智能化綜采工作面遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

申子強(qiáng)

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)柳灣煤礦，山西 孝義 032300）

1 智能化綜采工作面遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)概況

智能化綜采工作面遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)由液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、乳化液泵、反沖洗過濾裝置、智能化控制系統(tǒng)(包含順槽及地面集控中心、電液控系統(tǒng))、通訊網(wǎng)關(guān)設(shè)備、地面設(shè)備以及饋電開關(guān)組成。

2 控制模式

自動(dòng)化集中控制系統(tǒng)分三種模式進(jìn)行控制，分別是自動(dòng)控制模式、遠(yuǎn)控模式及檢修控制模式。這三種模式轉(zhuǎn)換是通過集控中心總控區(qū)三功能旋鈕開關(guān)進(jìn)行。工作面割煤、支護(hù)、運(yùn)輸所涉及到的設(shè)備及破碎機(jī)、反沖洗過濾器系統(tǒng)可在集控中心分別進(jìn)行自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制及本地控制。

2.1 檢修模式

檢修模式是滿足工作面操作控制的一種特殊模式，當(dāng)工作面出現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造、頂板破碎、機(jī)頭上翹、設(shè)備故障、檢修及端頭架、超前架、自移機(jī)尾拉移、轉(zhuǎn)載機(jī)拉移受阻、工作面檢修等情況時(shí)，自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)控?zé)o法滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要而采取的一種操作模式，該模式下設(shè)備不接受遠(yuǎn)控和自動(dòng)控制。

2.2 遠(yuǎn)控模式

遠(yuǎn)控模式主要滿足采煤機(jī)和支架的操作，當(dāng)工作面某個(gè)工藝段出現(xiàn)暫時(shí)性頂?shù)装宀黄?、采高超高、采高變低和推溜受阻等情況時(shí)，自動(dòng)化無法滿足現(xiàn)場(chǎng)需要而采取的一種控制模式。

2.3 自動(dòng)模式

自動(dòng)控制模式是本工作面常態(tài)化控制模式，當(dāng)各工種人員接班后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)巡查，設(shè)備完好且不存在本地模式和遠(yuǎn)控模式所述的特殊情況，經(jīng)兩長(zhǎng)三員確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)無其他隱患，所采取的一種控制模式。

自動(dòng)化模式可對(duì)各系統(tǒng)分別單獨(dú)設(shè)置自動(dòng)模式。

該模式下整個(gè)系統(tǒng)具備“一鍵”啟停功能。

該模式下系統(tǒng)自動(dòng)完成設(shè)備層面的啟動(dòng)條件判斷、啟動(dòng)邏輯控制、停止條件判定、停止邏輯控制和意外情況造成的順序停止。

2.4 人工干預(yù)

人工干預(yù)分為兩類，一是操作人員在順槽集控中心根據(jù)視頻監(jiān)視和信息監(jiān)控對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程干預(yù)操作。二是操作人員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接干預(yù)，稱為現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)。

現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)、遠(yuǎn)程人工干預(yù)和自動(dòng)控制之間具有互鎖性，現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)的過程中相同內(nèi)容不接受遠(yuǎn)程干預(yù)和自動(dòng)控制。正在接受自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程人工干預(yù)的設(shè)備一旦接到現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)的指令，將放棄自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程人工干預(yù)相關(guān)控制指令，直接執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)的指令。

3 地面及順槽集中控制

順槽集控中心設(shè)在材料巷設(shè)備列車處。用于工作面生產(chǎn)系統(tǒng)的“自動(dòng)化”控制模式。

3.1 自動(dòng)控制模式

將全機(jī)械采礦控制系統(tǒng)設(shè)置為“自動(dòng)”工作模式，并通過“一鍵”啟動(dòng)-停止按鈕啟動(dòng)工作面上的全機(jī)械采礦設(shè)備。

1）啟動(dòng)順序：從泵站啟動(dòng)→皮帶輸送機(jī)→破碎機(jī)→輸送機(jī)→刮板輸送機(jī)→按照自動(dòng)采煤機(jī)控制程序啟動(dòng)液壓支架→啟動(dòng)采煤機(jī)（動(dòng)力傳遞）→啟動(dòng)采煤機(jī)內(nèi)存切割程序，自動(dòng)啟動(dòng)。

