煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

張萬福

（大運(yùn)華盛南溝煤業(yè) 山西省寧武縣 036700）

根據(jù)勘測結(jié)果表明，我國煤炭資源大約為6769 億噸，其中81%為中厚煤層，19%為薄煤層。目前，煤炭仍屬于我國的主要能源之一，在能源消費(fèi)總量中所占的比重約為69%左右。在國內(nèi)整體能源體系中，煤炭的主體地位在很長一段時間內(nèi)不會改變，因此煤炭工業(yè)的發(fā)展程度與國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展息息相關(guān)，煤炭工業(yè)在整體經(jīng)濟(jì)體系中的戰(zhàn)略地位尤為重要。20世紀(jì)50年代，國內(nèi)開始引進(jìn)先進(jìn)的礦山機(jī)械技術(shù)用于煤炭開采，這使得礦山機(jī)械技術(shù)得到了極大的發(fā)展，但在實(shí)踐過程中也存在這樣或那樣的問題，如精度問題、工作性能問題、可靠性問題、穩(wěn)定性問題、科技含量問題等，仍有待于進(jìn)一步發(fā)展和革新[1]。煤礦綜采工作面主要涉及三個部分，即采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)。在采煤過程中，綜采工作面的各種設(shè)備需要不斷的推移，一方面需要保證綜采工作面少人化控制，一方面需要實(shí)現(xiàn)綜采工作面各類設(shè)備的有序、協(xié)調(diào)控制。因煤礦綜采工作面的實(shí)際工作環(huán)境復(fù)雜多變，各類設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時面臨較大的沖擊載荷，易發(fā)生故障，甚至導(dǎo)致整個煤礦綜采工作面系統(tǒng)的癱瘓[2]。為了更好解決上述問題，構(gòu)建煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)，研究煤礦綜采工作面設(shè)備的有效控制策略，對于提高煤礦綜采工作面的生產(chǎn)率，提高煤礦綜采工作面綜采設(shè)備之間的協(xié)調(diào)性，提高煤礦綜采工作面的自動化程度具有重要的意義。

1 煤礦綜采工作面的系統(tǒng)分析

1.1 煤礦綜采工作面的發(fā)展簡述

縱觀煤炭工業(yè)的發(fā)展歷程，煤炭的開采大致經(jīng)歷4 個重要的階段，第一階段是人力開采，第二階段是炮采，第三階段是普通機(jī)械化開采，第四階段是綜合機(jī)械化開采?，F(xiàn)階段煤炭開采正逐步朝著智能化、自動化的方向邁進(jìn)。煤礦開采技術(shù)逐步步入綜采自動化和綜采智能化的階段，智慧礦山、無人化開采技術(shù)得到了迅速發(fā)展，自動化、信息化在煤礦綜采工作面中得到了充分的應(yīng)用，目前國內(nèi)已有多個煤炭綜采工作面實(shí)現(xiàn)了自動化開采，極大提升了煤礦綜采工作面的作業(yè)效率。

1.2 煤礦綜采工作面的構(gòu)成分析

1.2.1 礦綜采工作面的總體構(gòu)成情況

煤礦綜采工作面主要包含三個部分，其一為采煤機(jī)，其二為液壓支架，其三為刮板輸送機(jī)，也被稱為“三機(jī)”，煤礦綜采工作面的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。在煤礦綜采工作面中從采煤機(jī)主要負(fù)責(zé)對煤炭進(jìn)行切割，刮板輸送機(jī)主要負(fù)責(zé)將采煤機(jī)切割下來的煤炭輸送至轉(zhuǎn)載機(jī)，而后經(jīng)由皮帶輸送機(jī)將煤炭輸送至轉(zhuǎn)場出，再由其他設(shè)備經(jīng)由多道工序最終將煤炭運(yùn)送至地面[3]。煤礦綜采工作面中的液壓支架、端頭支架，其作用主要在于為綜采工作面提供支護(hù)，防止煤礦綜采工作面頂部出現(xiàn)坍塌情況，更好保障煤礦綜采工作面的人身安全及設(shè)備安全[4]。泵站主要為執(zhí)行器提供動力來源，如油缸、馬達(dá)等執(zhí)行器均需要依靠泵站為其提供動能。配電箱、變電站則可以為煤礦綜采工作面的設(shè)備提供電力保障。牽引矯車能夠在煤礦綜采工作面出現(xiàn)較大傾角時預(yù)防采煤機(jī)的下滑，更好保障設(shè)備工作安全。集中控制臺則能夠操作煤礦綜采工作面現(xiàn)場的各種設(shè)備，確保采煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)等各項(xiàng)工作任務(wù)有序進(jìn)行[5]。煤礦綜采工作面工作示意圖如圖2所示。

