綜采工作面自動化系統(tǒng)集成分析及研究

摘 要：本文闡述了綜采工作面自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀，對系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)的功能以及當(dāng)前系統(tǒng)存在的問題進行分析，總結(jié)了綜采工作面自動化系統(tǒng)集成方案，旨在提升綜采工作面生產(chǎn)效率，推動我國煤炭行業(yè)向全面自動化和智能化持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；自動化集成；分析

煤炭工業(yè)是我國十分重要的能源開采行業(yè)，近幾年逐漸實現(xiàn)從勞動密集型轉(zhuǎn)為技術(shù)密集型，在已經(jīng)全面機械化的基礎(chǔ)上，正在走向自動化。我國許多煤炭企業(yè)對綜采工作面自動化生產(chǎn)給予越來越多的關(guān)注，在技術(shù)上取得了很大的突破。應(yīng)用自動化系統(tǒng)能夠減少人力物力消耗，利用先進的技術(shù)和設(shè)備大大提升綜采工作面的生產(chǎn)效率。本文對綜采工作面自動化系統(tǒng)集成進行分析和探討，為我國煤炭行業(yè)的自動化發(fā)展提供一些參考。

1.綜采工作面自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1已有功能

當(dāng)前，煤炭開采過程中使用的移動變電站、液壓支架、轉(zhuǎn)載機等器械設(shè)備都具有遠(yuǎn)程控制和通信等自動化的功能，同時能夠和其他通信系統(tǒng)進行雙向信息傳遞?，F(xiàn)階段，各個煤炭企業(yè)都能夠通過具有自動化功能的設(shè)備和技術(shù)實現(xiàn)綜采工作面自動化開采和數(shù)據(jù)通信，并且能夠時刻對綜采工作面生產(chǎn)情況進行監(jiān)督控制。

我國在綜采工作面自動化方面采用的方法一般是：在對綜采工作面設(shè)備實施招標(biāo)后，礦方要將各個設(shè)備的供應(yīng)商組織起來，就工作面設(shè)備自動化的技術(shù)操作、通信協(xié)議和集成方案等進行研討，及時發(fā)現(xiàn)問題，供貨商要對提供的設(shè)備性能進行再次確認(rèn)，在工作面安裝后，在試生產(chǎn)期間要對設(shè)備進行自動化調(diào)試。

1.2存在的問題

當(dāng)使用采煤機割通兩個端頭時，要換成手動模式進行煤的切割。如果綜采工作面發(fā)生問題時，采煤機不能自動識別，難以及時獲得處理。在支架自動跟機拉架的過程中，拉架速度沒有同采煤機的速度一致，以及頂梁不能自動調(diào)節(jié)等問題會影響到支架自動化水平。同時，各個設(shè)備的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一，煤炭企業(yè)在綜采工作面自動化方面沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，工作流程不規(guī)范，采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。支架在移動過程中可能發(fā)生意外事故，因此要安裝多種傳感器來自動感知支架的狀態(tài)，實現(xiàn)支架智能化控制。需要將視頻、語音和通信技術(shù)整合起來，提升遠(yuǎn)程控制的可靠性和監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。缺乏專業(yè)的廠家對總裁自動化系統(tǒng)進行集成。此外，系統(tǒng)缺乏集中的遠(yuǎn)程控制中心對液壓支架和采煤機等設(shè)備進行統(tǒng)一監(jiān)控和控制，以自動化生產(chǎn)為主導(dǎo)，人工干預(yù)為輔助的生產(chǎn)管理模式。

2.綜采工作面自動化系統(tǒng)集成方案

綜采工作面自動化集成是在智能控制系統(tǒng)的操作下，將運輸控制系統(tǒng)、采煤機控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等多個系統(tǒng)進行集成，然后對綜合機械化采煤工作面設(shè)備進行統(tǒng)一管理和集中控制。相關(guān)人員在地面的控制中心對工作面進行監(jiān)測和控制，工作面能夠?qū)?shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和發(fā)布，以及具有設(shè)備診斷等功能。

