煤矿井下综采工作面机电设备集中控制系统的研究
煤矿综采智能化工作面关键技术研究
煤矿综采智能化工作面关键技术研究发布时间：2021-07-21T15:32:29.197Z 来源：《工程管理前沿》2021年3月第9期作者：焦志鹏[导读] 随着机械自动化技术、互联网技术的发展，智能化成为中国煤矿综焦志鹏华能扎赉诺尔煤业有限责任公司铁北煤矿内蒙古自治区满洲里市 021410摘要：随着机械自动化技术、互联网技术的发展，智能化成为中国煤矿综采发展的重要趋势，智能化的煤矿综采在保障安全、提升效率、技术升级等方面均具有积极表现。
鉴于此，主要研究煤矿综采智能化工作面关键技术，从煤矿综采智能化工作面的技术优势入手，分析现已投入应用的煤矿综采智能化技术，并进一步探讨尚未投入综采实践但未来发展前景广阔的智能化技术，目的是在智能化背景下提升煤矿综采水平，推动煤矿综采在智能技术的支持下转型升级。
关键词：煤矿综采；智能化；技术引言随着中国煤炭产能过剩情况的出现，煤矿企业的生存压力增加。
为了应对这种情况，必须要对煤炭行业进行改革，而减员提效是一种有效的方法。
中国的煤矿多是劳动密集型企业，技术含量低，而且安全得不到保障，现有的技术很难保证煤炭产量的继续提升以及开采的安全性。
在这种背景下，智能化开采技术被提出并被逐渐应用到煤矿生产中，使得煤矿行业向技术集约型企业转变。
由于煤矿的智能化开采涉及到很多关键技术，目前智能化开采技术只在少数矿区得到了应用。
为了加快智能化开采技术的推广和应用，应该攻克相应的技术难题。
1智能化开采技术发展现状20世纪80年代，美国和澳大利亚研发出了支撑掩护式液压支架，使得综采技术成为了煤矿井下开采的主流技术。
与此同时，液压支架开发的电液控制系统的应用，使得综采工作面的自动化得以快速发展。
1990年，德国率先推出了综采设备的电液控制自动化系统，实现了煤矿开采的程序化控制。
随后，澳大利亚和美国也开始研究煤矿开采自动化技术。
中国于2000年左右也开始研发煤矿综采设备的电液控制系统，例如北京天地玛珂电液控制系统有限公司、郑州矿机集团有限公司集团等。
综采工作面“三机”故障诊断系统与信息化控制技术研究及其应用
当前,智能 技 术 已 相 对 成 熟, 完 全 可 以 实 现
“有人巡视,无人值守”,目前需要观念上的突破和
２ 综采工作面自动化控制技术体系构建
在自动化开采上尚属空白,面对枣泉煤矿存在的倾
化、信息共享化、常态作业无人 (少人)化、安全
应用上的细化. 枣 泉 煤 矿 煤 层 赋 存 地 质 条 件 复 杂,
的煤岩识别、液压支架的倾斜调节、巷道的掘进和
场总线的控制技术,自动化程度较高.我国以国家
支护、辅助运输和工程方面的自动化和智能化水平
能源集团神东公司和宁夏煤业公司为代表的综采工
不高;另一方面是复杂条件下矿井生产的采掘失调
作面自动化技术研究取得了长足的进步,实现了采
矛盾 突 出, 快 速 掘 进 类 智 能 化 技 术 和 设 备 发 展
工作面输 送 设 备 的 集 中 控 制. 通 过 工 作 面 视 频 监
了依靠综采自动化技术进行煤矿开采的力度.国家
控,实现对采煤工作面的无死角监控,通过设置在
能源集团宁夏煤业公司对煤矿安全高效开采非常重
运输巷的综采自动化监控中心实现工作面三级系统
视并积极调研,旨在为煤矿开采研究一条最佳的技
的集中监测与控制,并通过工业以太网平台在地面
矿开始采用计算机技术、大功率变频牵引采煤机控
自动化采煤.澳大利亚的基于陀螺仪导向定位的自
动化采煤方法,其控制对象是 “三机”为主的全工
作面自动化控制,采用控制中心 ＋ 控制器 ＋ 工业现
的自动化生产.