圖1：煤礦綜采工作面的總體結(jié)構(gòu)

圖2：煤礦綜采工作面工作示意圖

1.2.2 煤礦綜采工作面的具體構(gòu)成分析

1.2.2.1 采煤機(jī)

具體來說，煤礦綜采工作面的采煤機(jī)也包含3 個部分，分別是牽引部、切割部、電氣部。采煤機(jī)示意圖如圖3所示。采煤機(jī)的牽引部主要負(fù)責(zé)帶動設(shè)備沿著滑軌進(jìn)行移動，是采煤機(jī)的重要組成部分。在煤礦綜采工作面工作實(shí)踐中，采煤機(jī)牽引部承擔(dān)著調(diào)整設(shè)備位置的任務(wù)，基于牽引部動力的輸出可以保障設(shè)備沿著工作面自如移動，靈活地開展煤礦綜采工作面的采煤任務(wù)[6]。根據(jù)煤礦綜采工作面牽引部牽引機(jī)構(gòu)形式的不同，可將牽引機(jī)具體分為3 種，即鏈輪鏈軌式牽引機(jī)、齒輪銷排式牽引機(jī)、銷輪齒軌式牽引機(jī)；根據(jù)煤礦綜采工作面牽引部牽引傳動形式的不同，可將牽引方式具體分為3 種，即機(jī)械牽引、液壓牽引、電動牽引[7]。其中機(jī)械牽引對于煤礦煤層條件的適應(yīng)性較差，難以實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，但具有制造簡單、運(yùn)行可靠性較好、結(jié)構(gòu)較為緊湊、便于檢修和維護(hù)等優(yōu)勢；液壓牽引相較于機(jī)械牽引更容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速和方向轉(zhuǎn)換，操作上更為便捷，并具有體積較小、扭矩較大、穩(wěn)定性較好等優(yōu)勢，現(xiàn)階段已得到了十分廣泛的應(yīng)用；電動牽引的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡潔、重量較輕、運(yùn)行過程中穩(wěn)定性較好，其主要依靠電機(jī)的調(diào)速實(shí)現(xiàn)對牽引速度的無極調(diào)節(jié)[8]。

圖3：采煤機(jī)示意圖

采煤機(jī)的切割部主要負(fù)責(zé)通過減速機(jī)實(shí)現(xiàn)電力動力的減速，并將動力傳遞至切割滾筒，滾筒旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對煤炭的切割，滾筒上的螺旋葉片則負(fù)責(zé)將切割下來的煤炭輸送至綜采工作面的刮板輸送機(jī)。切割部主要包含5 個部分，第一是傳動裝置，第二是滾筒調(diào)高裝置，第三是搖臂，第四是滾筒，第五是擋煤板[9]。其中傳動裝置能夠?qū)⒉擅簷C(jī)電機(jī)動力傳送至滾筒，為滾筒的運(yùn)行提供所需要的扭矩、速度等，同時也能夠滿足滾筒調(diào)節(jié)自身高度的要求，確保滾筒以合適的高度處于適宜的工作位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切割操作。滾筒調(diào)高裝置屬于一套獨(dú)立的輔助液壓系統(tǒng)，其作用在于對滾筒的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體由4 個部分構(gòu)成，及先導(dǎo)控制閥、主方向閥、液壓缸、調(diào)高機(jī)構(gòu)，其中先導(dǎo)控制閥主要負(fù)責(zé)對先導(dǎo)油液的控制進(jìn)而帶動主方向閥的換向，主方向閥主要負(fù)責(zé)對油液流動方向進(jìn)行切換，液壓缸主要負(fù)責(zé)伸縮動作的驅(qū)動進(jìn)而帶動搖臂的運(yùn)動，在搖臂等調(diào)高機(jī)構(gòu)的運(yùn)動狀態(tài)下即可實(shí)現(xiàn)了滾筒的調(diào)高功能[10]。滾筒是采煤機(jī)切割機(jī)構(gòu)的重要組成部分，主要負(fù)責(zé)從煤層將煤炭切割下來，并將切割下來的煤炭輸送至輸送帶。