2.1液壓支架智能控制系統(tǒng)

此系統(tǒng)基于支架電液控制系統(tǒng)標(biāo)配，利用傳感器來達(dá)到支架智能控制的目的。該系統(tǒng)具備信號轉(zhuǎn)換器、支架控制器、工作面巷道監(jiān)控主機和驅(qū)動器等多個配置來實現(xiàn)液壓支架智能控制的功能。

2.2采煤機職能控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)采煤機定位和視頻跟蹤等功能，利用工作面視頻系統(tǒng)達(dá)到此效果。采煤機的啟停和速度是通過工作面巷道遠(yuǎn)程操作臺來進行控制的，實現(xiàn)對采煤機設(shè)定好工藝程序，包括加速、減速、高度調(diào)節(jié)和自動運行等功能。同時，采煤機的自動化過程能夠進行人工干預(yù)，通過對工作面運行情況的監(jiān)控，相關(guān)人員可以隨時對采煤機進行遠(yuǎn)程人工控制。

采煤機需要具備定位功能，遇突發(fā)情況緊急停止和閉鎖功能，速度和高度控制功能，智能化快速記憶功能，數(shù)據(jù)檢測功能等。

2.3地面數(shù)據(jù)監(jiān)控、分析與發(fā)布系統(tǒng)

本系統(tǒng)是結(jié)合轉(zhuǎn)載機、液壓支架、噴霧泵站和采煤機等系統(tǒng)，通過地面調(diào)度指揮中心對綜采工作面設(shè)備進行遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制，同時能夠?qū)崟r掌握設(shè)備顯示的數(shù)據(jù)，將實時的井下工作面生產(chǎn)數(shù)據(jù)和安全信息傳遞給管理人員和地面生產(chǎn)等，以提供協(xié)調(diào)各方面工作的依據(jù)，通過自動化系統(tǒng)全面監(jiān)控煤炭開采工作的進程和相關(guān)數(shù)據(jù)，大大提升工作效率。

2.4刮板輸送機智能控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)要實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機自動推移、鏈條張力監(jiān)測、機尾伸縮自動控制等功能，同時能夠使用手動操縱閥對帶式輸送機機尾的相對位置進行調(diào)節(jié)，根據(jù)工作面現(xiàn)場情況自動或者手動進行高度、膠帶跑偏、轉(zhuǎn)載機方向校正等調(diào)整。

2.5泵站職能控制系統(tǒng)

在此系統(tǒng)中，配備了多種不同的傳感器，實現(xiàn)泵站保護和狀態(tài)預(yù)警功能，其卸載功能包括電控和液控兩種，能夠?qū)⑾到y(tǒng)壓力波動最小化，乳化液泵站空載啟停，為工作面恒壓供液等等。

2.6工作面巷道智能綜合控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)是整個綜采工作面的集中控制點，系統(tǒng)裝備包括操作臺、計算機、交換機、視頻監(jiān)視器等。該系統(tǒng)能對工作面進行集中控制和實時監(jiān)控，收集和處理工作面相關(guān)數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)測和管理，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常時能夠自行診斷。

3.結(jié)束語

隨著綜采工作面自動化的發(fā)展，我國煤炭開采安全性和效率逐漸提升，同時體現(xiàn)了在無人操作的情況下安全開采的管理理念。通過我國長時間對綜采工作面自動化生產(chǎn)的探究和推廣，許多大型煤炭企業(yè)通過應(yīng)用自動化開采技術(shù)實現(xiàn)了更好的效果，然而要想真正實現(xiàn)綜采工作面全面自動化，還需要很長時間的探索。接下來我國要在三維定位技術(shù)、自動識別技術(shù)等方面持續(xù)研究，發(fā)揮核心技術(shù)的優(yōu)勢促進我國煤炭工業(yè)持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介

吳俊磊 男 漢族 江蘇省無錫市宜興市 助理工程師 本科 研究方向：自動化

（作者單位：江蘇卓易信息科技股份有限公司）