备人工智 能 技 术 总 体 评 估 为 ７０％ , 综 掘 设 备 人 工
智能技术 总 体 评 估 为 ４２％ . 一 方 面 表 现 为 采 煤 机
论,以信号能量 － 相关性为评价指标,对噪声信号
综采工作面自动化控制系统在煤矿的应用刍议
文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ —０ ５ ２ ７ — ０ ｌ
等重 要环节上 均 已经实 现了机械 化管理 ， 将这 些环节 中的人 工操作几 率大 幅降
低， 从 而提 升采煤 工作 效率 。 但每个环 节 的设备控 制仍 旧需要人 工操作 ， 且 各环 节之 间的 衔接 工 作还 有待 提升 。 自动化控 制系统 的应用让 煤矿 开采流程 更为 ｝ 生化 ， 能够在 远程 监控 下实 现对相 关机 械的控 制 ， 例如转 载机 、 液压支 架 、 顺槽胶 带机 、 破碎 机等 ， 同时 能够
一
同时还能 够实 现顺 序启 动与顺序 停机效果 ， 顺序 启动顺 序为破 碎机一
— —
转 载机
刮板 机—— 采煤机 ； 顺序 停机顺序 与顺序 开启相 反。 另外 ， 工作面还 能够 实
现紧急 闭锁 功能 。 （ 六） 对 综 采 工 作 面 工作 状 态 的综 合 控 制 综采工 作面需要 控制 的机械设 备种类 较多 ， 主要有采煤 机 、 喷雾泵站 、 液压 支架、 乳化 液泵 站 、 转载机 、 刮板输 送机 、 破 碎机 等 ， 将 这些 设备 与供 电系统 、 巷
根据 采煤 工作 面煤层 的变化 实现 自动调 节开 采速度 并 自动将煤 矿切 割 。 同时， 这一 技术的应 用还 能够 完善各受 力点状态 以及 液压支架 系统压 力 ， 并且实 现对
道 胶带控 制系统有 机结合 ， 才 能够保 障地 面调度 中心对 综采工作 面的远程 监控 以及数据 的 实时传 输 。 数据 传输是 保 障地 面操 控有 效性 的重要 因素 ， 相 关管理 者 应切 实 了解井 下安 全状 态 以及工作 面信 息 。 综 合控 制的应 用 内容如 下 ： １ 、 向煤矿 开采 第三 方提 供Ｏ Ｐ Ｃ 协议 ， 以便于在 日后实 现矿 井 自动化 。
简析煤矿的机电自动化集控技术
简析煤矿的机电自动化集控技术发布时间：2022-08-26T10:08:48.424Z 来源：《科技新时代》2022年1月2期作者：段练杜皓皓赵海萍殷萌[导读] 机电自动化集控技术的普及和应用在一定程度上推动了煤矿行业的发展段练杜皓皓赵海萍殷萌皖北煤电集团公司任楼煤矿安徽淮北 235000摘要：机电自动化集控技术的普及和应用在一定程度上推动了煤矿行业的发展，这些机电设备的功能能够直接影响到煤矿开采的质量与效率，而且自动化从煤矿开采方面发挥出了极为重要的作用。
机电自动化集控技术性能非常先进，能够对很多数据信息展开分析和处理，因此投入工作中能发挥更好作用。
煤矿开采企业有必要不断提高自身机电设备自动化水平，将其科学运用，从而进一步提高开采的安全和效率，避免各种负面因素出现，这也是煤矿行业实现可持续发展的有力途径。
基于此，本篇文章对煤矿的机电自动化集控技术进行研究，以供参考。
关键词：煤矿；机电自动化；集控技术；应用分析引言一般来说，煤矿机电自动化集中控制(简称机电系统集中控制)是现代煤矿行业获得发展、获得时效性、实现产技融合的重要标准。
通过机电系统集中控制技术的开发和应用，可以有效地帮助煤矿行业获得理想的社会效益和经济效益，使煤矿行业朝着智能化、机械化、自动化的方向健康发展。