2）操作過程：通過集中控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)控全機(jī)械采礦設(shè)備的運(yùn)行狀況。如果設(shè)備在運(yùn)行過程中不正常，則應(yīng)使用手動(dòng)干預(yù)來遠(yuǎn)程干擾設(shè)備。

3）停止順序：停止切割→停止液壓支撐→刮板輸送機(jī)→輸送機(jī)→破碎機(jī)→帶式輸送機(jī)→泵站，自動(dòng)停止。

4）緊急停止：按下“緊急停止”按鈕立即停止所有設(shè)備。

5）子系統(tǒng)自動(dòng)化控制模式：自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置為“單機(jī)”工作模式，并且可以單獨(dú)組織全機(jī)械采礦設(shè)備的自動(dòng)控制。

3.2 液壓支架遠(yuǎn)程控制

1）電動(dòng)液壓計(jì)算機(jī)的主屏幕用作主屏幕，工作面上的視頻屏幕為幫助模式，液壓支架的遠(yuǎn)程控制通過遠(yuǎn)程控制臺(tái)完成。

2）遠(yuǎn)程控制功能包括液壓支撐，順序?qū)R，縮小，拉動(dòng)和提升。

3）液壓和機(jī)械支撐的自動(dòng)啟動(dòng)和停止控制。

4）延遲不得超過200 ms。

5）控制臺(tái)的遠(yuǎn)程操作采用控制臺(tái)的安全操作。

3.3 采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制

1）與采煤機(jī)主機(jī)系統(tǒng)和面對(duì)的視頻兼容，可以通過運(yùn)行采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制臺(tái)來檢測(cè)采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制。

2）遠(yuǎn)程控制功能包括升高，降低，向左，向右拉動(dòng)和停止緊急采煤機(jī)滾筒等動(dòng)作。

3）剪切/剪切記憶剪切被激活/操作。

4）延遲延遲不超過200 ms。

3.4 工作面輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、膠帶輸送機(jī)集中自動(dòng)化控制

1）啟動(dòng)和停止設(shè)備的操作。 釋放互鎖系統(tǒng)后，可以遠(yuǎn)程自動(dòng)控制刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)，破碎機(jī)和皮帶輸送機(jī)。

2）啟動(dòng)功能，啟動(dòng)順序如下：皮帶輸送機(jī)→破碎機(jī)→輸送機(jī)→刮板輸送機(jī)→碳采煤機(jī)。

3）順序停機(jī)功能，順序停機(jī)如下：采煤機(jī)→刮板輸送機(jī)→輸送機(jī)→破碎機(jī)→帶式輸送機(jī)。

4）具有急停鎖定功能。

5）具有完善的通訊設(shè)備。

3.5 故障診斷功能

1）采煤機(jī)故障診斷：通訊故障，運(yùn)轉(zhuǎn)率，位置錯(cuò)誤等切刀。

2）修復(fù)液壓支架錯(cuò)誤：診斷智能設(shè)備的智能，包括程序丟失，參數(shù)錯(cuò)誤，輸入錯(cuò)誤，輸出錯(cuò)誤，通訊錯(cuò)誤，人機(jī)通訊錯(cuò)誤以及安全操作中的設(shè)備故障等。收集數(shù)據(jù)錯(cuò)誤診斷，過度警報(bào)，特定值警報(bào)等。

3）輸送機(jī)故障報(bào)警：檢測(cè)每個(gè)輸送機(jī)減速器和設(shè)備電機(jī)的溫度，壓力，流量，輸送，速度等參數(shù)，并對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析和處理，以了解運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，報(bào)警和輸送同時(shí)，對(duì)輸送機(jī)，加料機(jī)，破碎機(jī)和乳化液泵站的集中順序啟動(dòng)和停止控制，以及工作臺(tái)上的語音監(jiān)控和對(duì)講功能。

3.6 工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)

