综采工作面监控系统

目前国内煤矿井下综采工作面监控系统普遍存在着各监控子系统运行相对独立、通信实时性差,稳定性不高等诸多问题.因此,基于煤矿井下综采工作面的工艺流程,以实现井下主要生产设备工况的在线监测与控制、环境参数的采集与监测和故障处理为目的,通过建立西门子S7-300系列PLC的主控站与现场层的智能从站,研究设计了一套应用于煤矿井下的数字化综采工作面监控系统.经实际测试表明本系统稳定性好、可靠性高,对煤矿的安全高效生产具有不可替代的作用.     

综采无人工作面的整体设计与实现方法的构想

综采工作面的无人化和少人化是解决煤矿安全的核心课题。文章指出应从综采系统的整体角度来思考自动化采煤问题,并将综采工作面的设备分为生产设备、辅助设备、工作面控制中心,指出了各种设备的控制要求;重点阐述了工作面控制中心的组成及各组成部分应具备的主要功能;介绍了综采无人工作面的组成,给出了综采无人工作面的系统架构及特点;最后认为综采无人工作面可实现四级监控、三级控制的预期效果。     

基于云平台的综采设备群远程故障诊断系统

目前开发的综采设备远程故障诊断系统大多是针对采煤机、刮板输送机、带式输送机等单机设备,以及基于视频或虚拟现实的专家远程指导维护系统,而集云平台、远程故障诊断和专家远程指导维护于一体的设备群故障诊断系统研究很少。针对该问题,设计了一种基于云平台的综采设备群远程故障诊断系统。首先通过传感器采集综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、乳化液泵站、带式输送机及供电系统等的状态监测信息;然后通过煤矿井下环网将综采设备群运行状态监测信息传输到地面服务器,地面服务器对接收到的信息进行智能故障诊断分析、数据存储、报警查询等;最后通过MQTT协议将地面服务器的综采设备群状态监测信息按照统一格式传输至云服务器进行数据处理及格式转换,并将转换后的数据利用4G/5G网络传输至移动端和通过MQTT协议传输到PC端,从而实现综采设备群运行状态监测的可视化、故障查询、故障报警及故障预警信息的及时推送。以可视化视频监控为媒介,当综采设备出现故障时,视频信息可实时转接至对应专家,专家通过视频信息远程指导井工人员进行远程维护。该系统在陕西黄陵煤矿综采工作面进行了测试,结果表明:该系统实现了综采工作面设备群的远程故障诊断,通过手机移动平台可以实现综采工作面设备群运行状态实时监测和故障预警信息的及时推送,降低了综采工作面设备群的故障率和非计划停机次数,生产效率提高了约30%。     

井下综采设备高精度激光定位技术的应用与研究

为提升煤矿智能开采安全技术水平,解决综采设备在复杂井下条件下低成本精确定位及控制问题,开展井下综采设备高精度激光定位技术的应用与研究。基于井下综采设备作业过程分析,研究井下综采工作面绝对坐标系确立及工作面跟踪定位系统测量基准传递与重构方法,在此基础上搭建激光跟踪实时定位系统架构。该方案已在某煤矿采煤机井下作业中得到应用,结果表明,该方案能实现井下综采设备高精度定位功能,连续作业条件下推移曲线误差控制在20 mm内,可满足井下综采设备作业需求。     

煤矿智能化与矿用5G和网络硬切片技术

为减少煤矿井下采掘工作面作业人员,提出了采掘工作面无人5G地面远程控制方法:在采掘工作面设置工业摄像机和传感器,将视频、音频和传感器信号通过5G网络传输至地面,地面操作人员远程操作设备,将控制命令通过5G网络传输至采掘工作面,控制采掘设备动作。提出了用于综采工作面无人地面远程控制的无线传输距离和传输带宽计算方法。综采工作面两端头的基站之间无线传输距离应不小于综采工作面长度的1/2。综采工作面无人地面远程控制所需上行传输总带宽与综采工作面长度成正比,与液压支架中心距成反比,与支架和摄像机数量比成反比,与单台摄像机视频压缩后所需传输带宽成正比。为减少综采工作面无人地面远程控制对上行传输带宽的需求,可以只传输邻近采煤机的摄像机视频。综采工作面无人地面远程控制所需上行传输最小带宽与邻近采煤机的摄像机数量成正比,与单台摄像机视频压缩后所需传输带宽成正比。提出了综采工作面无人地面远程控制系统无线传输距离测试方法,用于综采工作面无人地面远程控制的5G等无线传输系统,在保证传输带宽、时延和可靠性的前提下,对无线传输距离进行测试,基站上行无线传输带宽不得小于20Mbit/s,同时无线传输距离不小于150m。提出了基于网络硬切片的全矿井一体化信息传输网,通过网络硬切片,给煤矿安全监控、矿井监控、人员及车辆和设备定位、视频监视、语音通信、5G通信等分配不同的信道,既保证了煤矿安全监控和矿井监控等高可靠、低时延的要求,也统一了煤矿井下信息传输网络,将煤矿安全监控网、矿用工业以太网和矿用5G通信网等多网合一。     