随着我国社会市场经济的快速发展，煤炭逐渐成为我国经济腾飞、城市建设和社会发展的重要支撑。
因此，对煤炭机电集控技术的深入研究，对于促进煤炭的开放提质增效具有至关重要的作用，能够有效推动我国煤炭工业的现代化发展进程，使煤炭生产发展步入全新的发展阶段。
1煤矿机电设备自动化集中控制总体结构设计虽然煤矿的主要生产在井下，但大部分机电设备的管理、检测和调度都是在井上完成的。
对于设置在地下的调度室，井上调度是基础。
因此，需要将地下与地面有效连接起来，这是集控技术的主要功能。
主网主要采用CAN总线技术，通过CAN总线系统与各种组合开关的连接，实现系统的正常运行。
煤矿综采工作面设备状态综合监测及故障预警系统研究与应用
煤矿综采工作面设备状态综合监测及故障预警系统研究与应用摘要：近几年，随着社会经济的高速发展和科学技术的不断进步，智能化技术也渗透到了社会的各个领域。
比如在煤炭行业，将智能化技术运用到煤炭开采中，极大的提高了煤炭开采的效率。
现阶段我国的煤炭开采已经全部实现了机械化作业，以前比较传统的煤炭开采方式已经满足不了现在的行业发展趋势，运用智能化开采技术可以运用开采设备对煤层和参数进行详细的分析研究，并且智能化开采技术的安全系数比较高，可以避免很多意外。
所以，运用先进传感、检测监控技术、可视化技术、5G融合网络等智能化开采技术是现在煤炭行业的主要发展方向，为煤炭行业智能化发展提供了强有力的技术保障。
基于此，本篇文章对煤矿工作面设备状态综合监测及故障预警系统研究与应用进行研究，以供参考。
关键词：煤矿工作面；设备状态综合监测；故障预警系统；研究与应用引言我国是煤炭大国，煤炭也是我国最重要的能源之一，我国现在还处于工业发展的时期，在以后的很长一段时间内，煤炭依旧是重要的世界能源，并且有着不可替代的主要地位。
现代化信息技术的高速发展对煤炭行业也产生了很大的影响，煤炭行业想要继续发展下去，就必须顺应时代的发展趋势，运用智能化技术来促进煤炭行业的发展。
基于此，本文探究煤矿工作面设备状态综合监测及故障预警系统研究与应用分析。
1煤矿综采智能化工作面的技术特点1.1自动化控制提升准确性在煤矿综采工作的实际操作过程中，应该运用自动化控制系统对开采工作进行控制，比如说运用采面支架自动化和降尘自动化系统等技术来实现煤矿开采自动化。
智能化控制设备不同于以往的人工控制，它是通过计算机系统来实现智能化的系统控制，大大降低了工作人员的工作强度，同时也提高了煤矿综采运行的效率和准确性，降低错误率。
1.2参数监控确保实时性煤矿智能化系统拥有强大的计算能力，将智能化系统和设备运用到煤矿综采作业，可以有效的提高煤矿开采参数的准确性，从而实现煤矿综采的智能化监管目标。
综采工作面集中控制系统的设计
第2期(总第225期) 2021年4月机 械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING&AUTOMATIONNo2Apr文章编号=672-6413(2021)02-0191-02综采工作面集中控制系统的设计高志勇(西山煤电西铭矿综采三队，山西太原030052)摘要：首先，简要介绍了综采工作面集中控制系统的结构；其次，详细介绍了其监测功能和控制功能，除了实现基本的监测功能，还能实现就地控制和远程控制，远程控制又分为手动远程控制、半自动远程控制和全自动远程控制；最后，分析了5类综采工作设备协同控制策略以及软件设计。
关键词：综采工作面；集中控制系统；协同控制中图分类号：TP273文献标识码：B0引言目前国产的综采设备都有与之配套的监测和自动控制系统，已经基本实现了半自动化的机械化采煤，但是整体的协调控制还需人工干预，自动化程度不高。
