煤矿掘进机远程智能控制技术研究

张曜

摘 要：掘进和回采是煤矿生产的2个重要环节，掘进机是用于煤矿井下开凿巷道的机器。煤矿巷道的快速掘进是保证煤矿生产矿井稳定高产的关键，高效机械化的掘进与支护技术是保证矿井实现高效高产的必要条件，也是未来巷道掘进技术的发展方向。随着智能制造的大力推进和煤矿生产自动化需求的增大，掘进机远程智能控制得到了煤矿企业的青睐。本文对煤矿掘进机远程智能控制技术进行研究。

关键词：煤矿掘进机;远程;智能;控制技术

1煤礦掘进机远程控制系统组成及智能化升级

煤矿掘进机作为矿井高效掘进的机械化装备，其性能好坏及智能化控制程度直接决定矿井掘进效率和安全。矿井中由于存在瓦斯等易燃易爆气体，导致矿井中的设备及控制系统的电气元器件等要求都较高。煤矿掘进机远程控制系统主要由掘进机、高清摄像头、中继站、矿井控制中心、网络平台、远程遥控器、地面总控中心及掘进机远程监控系统等组成。由于煤矿矿井存在瓦斯等易燃易爆危险气体，要求煤矿井下的掘进机、高清摄像头、中继站、矿井控制中心均具有防爆功能，因此机械硬件、控制软件及连接系统应具有高度防爆性和抗干扰性。掘进机上及矿井中安装的高清摄像头将掘进机周围环境特性、参数及掘进机自身关键参数实时采集，并通过中继站和传输线将实时采集信息传输给矿井控制中心;矿井控制中心将采集和处理的数据通过网络平台传递给地面总控中心，同时通过网络平台实现与远程遥控器的连接与控制;地面总控中心对采集的数据进行最终的计算和处理，将煤矿掘进机需要呈现监控的关键参数传递给掘进机远程监控系统，实现对煤矿掘进机远程控制。在煤矿掘进机远程控制中运用了可视化、掘进机姿态和惯性导航系统及自动掘进等控制技术。

煤矿掘进机远程控制智能化升级主要分为联机集中控制、遥控开采、更深入的智能化控制3个发展阶段。①掘进机联机集中控制主要是实现掘进机设备联机集中控制，从而实现掘进的高产高效、自动化运行;②掘进机遥控开采在联机集中控制的基础上，增加顺槽远程控制和地面远程控制等远程遥控控制，从而实现对掘进机远程遥控控制;③掘进机更深入的智能化控制在联机集中控制和远程遥控的基础上，增加更多需求的传感器及反馈系统、监控系统，从而实现掘进机远程智能自动化控制，可以实现掘进机自动无人化工作。

2煤矿掘进机远程控制

煤矿掘进机远程控制主要由地面的普通视频监控中心、总控中心及数据采集和处理，矿井下的防爆视频监控中心、防爆控制中心、视距遥控和远程遥控等主要系统组成。防爆监控中心由监控分站交换机、防爆摄像机、防爆高清摄像头等组成;防爆控制中心主要由CAN总线转换、遥控接收器、运动控制器、扩展模块、惯性导航系统等组成，其中运动控制器主要实现电流、电压、液位、漏电、温度、泊位、姿态的控制; 扩展模块主要由电气控制、电磁阀控制、传感器数据采集等组成。通过总控系统可以实现对掘进机的视频、远程遥控、运动控制（电流、电压、液位、漏电、温度、泊位）、电气控制、电磁阀控制及姿态和惯性导航等远程智能控制。

根据煤矿掘进机远程控制框架得到煤矿掘进机远程控制原理如图1所示。煤矿掘进机远程智能控制系统主要由掘进机总控中心、无线网络平台、激光接收器、激光数据采集仪、无线中继控制中心、无线中继站、有线网络平台、远程控制中心、惯性导航系统、电流传感器、电压传感器、液位传感器、漏电传感器、温度传感器、泊位传感器等组成。惯性导航系统、电流传感器、电压传感器、液位传感器、漏电传感器、温度传感器、泊位传感器、激光数据采集仪获得的煤矿掘进机实时数据，通过激光接收器、掘进机总控中心、无线网络平台、无线中继控制中心、无线中继站、有限网络平台、远程控制中心等系统实现对煤矿掘进机的远程智能控制。

根据煤矿掘进机远程控制系统组成、框架及原理设计的远程智能控制系统界面如图2所示。

由图2可知，所设计的煤矿掘进机远程智能控制系统可以实现对煤矿掘进机在实际工况下的前进、后退、转弯、铲板、截割、支撑等动作的远程智能化控制，通过远程智能化控制实现掘进机高效高产、自动智能运行。

结束语：煤矿掘进机为矿井重要的掘进装备。为了提高煤矿掘进机掘进效率和智能化，以某型煤矿掘进机为研究对象，对掘进机远程智能化组成、智能化升级进行分析，设计煤矿掘进机远程智能控制框架，研究控制原理，设计煤矿掘进机远程智能控制系统，并在实际生产中进行应用，为煤矿掘进机远程智能化控制及智能化升级等方面提供技术依据和理论参考。

参考文献：

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