基于可视化远程干预的煤矿井下高速综采技术的应用与研究

为提高煤矿开采智能化水平,降低煤矿生产安全管控难度,提升煤矿生产效益,拔高煤矿回采工作面智能化采煤应用的技术短板,推动煤炭行业高质量发展,本文研究了基于可视化远程干预的煤矿井下高速综采技术的应用,集成采煤机记忆截割煤技术、工作面自动控制技术、视觉识别系统监控成像技术、可视化远程干预技术,搭建了可视化远程干预煤矿综采系统。结果表明,实施基于可视化远程干预的煤矿井下高速综采技术后,人力成本大大降低,安全生产效率显著提升（提升近30%）,经济效益显著。     

“煤矿电网重大灾害监控技术”通过验收

安徽省淮南矿业集团的国家重大产业技术开发项目“煤矿电网重大灾害的监控预警技术”日前通过国家发改委验收及省部级技术鉴定。该项目是一套对煤矿井下高低压电网进行实时电力数据采集、数据记录、故障诊断、故障预警、故障记录、自动化控制的大型生产管理监控预警系统。该项目首次研究解决了井下低压供电设备监测监控中的通讯技术难题，实现了煤矿井下高低压电网的监测监控以及煤矿井下供电系统故障发生原因的远程分析，研发了煤矿井下供电系统故障的预警预报系统，成功实现了井下电网越限预警、事故预报功能，提高了煤矿供电系统的安全性和稳定性。     

煤矿井下有线宽带信息传输研究

指出要实现煤矿井下固定岗位无人值守、综采和综放等采煤工作面少人作业,应装备具有地面远程控制功能的煤矿监控系统、监视系统、矿用调度通信系统和矿井移动通信系统等;提出矿井信息传输系统应满足传输带宽宽、有线与无线相结合、抗故障能力强、传输距离远、可靠性高、标准化、安全性好等要求;在分析星型、环型、树型和总线型等煤矿井下有线传输网络结构优缺点的基础上,提出了双巷双缆、单巷双缆、单缆双树冗余结构,认为理想的煤矿井下有线传输网络应采用双巷双缆或单巷双缆双树冗余结构;提出煤矿井下有线宽带传输应采用基于无源光网络的矿用以太网或基于有源光网络的矿用以太网的观点,并提出了这两种矿用以太网的主要性能与技术指标要求。     

煤矿综采工作面输送设备嵌入式监控平台设计

针对目前国内煤矿综采工作面输送设备监控系统存在的硬件结构复杂、成本过高、尺寸过大及散热不理想等问题,提出了一种基于嵌入式技术的煤矿综采工作面输送设备监控平台设计方案。该平台以嵌入式微控制器STM32为核心,通过集成RS485和以太网等接口实现监控数据传输。基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II开发了平台多任务应用软件,并采用图形用户界面软件μC/GUI设计人机交互界面。该平台可实现对各输送设备工况和启停状态的集中监控,具有性价比高、集成度高、功耗低等优点。     

综采工作面自动化控制系统设计与应用

针对目前矿井综采工作面自动化采煤存在效率不高的问题,提出了综采工作面自动化控制系统的设计方案,介绍了系统的组成和功能。该系统可集中控制工作面设备,通过视频监视系统可对主要综采设备进行实时监控。     

综采面综合监测系统研制成功

由兖州矿业 (集团 )公司南屯煤矿和煤炭科学研究总院北京开采研究所共同研制的ＫＧＪ -Ｂ型综采工作面综合监测系统 ,为地面和井下的生产、管理人员提供了实时的工作面生产与安全信息 ,是保证工作面高产高效及安全生产的现代化监测设备。该系统是煤矿井下使用的电子设备 ,除电源采用隔爆型防爆结构外 ,其它元器件皆按本安型结构设计 ,实现了整体防爆性。此项成果首次将ＰＣ10 4标准的“ＡＬＬＩＮＯＮＥ”计算机模板应用于井下爆炸性环境 ,解决了抗电磁干扰的技术难题。井下中心站到地面数据传输可借助现有电话电缆 ,既满足了井下矿压数据传…     