人工手动操作误差较大，稍有不慎将可能导致误操作从而引发严重的井下安全事故。
在对采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机等综采设备及其监测和自动化系统进行综合分析调研后，研究了一种综采工作面集中控制系统，能够提高煤炭生产的自动化水平，提高煤矿企业的安全性。
1集中控制系统结构现阶段，大部分煤矿综采工作面的各种综采设备都具备各自独立的控制平台，各个分散的控制平台依托人工配合形成了相互配合、各自独立的控制系统。
综采工作面集中控制系统将原有的分散控制系统整合起来，使得集中控制系统内所有设备的运行信息能够相互融合,综采工作面所有设备在这个控制平台内进行统一调度。
图1为综采工作面集中控制系统结构框图，整个系统结构自上而下可以分为三层：①综采设备层，主要包括采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机和破碎机、带式输送机和摄像头；②综采设备机载控制系统层，对应于综采设备层的设备，机载控制系统指的是采煤机系统、电液系统、三机监测系统、带式输送机监控系统和视频系统；③顺槽计算机控制系统，该系统是位于顺槽的服务器，其功能是对综采设备的状态显示和监测数据处理，并形成一套完整的生产工艺流程。
综采工作面机电设备的管理和维护
综采工作面机电设备的管理和维护摘要：做好综采工作面机电设备的管理和维护工作对于综采工作面管理来说是重中之重。
综采工作面机电设备的管理和维护工作是综采工作的一项重要内容，采用先进的机电设备管理和维护技术，不仅能为煤矿开采创造一个安全、良好的运营环境，还能有效降低机电事故的发生率。
基于此，本文对综采工作面机电设备的管理和维护进行了深入的探讨，以供参阅。
关键词：煤矿，综采工作面，机电设备；管理；维护1综采工作面机电设备的管理和维护的措施1.1加强综采面机电设备的基础管理。
1.1.1推进综采面机电设备从基础管理向精细化管理转变我国煤矿在综采面机电设备的管理方面虽取得一定成就，但还普遍存在一个问题，即管理粗放问题，这在一定程度上影响了我国煤矿综采面机电设备管理工作的健康发展，因此，煤矿综采面机电设备管理理念改革势在必行，必须朝着精细化管理的方向转变和发展。
要实现向精细化管理的转变和发展，则应采取以下两个步骤:第一，对现有的综采面机电设备系统进行全面而细致的分析，而后结合分析后得到的结论，完善煤矿综采面机电设备系统中各部分的管理及协调管理工作；第二，在综采面机电设备正式投入使用之前，应对其进行模拟测试，包括系统各部分的测试，随后采取相应的调试工作，如此方能最大程度的发挥出机电设备最佳的运行效果。
这样可有效实现综采面机电设备从基础管理向精细化管理的转变。
1.1.2严格控制综采面机电设备的采购质量若综采工作面机电设备具有较高的质量，整个综采面机电设备系统也会在实际的运行中获得最佳的效果，所以，在综采面机电设备系统从设计到运行的一系列环节中，煤矿企业相应的管理部门必须保证所采购的综采面机电设备产品具有较高的质量，尤其是要对产品的相关证书进行仔细检查。
此外，在相关机电设备安装之前，应对其进行必要的测试，以便确定其功能和性能参数满足设备设计要求，确保各参数无误之后，才能进行设备的安装工作。
1.2加强对相关工作人员综合素质的培训在综采面的工作过程中，定期的对相关的工作人员进行综合素质的培训，可以有效的提高管理和维护的能力。
矿井综采工作面三机智能化控制研究