1.2.2.2 液壓支架

液壓支架在煤礦綜采工作面中主要負(fù)責(zé)承受頂板演示的載荷，液壓支架的頂梁與頂板直接接觸，液壓支架的前梁、護(hù)幫千斤頂承擔(dān)著對煤礦綜采工作面作業(yè)空間的防護(hù)功能，液壓支架的立柱油缸負(fù)責(zé)承受支架上部的重量及來自于頂部的壓力[11]。根據(jù)煤礦綜采工作面巷道情況與煤層的具體情況可對液壓支架的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，千斤頂與互移框架的推動可以實(shí)現(xiàn)對刮板輸送機(jī)的推移，并實(shí)現(xiàn)液壓支架的自移動。液壓支架的掩護(hù)梁主要用來防護(hù)綜采工作面空間內(nèi)矸石涌入，同時還能夠承受來自于頂板的水平推力。

1.2.2.3 刮板輸送機(jī)

煤礦綜采工作面的刮板輸送機(jī)可分為機(jī)頭部、機(jī)身部、機(jī)尾部，具體由5 個部分組成，第一是傳動裝置，第二是刮板鏈，第三是溜槽，第四是推移裝置，第五是緊鏈裝置[12]。刮板輸送機(jī)由電動機(jī)驅(qū)動，經(jīng)聯(lián)軸節(jié)、減速器等裝置驅(qū)動鏈輪的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動刮板鏈和刮板實(shí)現(xiàn)循環(huán)地、連續(xù)地運(yùn)轉(zhuǎn)，刮板輸送機(jī)主要負(fù)責(zé)將采煤機(jī)切割下來的煤炭輸送至制定的地點(diǎn)并對煤炭進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。刮板輸送機(jī)示意圖見圖4。

圖4：刮板輸送機(jī)示意圖

其中傳動裝置包含電動機(jī)與減速器等，電動機(jī)負(fù)責(zé)刮板輸送機(jī)的動能供給，基于減速器可實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)的降速增扭，借助傳動軸對動力進(jìn)一步傳送可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動—直線運(yùn)動的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而驅(qū)動刮板鏈的運(yùn)動。

刮板鏈?zhǔn)枪伟遢斔蜋C(jī)的牽引機(jī)構(gòu)與推移機(jī)構(gòu)，通過齒輪的旋轉(zhuǎn)可以帶動一節(jié)節(jié)圓環(huán)鏈沿著工作面進(jìn)行直線運(yùn)動，圓環(huán)鏈的每一固定距離之間均安裝刮板，在閉式圓環(huán)鏈的帶動下可驅(qū)動刮板推動煤炭的移動和轉(zhuǎn)運(yùn)。

溜槽的作用在于為刮板輸送機(jī)的牽引鏈提供導(dǎo)向，并支撐刮板輸送機(jī)所運(yùn)輸?shù)拿禾?，在?shí)際煤礦綜采工作面的作業(yè)過程中，為了擴(kuò)充刮板運(yùn)輸機(jī)的裝載容量，在溜槽的兩側(cè)均配置了擋板以避免煤炭輸送轉(zhuǎn)運(yùn)過程中掉落，擋板也可以作為煤礦綜采工作面電纜鋪設(shè)、采煤機(jī)導(dǎo)向管及各種管道的重要載體。

推移裝置主要負(fù)責(zé)為刮板輸送機(jī)提供推力，在煤礦綜采工作面移動時，推移裝置能夠跟隨工作面將刮板輸送機(jī)送至適宜的位置。值得注意的是，推移裝置自身并沒有動力源，其功能的實(shí)現(xiàn)需要借助液壓支架的千斤頂。因此實(shí)際上液壓支架上均會預(yù)留連接刮板輸送機(jī)推移裝置的接口，實(shí)現(xiàn)兩者之間的快速安裝和連接。

在刮板輸送機(jī)中，緊鏈裝置主要負(fù)責(zé)為刮板鏈時刻保持適宜的張緊力，基于緊鏈裝置可避免刮板輸送機(jī)刮板鏈出現(xiàn)松動而加劇設(shè)備的磨損等情況，避免造成機(jī)械干涉，更好保障煤炭輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)的連續(xù)性和可靠性。

2 國內(nèi)外煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)分析

煤礦綜采工作面自動化水平的提升是國內(nèi)外煤礦開采領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外煤礦機(jī)械裝備的制造企業(yè)、供應(yīng)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、煤礦等均對綜采工作面自動化開展了深入的研究。綜采工作面自動化系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展中，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 采煤機(jī)自動化控制系統(tǒng)