煤矿综采工作面液压支架直线度监测方法的研究

针对煤矿井下综采工作面液压支架直线度较差、调整困难且容易引起设备故障等问题,本文提出了一种双闭环控制的直线度检测方法。该方法采用激光传感器和位移传感器相结合的方式采集液压支架的直线度,当液压支架出现偏斜时,通过模糊PID控制算法感知基准支架和周围支架的相对位置,并自动校正当前运动支架。仿真结果表明,应用模糊PID控制算法后,各推移油缸的直线误差不超过15.6 mm,验证了方案设计的合理性,大大提高了煤矿综采工作面液压支架的支护作业安全性。     

井下变电所集中监控系统的设计

针对煤矿井下变电所监控对象分散、通信协议多样等问题,提出了一种井下变电所集中监控系统的设计方案。该系统采用OPC技术,通过多协议转换的网络通信方式实现了井下变电所内具有不同协议设备的无缝对接,可对高、低压配电设备的运行状态、故障信息等进行实时远程监控。实际应用表明,该系统可靠性高,运行效果良好。     

矿用变频器引起安全监控系统误断电问题的探讨

针对某煤矿的变频器工作时产生的电磁干扰引起井下工作面安全监控系统误断电现象的问题,分析了变频器对安全监控系统信号传输的干扰现象及产生的具体原因,提出了相应的处理方法,解决了矿用变频器对安全监控系统的影响问题。     

综采自动化系统支架远程操作台设计

针对现有工作面综采自动化系统以人工操作控制器为主要控制手段,采场需保证较多工作人员在场的问题,设计了综采自动化系统支架远程操作台。该操作台通过实时操作系统任务和函数完成远程控制逻辑功能,实现了对工作面支架单动、成组及跟机随动动作的远程控制和监控主机信息采集,促进了无人化开采的实现。     

信息窗

“煤矿电网重大灾害监控技术”通过验收安徽省淮南矿业集团的国家重大产业技术开发项目“煤矿电网重大灾害的监控预警技术”日前通过国家发改委验收及省部级技术鉴定。该项目是一套对煤矿井下高低压电网进行实时电力数据采集、数据记录、故障诊断、故障预警、故障记录、自动化控制的大型生产管理监控预警系统。该项目首次研究解决了井下低压供电设备监测监控中的通讯技术难题,实现了煤矿井下高低压电网的监测     

综采工作面虚拟现实监控系统设计

针对目前综采工作面自动化生产过程中视频监控图像效果差的问题,设计了综采工作面虚拟现实监控系统,详细介绍了系统功能设计、结构组成及系统实现的关键技术。该系统采用虚拟现实技术构建出了高仿真度的虚拟矿井作业场景,实现了综采工作面生产设备实时状态信息的采集、传输、显示、预警以及反向控制等功能,满足了综采工作面自动化生产监控的需求。     

基于鉴相鉴幅方式的选择性漏电保护电路设计

提出了一种基于鉴相鉴幅方式的用于煤矿井下综采设备电控装置的选择性漏电保护电路的设计方案。该选择性漏电保护电路主要利用故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相反、故障线路的零序电流相位滞后零序电压相位的原理,通过比较零序电流与零序电压的相位及二者幅值与设定幅值的关系,实现了对煤矿井下综采设备电控装置的选择性漏电保护功能。实践表明,该电路适应能力强,应用灵活方便,安全可靠。     

液压支架远程监控平台的设计与实现

为提升煤矿井下综采工作面液压支架工作效率、保证工作面安全生产,设计并实现液压支架远程监控平台.根据液压支架工艺流程,设计监控平台总体架构,采用CAN总线通信与TCP/IP通信相结合的方式实现工作面所有液压支架数据的实时、准确传送.详细分析了基于远程监控平台的动作、控制以及通信方案,最后给出液压支架远程监控平台界面设计步...     

煤矿井下综采安全监控系统的设计与实现

为了进一步提高煤矿井下综采的工作效率,能够极早地消除安全隐患,设计了一种以组态软件WinCC作监控管理画面,由S7-300系列PLC作为主控制器的远程监控系统,实现了对井下设备进行启停控制、设备的实时监测以及环境参数的监测、报警;文中介绍了网络监控系统的整体架构、系统硬件配置及系统软件设计,最后在实验室搭建模拟现场,进行仿真分析和试验研究,实验结果表明系统工作可靠、稳定。