综采工作面运输自动化控制实现井上下控制系统的探索与应用

谢秀成 马保祥 张桂峰

摘要：工作面运输自动化控制系统包括井上主机控制系统通过局域网连接井下控制系统，井下控制系统包括防爆型计算机，由计算机控制的人机交互装置和多个功能模块;人机交互装置包括操控台和监视器;多个功能模块包括可编程序控制器模块、视频模块、通讯模块、音频模块和电源模块，其中可编程序控制器模块连接工作面运输设备，控制工作面运输设备的启停;仅增加和改造一些设备，在工作面设备列车控制，运输系统实现了无人值守，不仅可以节能降耗、减人增效，使地面生产调度室工作人员可以随时了解井下工作面的安全生产情况，提升了科学的生产管理手段，最大程度地提高运输生产设备的开机率及效率，实现连续高产高效。

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.

关键词：工作面;运输;自动化;实现;井上下;控制;探索

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

中图分类号：TD823                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）07-0114-03

0  引言

该技术是工作面运输自动化控制系统包括井上主机控制系统和井下控制系统，井上主机控制系统通过局域网连接井下控制系统，井下控制系统包括防爆型计算机，由计算机控制的人机交互装置和多个功能模块;人机交互装置包括操控台和监视器;使用该系统技术后工作面可实现日常采煤生产过程，实现以采煤机记忆模式割煤为主，人工操作为辅;以综机支架跟随采煤机自动控制为主，人工操作为辅;以综采工作面运输设备自动控制为主，就地控制为辅;以综采设备数据监测为主，视频监控为辅;即“以工作面自动控制为主，人工操作控制为辅”的自动化模式;达到生产工作面少人安全高效开采多个功能模塊包括可编程序控制器模块、视频模块、通讯模块、音频模块和电源模块，其中可编程序控制器模块连接工作面运输设备，控制工作面运输设备的启停;仅增加和改造一些设备，在工作面设备列车控制，运输系统实现了无人值守，既可以节能降耗又能减人增效，还可以实现提升自动化控制水平，更能有效地降低安全管理成本。

1  技术领域

本技术涉及一种工作面运输自动化控制系统，已申请国家发明专利，申请号：ZL201711258684.5 申请日：2017-12-04，并于2018-04-24国家知识产权局颁发实用新型专利授权证书，发明专利正在实审中。

2  背景技术

原有带式输送机是一种摩擦驱动模式设备，以连续方式运输物料的机械设备，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送方式，带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输装备，与其他运输设备相比，具有可实现输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，但是工作面运输自动化和集中控制一直是薄弱点，尤其对高产高效生产煤矿而言，地面调度室指挥工作人员不能及时了解生产现场的安全生产现状，地面与井下生产工作面不能实现直接对话，工作面的安全只能靠现场工作人员，没有监控控制设施。缺少将所有工作面生产设施设备控制系统及供电系统有机结合起来，不能实现在工作面集控中心对工作面综采设备的集中监测和远程自动化控制功能。

3  研究技术内容

为解决上述问题，本技术提出一种节能降本、减人提效，并且可以提升自动化安全管理水平，有效地压缩生产成本的工作面运输自动化控制系统。所以需要符合市场需要的一种装置可以满足高产高效现代化矿井，对煤矿工作面运输自动化和信息化的需要，使其可以实现井下运输工作面生产信息在地面调度中心的实时显示和管理，及顺槽的集中自动化控制。实现将所有工作面生产设施设备及供电系统有机结合起来，且能实现在工作面集控中心对工作面综采设备的集中监测和远程自动化控制技术。