采煤機(jī)是煤礦綜采工作面生產(chǎn)割煤的關(guān)鍵設(shè)備，采煤機(jī)運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)問題將帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。國外關(guān)于采煤機(jī)自動化控制系統(tǒng)的研究研究中，德國艾柯夫公司生產(chǎn)的采煤機(jī)自動化控制系統(tǒng)備受關(guān)注，該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)記憶割煤、自動調(diào)高滾筒、過載保護(hù)等較為基礎(chǔ)的功能，還增加了紅外攝像、防機(jī)械碰撞、煤巖識別、煤層分層檢測等多項(xiàng)功能[13]。國內(nèi)關(guān)于采煤機(jī)自動化控制系統(tǒng)也開展了較為深入的研究，在采煤機(jī)遠(yuǎn)程自動化控制、記憶割煤等方面進(jìn)行了大量的研究并取得了一些成果，但滾筒自動調(diào)高與采煤機(jī)工作穩(wěn)定性的自動化控制方面仍需進(jìn)一步開展技術(shù)攻關(guān)。在煤礦綜采工作面中，采煤機(jī)是運(yùn)動的，也是煤炭開采流程中的最前序設(shè)備，采煤機(jī)與綜采工作面其他設(shè)備的關(guān)聯(lián)性直接影響煤炭開采的實(shí)際產(chǎn)量與實(shí)際效率。未來關(guān)于采煤機(jī)自動化控制系統(tǒng)的研究，應(yīng)從運(yùn)輸設(shè)備負(fù)荷、支護(hù)設(shè)備跟機(jī)速度等方面進(jìn)行強(qiáng)化，以實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)運(yùn)行速度的自動化調(diào)節(jié)，并確保采煤機(jī)能夠根據(jù)地質(zhì)條件實(shí)現(xiàn)滾動高度調(diào)整的自動化。

2.2 液壓支架自動化控制系統(tǒng)

目前國外液壓支架自動化控制系統(tǒng)相對成熟，尤其是西方發(fā)達(dá)國家，在液壓支架電液自動化控制系統(tǒng)方面取得了十分顯著的成果，液壓支架電液控制系統(tǒng)產(chǎn)品的應(yīng)用十分廣泛。液壓支架自動化控制系統(tǒng)自動化水平方面，不僅實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自動化、跟機(jī)自動化，還實(shí)現(xiàn)了成組設(shè)備的自動化控制及支架姿態(tài)的自動化監(jiān)測與自動化控制。近年來，國內(nèi)也十分關(guān)注液壓支架自動化控制系統(tǒng)自主知識產(chǎn)權(quán)的研發(fā)，伴隨煤炭經(jīng)濟(jì)形勢的不斷發(fā)展，很多煤機(jī)設(shè)備研發(fā)供應(yīng)企業(yè)開始了綜采設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程的推進(jìn)，隨即帶動了液壓支架自動化控制系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，尤其是在液壓支架電液控制系統(tǒng)方面，鄭煤機(jī)、四川神坤等產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了煤礦井下全工作面的應(yīng)用。

2.3 綜采工作面運(yùn)輸自動化控制系統(tǒng)

在煤炭綜采工作面，美國、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家紛紛借助先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、電液控制的液壓支架、大功率電牽引的采煤機(jī)、可實(shí)現(xiàn)軟啟動的刮板輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)了綜采工作面三機(jī)的自動化控制，同時實(shí)現(xiàn)了煤礦綜采工作面井下環(huán)境安全信息的實(shí)時自動化監(jiān)測及自動化控制。關(guān)于煤礦綜采工作面運(yùn)輸自動化控制系統(tǒng)系統(tǒng)，國內(nèi)煤礦運(yùn)輸設(shè)備企業(yè)也相繼開展了一些研究和實(shí)驗(yàn)，目前已基本實(shí)現(xiàn)減速器與電動機(jī)溫度的自動化監(jiān)測、變頻電機(jī)的軟啟動、綜采工作面三機(jī)的順序邏輯控制、運(yùn)輸機(jī)鏈條張力自動化監(jiān)測與控制、自動化調(diào)速運(yùn)行、皮帶機(jī)尾推移自動化控制等多項(xiàng)功能[14]。