在工作面每3個(gè)支架安裝一臺(tái)礦用本安型云臺(tái)攝像儀-KBA12（A），共安裝40臺(tái)。運(yùn)輸巷刮板輸送機(jī)機(jī)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭、除鐵器處、膠帶輸送機(jī)機(jī)頭、溜煤嘴下各安裝一個(gè)礦用本安型云臺(tái)攝像儀-KBA12（A），共安裝5臺(tái)。

4 安全規(guī)定

1）液壓支架控制器在使用前,必須認(rèn)真閱讀產(chǎn)品的使用說明書和有關(guān)資料,按照規(guī)定及說明進(jìn)行安裝使用。另外,還應(yīng)認(rèn)真閱讀與控制器相連接的其他設(shè)備的使用說明書,熟悉并掌握整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù),掌握控制器與其他設(shè)備的相互配接要求。要認(rèn)真檢查各設(shè)備的技術(shù)參數(shù)是否與各自的使用說明書和本系統(tǒng)使用說明書要求一致?？刂破髦辉试S經(jīng)過培訓(xùn)合格、熟悉產(chǎn)品性能和使用方法并取得崗位操作證的專人操作。

2）控制系統(tǒng)設(shè)置的所有口令（密碼）只限相關(guān)專人掌握和使用,對(duì)其他無關(guān)人員保密?？刂茀?shù)的置入和修改由專人負(fù)責(zé),其他人員不得擅自使用口令和介入?yún)?shù)的操作。

3）員工將長(zhǎng)時(shí)間待在架子上的支架應(yīng)鎖定到位（電鎖定）。如果有人要在支架上工作，則除了要進(jìn)行電氣鎖定外，還必須關(guān)閉框架和相鄰框架的截止閥，以防止不正確的操作直接導(dǎo)致液壓系統(tǒng)。

4）在工作臺(tái)設(shè)備上作業(yè)時(shí)，人員必須通過繼續(xù)“鎖定”按鈕將其鎖定在工作空間內(nèi)（采煤機(jī)為全長(zhǎng)，或至少5個(gè)）來鎖定工作臺(tái)。

5）支架處于自動(dòng)化控制功能的動(dòng)作時(shí)，如必須停止某一支架的動(dòng)作，可按該架控制器的“急?！被颉伴]鎖”按鈕。

6）在拆卸電纜及設(shè)備時(shí)，任何插頭、接頭、接口都要做保護(hù)處理，以防雜物浸入接口。

7）如果在工作表面上出現(xiàn)緊急情況或由于工作要求而導(dǎo)致緊急情況，則應(yīng)停止支撐，并應(yīng)禁用自動(dòng)控制功能，并應(yīng)及時(shí)按下“緊急停止”按鈕。在緊急停車狀態(tài)未解除的情況下，如果需要轉(zhuǎn)移單獨(dú)的支撐，則可以使用手動(dòng)液壓操作，但操作員必須確保該操作不會(huì)危害他人自身的安全和保障。

8）如果在工作場(chǎng)所使用控制器操作支架，則操作員應(yīng)注意聲音警告以及支架控制器發(fā)出的亮管和液晶顯示信息。他們應(yīng)該熟悉定義和相關(guān)法律，并正確判斷和觀察支架的動(dòng)態(tài)，以確保人員安全。在自動(dòng)下降，移動(dòng)和上升動(dòng)作的警告時(shí)間內(nèi)，可以通過根據(jù)工作表面的特定條件調(diào)整參數(shù)來確定適當(dāng)?shù)牧?。?yán)禁人員在操作過程中保留或傳遞支持。必須確保系統(tǒng)中設(shè)備之間的連接牢固可靠。

5 結(jié)語

我國(guó)是煤炭生產(chǎn)大國(guó)，要將有限的煤炭資源高產(chǎn)高效的采出并合理利用，離不來智能化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的使用，我們要在對(duì)系統(tǒng)的使用過程中積極的面對(duì)系統(tǒng)存在的問題，并將問題反饋給研發(fā)單位加以解決，以此來促進(jìn)智能化開采的發(fā)展。