以完成擴播、報警、調度電話三合一功能。

如圖3 所示，程控交換機PBX 通過耦合器和本安型電話機相連接，程控交換機的振鈴信號經過耦合器傳給話機，當話機聽到振鈴聲時，摘下耳機，和呼叫方建立通話鏈路。本安型電話機通過鍵盤發(fā)出雙音頻呼叫信號，通過耦合器及程控交換機呼叫所選需要通話電話，當所被選電話聽到振鈴聲，摘機后，建立通話鏈路。通過地面指揮中心的報警計算機，實現(xiàn)分組話機或全部話機的廣播報警。

圖3 語音子系統(tǒng)結構示意圖

5 組態(tài)軟件地面控制技術

根據岳城礦目前皮帶布置情況和運行維護狀態(tài)，皮帶控制系統(tǒng)、工業(yè)視頻系統(tǒng)等子系統(tǒng)對上位機程序的特定要求，設計開發(fā)出一套皮帶集控上位機軟件，軟件程序界面美觀，易操作性，數據傳輸的穩(wěn)定和安全性；系統(tǒng)還具備監(jiān)測和查詢功能，視頻顯示和集中控制功能，見圖4。

圖4 組態(tài)軟件監(jiān)控畫面示意圖

6 結語

煤礦井下皮帶機遠程集控技術研究是當今煤礦行業(yè)機械化換人、自動化減人的發(fā)展趨勢，只有不斷提高煤礦機械裝備自動化控制水平，才能實現(xiàn)無人值守，最終提高礦井的安全生產水平。