矿井综采工作面三机智能化控制研究摘要：随着工业化、信息化技术不断发展，煤矿井下先进的通信技术、控制技术等不断应用，在一定程度提升了矿井综合智能化控制水平。
矿井生产过程中，综采工作面是主要的煤炭开采、运输场所，实现采面内采煤机、刮板输送机以及液压支架合理衔接、配套，是实现煤炭资源高效回采的重要保障。
为此，众多的学者及工程技术人员对综采工作面三机配套问题展开研究，基于智能感知技术构建三机智能控制系统，并对控制系统执行层、感知层、巷道集控和地面监控等进行详细阐述，该智能控制系统综合惯性导航、雷达、里程计以及先进传感器等实现智能协同控制，现场实践也取得较好效果;基于编程思维构建“三机”设备选型与智能控制系统，便于选出适合采面现场情况的成套设备，为采面三机配套选型提供一定指导。
本文主要分析矿井综采工作面三机智能化控制。
关键词：煤炭开采；综采设备；智能化控制；惯性导航引言构建智能化矿井是实现煤炭高效开采、减少井下工作人员数量的主要途径之一，而综采工作面是矿井主要生产场所，实现综采工作面三机智能化控制是智能化矿井建设的主要内容。
由于传统的综采工作面各设备受控制方式、通信方式等因素制约，无法实现集中智能化控制，为此文中构建的三机智能化控制系统采用无线基站、光纤通信等方式实现信息交互，通过采用先进的惯性导航系统、传感器检测技术等实现三机设备智能化控制。
1、自动化综采联控系统为了满足煤矿井下智能化联动运行控制的需求，就要实现对井下综采环境、综采设备、支护设备、运输设备运行状态的在线监测和分析，根据分析结果实现对各设备运行情况的智能调控，因此结合井下各设备的运行特性和连续化综采作业需求。
该自动化综采联控系统的分布主要包括地面、井下巷道和采场三个部分。
地面部分是指移动终端设备群，主要包括了数据服务器、调度控制中心和集团控制网络，主要是用于显示井下综采设备的联动运行状态，同时在紧急情况下可以实施远程越级控制，提高井下综采作业的安全性。
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煤矿井下综采工作面机电设备集中控制系统研究
(贵州文家坝矿业有限公司)
摘要：
本文首先叙述了综采工作面集中控制系统的基本情况，结合煤矿综采工作面机电设备集中控制系统的结构，分析了煤矿综采工作面机电设备集中控制系统的功能。
关键词：煤矿；综采工作面；机电设备；集中控制系统
1、引言
我国属于煤炭资源储量大国，随着我国经济形势的转变，能源需求强度和增长速度下降，煤炭需求量也随之放缓，但是煤炭仍是我国的主导能源，煤炭需求量依然会呈现增长的趋势，但是大部分综采设备智能化程度低，目前还依靠人工手动进行控制，严重制约煤炭产量的提升和煤矿企业的安全生产，基于此情况，要开发综采工作面集中控制系统，实现综采工作面机电设备的联动和设备之间的协同能力，促进煤炭工业走向少人或无人的自动化控制方向。
2、综采工作面集中控制系统概述
综采工作面集中控制系统的基础是系统的监测，关键是通讯，核心是控制，只有对煤矿井下综采工作面进行实时监测，才可以在此基础上进行其他功能的扩展，要实现综采工作面集中控制系统的实时监测，必须要建立煤矿井下综采工作面集中控制系统平台到综采机电设备之间稳定的通讯网络，最后才可以对监测到的数据进行分析和处理，达到各机电设备之间的协同，综采工作面集中控制系统的设计需要满足实时性、稳定性、可视化、数据可存储、系统可扩展和通用性以及安全性的特点。
3、煤矿综采工作面机电设备集中控制系统的结构