2.4 自動化煤礦綜采工作面

隨著科技的迅速發(fā)展與煤炭開采生產(chǎn)實(shí)際需求的不斷變化，國外煤機(jī)制造企業(yè)已經(jīng)不再局限于研究煤礦綜采工作面獨(dú)立設(shè)備的自動化系統(tǒng)了，而是積極探索煤礦綜采工作面全面自動化技術(shù)，并在自動化信息集成技術(shù)方面開展了較為深入的研究。就當(dāng)前形勢來看，美國、澳大利亞等西方發(fā)達(dá)國家在煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)方面仍走在前端，并逐步實(shí)現(xiàn)了煤礦綜采工作面采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)的自動化運(yùn)行，使自動化采煤成為可能。與此同時，DBT、JOY 等國際綜采設(shè)備高端供應(yīng)企業(yè)能夠提供煤礦綜采工作面的成套綜采設(shè)備，并具備相對獨(dú)立且完善的綜采工作面自動化控制體系。在西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有越來越多的煤礦綜采工作面安裝了成套綜采設(shè)備并配置綜采自動化控制體系。關(guān)于自動化煤礦綜采工作面國內(nèi)企業(yè)始終在積極探索，在綜采工作面自動化控制技術(shù)方面進(jìn)行了多維度、多元化的嘗試，取得了有效成果。但多數(shù)處于試驗(yàn)階段，自動化煤礦綜采工作面的常態(tài)化應(yīng)用仍舊需要一定時間?，F(xiàn)階段，國內(nèi)煤礦綜采工作面的綜采裝備控制系統(tǒng)均由設(shè)備供應(yīng)商提供，各種控制系統(tǒng)的軟件協(xié)議、接口、冗余功能等難以實(shí)現(xiàn)集中整合與集中控制，各個設(shè)備之間難以進(jìn)行有效的信息交互，設(shè)備之間的協(xié)同合作也成為一大難題。當(dāng)前，煤礦綜采工作面已經(jīng)對設(shè)備運(yùn)行情況、設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)控提出了更高的要求，單機(jī)設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)難以滿足整個綜采工作面的生產(chǎn)需求。未來，煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的深入研究勢在必行，實(shí)現(xiàn)整個綜采工作面的自動化控制和智能化開采也是未來研究的重點(diǎn)方向。

3 煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)建研究

煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)建需要結(jié)合采礦現(xiàn)場的作業(yè)需求，結(jié)合實(shí)際煤礦綜采工作面的工況特點(diǎn)以及現(xiàn)有科技水平，基于系統(tǒng)功能要素對煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)整體架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，并指導(dǎo)煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)關(guān)鍵子系統(tǒng)的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)煤礦綜采工作面各個子系統(tǒng)的集成和監(jiān)控，最終實(shí)現(xiàn)煤礦綜采工作面的整體集中控制。煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖5所示。

圖5：煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)架構(gòu)圖

該煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)包含控制中心、水分控制系統(tǒng)、煤機(jī)位置測量系統(tǒng)、液壓支架電液控制系統(tǒng)、煤巖界面識別及煤層特片追蹤系統(tǒng)、采煤機(jī)控制系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、溜坡控制系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)，基于上述技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的多種功能。具體功能如下：

（1）具備煤礦綜采工作面的集中監(jiān)控功能，能夠獲取煤礦綜采工作面的監(jiān)測畫面；

（2）具備支架自動跟機(jī)功能，可實(shí)現(xiàn)中部跟機(jī)的常態(tài)化使用以及端頭斜切的特定條件使用。

（3）具備制劑遠(yuǎn)程控制功能，可通過控制中心實(shí)現(xiàn)對支架的開解鎖與執(zhí)行動作。

（4）具有遠(yuǎn)程移架功能，在支架自動跟機(jī)時可獲取支架的移架狀態(tài)視頻。

（5）具備采煤機(jī)記憶截割功能，可就地或遠(yuǎn)程狀態(tài)下啟動這一功能。

（6）具備采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制功能，能夠基于集控中心實(shí)現(xiàn)對采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制，自動化控制采煤機(jī)的牽引、調(diào)速、搖臂高度等。

（7）具備綜采工作面設(shè)備的集中監(jiān)控功能及一鍵遠(yuǎn)程啟停功能，在滿足綜采工作面設(shè)備啟動要求的狀態(tài)下，可通過遠(yuǎn)程一鍵啟動依次啟動煤礦綜采工作面皮帶、破碎、轉(zhuǎn)載、刮板等裝置，也可以通過遠(yuǎn)程一鍵停止依次停止煤礦綜采工作面采煤機(jī)、刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載、破碎、皮帶等裝置，在啟動和停止前均進(jìn)行語音提示，監(jiān)控畫面實(shí)時動態(tài)顯示設(shè)備啟動和停止過程。