4  技术方案

工作面运输自动化控制系统技术，主要包括井上主机控制系统和井下控制系统（图1），井上主机控制系统通过局域网连接井下控制系统，井下控制系统包括防爆型计算机，由计算机控制的人机交互装置和多个功能模块;人机交互装置包括操控台和监视器;所述多个功能模块包括可编程序控制器模块、视频模块、通讯模块、音频模块和电源模块，其中所述可编程序控制器模块连接工作面运输设备，控制工作面运输设备的启停;所述视频模块和音频模块分别控制所述工作面视频系统和工作面语音通讯系统的运行;工作面视频系统包括网络摄像头、视频监视器和视频操作台。还包括保护技术及设置在胶带机驱动滚筒的温度保护、烟雾保护和自动洒水装置和设置在煤仓的雷达料位仪，胶带输送机沿线均匀设置多个急停保护装置。井上主机控制系统包括数据监控主机、视频监控主机、显示屏幕、井上交换机和井上环网交换机与井下环网连接。

井下软件：运行在井下隔爆兼本安型计算机上，一般部署于工作面顺槽控制中心。主要用于综采设备数据采集、显示、存储、分析、发布等;与井上主机联网通信，将数据发送至井上主机;对综采设备远程协同控制等。

井下操作台请求授权步骤：有操作台使用权限的上位机用户，井下操作台的授权流程如图2所示。具体操作步骤如下：

井上软件：运行于井上自动化主机，工控机，部署于调度室。主要用来实时显示井下主机的画面，接收并存储井下主机发来的数据。

5  实施方案

下面结合附图3说明和具体实施方式对本发明进行进一步说明：工作面运输自动化控制系统，包括井上主机控制系统和井下控制系统，所提井上主机控制系统通过局域网连接井下控制系统，所述井下控制系统包括防爆型计算机，由计算机控制的人机交互装置和多个功能模块;人机交互装置包括操控台和监视器，按照“数字化、网络化、智能化”的思路，在安全可靠运行的前提下，借助先进的视频监控技术，提升系统的智能性，完善监控系统的管理和运用，充分利用资源发挥系统效益，做到自动控制技术具有可持续发展特性，在关键部位设计监控点位（机头、机尾、转载点或溜煤眼）实时监视重点部位的运行状态及运行过程中出现的状况，便于相关地面和井下工作人员及时处理隐患，胶带机启动前通过视频查看，提前发现违规现象，避免事故发生，所述多个功能模块包括可编程序控制器模块、视频模块、通讯模块、音频模块和电源模块，其中所述可编程序控制器模块连接工作面运输设备，控制工作面运输设备的启停。

6  主控计算机及视频监控常见故障

6.1 隔爆兼本安型主控计算机常见故障（表1）

6.2 视频监控设备常见故障（表2）

7  应用效果

视频模块和音频模块分别控制所述工作面视频系统和工作面语音通讯系统的运行;工作面视频系统包括网络摄像头、 视频监视器和视频操作台，动态、实时显示全部系统所有胶带运输机状况，系统保护具有寻址功能，显示故障对应地址位置;还包括保护系统包括设置在胶带机驱动滚筒的温度保护、烟雾保护和自动洒水装置和设置在煤仓的雷达料位仪，胶带输送机沿线均匀设置多个急停保护装置，可實现胶带机驱动滚筒防滑、堆煤，且能实现在工作面集控中心对工作面综采设备的集中监测和远程自动化控制技术。井上主机控制系统包括数据监控主机、视频监控主机、上交换机和井上环网交换机与井下环网连接。本技术的优点在于工作面运输自动化控制系统在现有井下皮带运输线设备基础上，仅增加和改造一些设备，在工作面设备列车控制，运输系统实现了无人值守，不仅可以节能降耗、减人增效，而且还可以提升自动化管理水平，有效地降低管理成本。提高采煤效率、提高资源的利用率、降低采煤人员的劳动强度、提高煤矿的安全生产水平，达到工作面生产过程自动化、采煤工艺智能化、工作面管理信息化，是现代化煤矿高效、安全、绿色生产的必由之路。现已在山东能源枣矿集团七五煤矿、田陈煤矿新安煤矿试点使用，准备在多个煤矿推广应用。

参考文献：

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