综采工作面机电设备集中控制系统是将处理技术、人工智能技术和通讯技术融为一体，实时采集综采工作面机电设备的工况运行参数，并上传到控制机内进行数据的处理和分析，最后得出控制命令，下发到各机电设备机载控制中。
整个综采工作面构成一个分散控制系统，通过构建各设备协同运转的控制平台，将各设备之间有效的衔接起来，使工作面达到自动化的目的，该控制平台采集所有综采设备的运行工况信息，然后进行信息的融合分析从而协调不同设备按照一定的生产工艺流程进行有序的动作，综采工作面机电设备集中控制系统采用3层网络结构，从上到下依次为综采设备层、综采设备机载控制系统层和顺槽计算机控制系统。
为了使上下系统之间的通讯得到保证，采用TCP/IP通讯方式，这种方式PLC和工控机都支持，中间加入交换机对各设备之间的控制器进行网络分配，综采工作面机电设备集中控制系统结构如下图所示。
图1 综采工作面机电设备集中控制系统结构
4、煤矿综采工作面机电设备集中控制系统功能分析
煤矿综采工作面机电设备集中控制系统分为就地控制和远程控制两种模式，远程控制模式又分为全自动控制、半自动控制和手动控制。
远程监测是该系统的基本功能，是实现综采各设备之间协同控制的基础，可以实时监测采煤机的位移、滚筒的高度、液压支架的前立柱压力、运输设备的电机电流、胶带运输机的堆煤、打滑、跑偏和冒烟等参数信息，通过摄像头实时查看工作面设备的运行状态，操作人员在顺槽控制平台就可以完成工作面设备的运行状态。
由于操作规程规定，为检修人员的安全考虑，综采设备在检修状态时不允许远程控制设备，在此状态下采用就地控制模式，解除对综采设备进行远程控制功能，将对设备的操作控制权下放到设备机载控
制器上，煤矿井下综采工作面集中控制系统只对设备进行远程监测，在设备出现故障时，通知工作人员在现场对综采设备进行操作，这样可以保障煤矿井下的正常作业。
远程控制模式是煤矿井下综采工作面集中控制系统的核心，可以实现井下作业的少人化和无人化，根据综采作业的实际情况选择不同的远程控制方式，控制方式分为手动控制、半自动控制和全自动控制，在工作面煤层机构变化幅度比较大的情况下不适合一刀切的方式时，采用人工手动控制方式，通过顺槽控制中心的操作人员接受到现场视频信息情况，结合现场实际情况和自身的实际经验进行远程点的操作，组织采煤机和和液压支架的配合，从而可以有序的完成采煤作业。
采用这种方式不仅降低了工人的劳动强度还保障了工人的安全。
半自动控制方式是实现井下工作面全自动运行的基础，按照井下工作面的煤流工艺、保护工艺和控制工艺，结合设备的实际情况，自动协调各设备之间的联动关系，使整个工作面在一定范围内实现自动化的连续作业，半自动功能主要包含综采设备的一键启停控制、采煤机自动换向、采煤机的调速控制、滚筒的高度控制和视频的跟机切换等功能。
全自动控制方式是煤矿井下综采工作面集中控制系统的最高控制目标，切换到全自动控制模式时，综采设备在进行作业的过程中，从综采设备的启动到综采工作面的连续作业再到综采设备的停止，都不需要人员的参与，煤矿井下综采工作面集中控制系统是自动完成的。
5、结语
本文主要讨论了煤矿井下综采工作面集中控制系统的结构和功能分析，采用集中控制系统后扭转了传统模式下的单级设备自动化控制办法，使综采工作面的设备协同发展，大大提高了井下工作的生产效率，减少了工人的劳动强度，提升了煤矿井下工作的安全性。
参考文献
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设备工程, 2012(2):39-41.
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