（8）具備數(shù)據(jù)統(tǒng)計及數(shù)據(jù)分析功能，能夠?qū)γ簷C(jī)軌跡、綜采工作面壓力分布情況、液壓支架壓力曲線等進(jìn)行分析并形成報告。

（9）具備綜采工作面的實(shí)時監(jiān)控功能，綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的疾控中心能夠?qū)σ簤褐Ъ?、采煤機(jī)、固定點(diǎn)視頻圖像進(jìn)行顯示，隨著采煤機(jī)的移動跟機(jī)視頻畫面也會實(shí)時動態(tài)變化，始終顯示綜采工作面煤機(jī)滾筒、線纜槽等裝置的運(yùn)行狀態(tài)。

（10）具備地面自動化監(jiān)測及自動化調(diào)度功能，地面的調(diào)度中心能夠基于煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控畫面與井下軟件監(jiān)控畫面的一致，對井下情況進(jìn)行自動化監(jiān)測，并根據(jù)具體情況實(shí)施自動化調(diào)度。

該煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)在集成設(shè)計方面主要通過硬件設(shè)計與軟件設(shè)計2 方面來實(shí)現(xiàn)。硬件設(shè)計方面選擇的是煤礦井下高性能防爆計算機(jī)，配置VGA 視頻通訊接口和485 通訊接口，基于RJ45 工業(yè)以太網(wǎng)通信接口完成井下部分的操作，實(shí)現(xiàn)煤礦綜采工作面的監(jiān)控功能。設(shè)備數(shù)據(jù)采集和控制選擇的是PLC 控制系統(tǒng)，完成對采煤機(jī)、液壓支架電液控制系統(tǒng)等設(shè)備的數(shù)據(jù)通信及自動化控制。數(shù)據(jù)交換選擇的是CPU 通訊模塊、CP 現(xiàn)場總線模塊、數(shù)字量輸入與輸出模塊、模擬量輸入模塊等作為通信信道，實(shí)現(xiàn)煤礦綜采工作面設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。軟件設(shè)計方面，煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的集成設(shè)計采用的獨(dú)立數(shù)據(jù)采集模塊，該模塊能夠分開處理數(shù)據(jù)采集與界面顯示，進(jìn)而減輕集控系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，為煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互提供更加友善和和諧的通道?；讵?dú)立畫面處理、占用少量資源的原則，該系統(tǒng)的集成設(shè)計十分關(guān)注數(shù)據(jù)交換的穩(wěn)定性、時效性。軟件系統(tǒng)不僅可以支持OPC server 架構(gòu)，還能夠支持OPC client 架構(gòu)，能夠?yàn)椴煌到y(tǒng)或煤礦綜采工作面不同設(shè)備之間的信息采集與數(shù)據(jù)交互提供有利平臺。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了更好滿足煤礦綜采工作面生產(chǎn)率的需要，伴隨計算機(jī)控制技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的覆蓋范圍也在逐步擴(kuò)大，綜采工作面機(jī)械設(shè)備逐步朝著智能化、自動化、高速化的方向發(fā)展，并逐漸實(shí)現(xiàn)少人、無人、安全的作業(yè)狀態(tài)。本文結(jié)合綜煤礦開采的實(shí)際需求，對煤礦綜采工作面進(jìn)行了系統(tǒng)分析，研究了國內(nèi)外綜采工作面自動化控制系統(tǒng)，并提出了煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)架，對系統(tǒng)的功能及系統(tǒng)軟硬件集成設(shè)計進(jìn)行了分析，形成了煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)平臺，為煤礦綜采工作面智能化開采的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究提供了基礎(chǔ)支撐。通過本次研究發(fā)現(xiàn)，煤礦綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)建，需要結(jié)合實(shí)際工作情況、技術(shù)支持、功能需求等，以提高煤礦綜采工作面作業(yè)質(zhì)量與效率為原則，不斷完善自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)架和功能，為煤礦綜采工作面的自動化控制及運(yùn)行提供關(guān)鍵技術(shù)與平臺支撐，使煤礦綜采工作面實(shí)現(xiàn)更高等級的自動化、智能化作業(yè)。