煤礦連掘工作面以太網遠程集中控制系統的應用及探討

摘要：應用工作面集中控制系統在實際的發展過程中能夠得到一定的促進作用。多個系統的集中控制和集中監測的綜采、掘進工作面在實際的運行過程中能夠保證安全可靠的運行、這樣的工作面生產系統對實際的工作起到一定的促進作用，提高生產的效率。使得全面機械化采煤已經在人們的生活中被應用的越來越廣泛，在一定的程度上能夠減輕工人的勞動強度，將多個崗位合二為一，使得員工的工作效率得到一定的提升。同時，工作面自動化控制系統在實踐中存在一定的問題，本文主要是通過探討自動化系統的集成控制系統進行一定的分析和總結，希望能夠給相關的工作人員提供一定的理論性支持和實踐參考。

關鍵詞：工作面;自動集中控制;系統應用;分析

中圖分類號：TD823.97?文獻標識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）10-0058-02

隨著信息以及科學技術的不斷發展和應用，多個系統的分散管理和控制在實際的生產過程中使得運營的管理方面的工作越來越復雜。將多系統的發展集中在一個控制平臺上進行相應的控制是采煤工作面進行一定的控制的發展主流方向。工作面設備集中控制在一定的程度上可以有效地提高供電的安全性以及設備的高效管理工作，進一步促進煤礦的高產以及高效益的發展。與此同時，為了使得礦井的安全生產水平得到一定的提升，實現采掘工作面的集中監控工作也十分的重要。

1?煤炭行業的發展狀況分析

當前，煤炭行業在實際的發展過程中已經進入了產能過剩、市場衰弱的階段，在實際的發展過程中逐漸進入到轉型發展的新時代。面對如此的生產成本的壓力控制和管理，以進一步提高自動化水平的全面機械化采煤是接下來需要重點關注的問題。遙控、遙測、遙信系統等多個系統可以進行協調應用促進其發展。同時對多個崗位進行合并，達到減員增效的目的。基于控制技術工作的順利進行。設備的集中控制系統在連掘工作面中發揮十分重要的功能，通過應用先進的工業嵌入式計算機控制以及現場總線技術的發展，完全機械化采礦設備的集中自動控制可以實現巷道監測中心的進一步監測，工業以太網實現實時自由化的通信。實現采煤工作面設備控制自動化發展，在一定的程度上能夠減少人員的配置，實用性以及效益方面都具有十分重要的進步。

煤炭在我國現階段的發展過程中作為一種主要的能源，其在實際的發展過程中隨著社會的發展和進步逐漸向系統自動化以及管理信息化的方面進一步發展和完善。大型的自動化以及智能化采煤的設備在實際的應用過程中不斷改進和進一步完善，設備功率在實際的應用中得到均衡發展。目前，連掘設備的發展趨勢以及發展空間十分廣闊。在實際的發展過程中是大型化，技術含量方面能夠得到不斷提高。因此，保證采礦的設備能夠適應惡劣井下環境工作是十分有必要的。采煤工作面的控制、檢測、保護、通信和語言報警等方面的控制需要被高度重視。

2?連掘隊地面集中控制系統

集中控制系統，也被稱為中央控制系統，通過定制流程和人機交互的界面任意根據現場需求做出一定的分析，從而達到控制和簡化操作的目的。近年來，哈拉溝數字化礦山建設也取得了一定成績。例如，連續開挖只能集中控制小帶，只能在井下集中控制計算機上進行集中監測和控制。沒有實現對配電點和風機配電點相關設備的集中控制。隨著掘進巷道的延伸，移變配電點越來越遠離工作面，特別是當它遇到打雷降雨發生時，供電網絡的波動容易導致供電高壓跳閘，所以很容易導致掘進工作面局部通風機停電，最終導致工作停風，有很大的潛在安全隱患。當值班的電工從工作面出來送電時，已經太晚了。同時，掘進隊地面值班室對工作面設備運行狀況已經處于盲區，不能及時響應井下的問題。針對上述問題，設計開發了連續掘進隊地面集中控制系統、小帶傳動隊、動力配電點、風機配電點、電纜架配電點等對所有設備的集中控制。工作面集中控制中心可以進行集成調度電話的功能，從而保證在緊急情況下撥打電話的時候，聲音的傳遞不受到一定的影響，保證信息傳輸的有效性和準確性，在實際的運行過程中工作面沿線的揚聲器在一定程度上能夠可以聽到電話廣播等內容，使得信息能夠被及時的收取，保證信息傳遞的實時性。

3?工作面控制系統工作分析

3.1系統分析。該系統將收集風機的運行狀態信息、風速、移動變電站等工作狀態通過環網完成數據上傳。狀態屏幕將移動變電站、組合開關和局扇啟停運行狀態、主要運行參數、運行方式及電氣故障信息和保護信號直觀顯示。掘進工作面局部通風風機監控系統采用三級串級控制，即調度中心遠程控制工藝控制、工作面集中控制、設備就地控制。在操作中只可采用其中一種控制方式，三級控制可獨立控制打開、復位和關閉局扇各種電氣測試及其它操作。這三個層次的控制是相互獨立的確保干擾控制的安全性和可靠性。工作面控制系統在一定程度上能實現對采煤機在集中控制臺的遠程無線控制。采煤機控制系統與設備電液控制系統協同工作，實現了采煤機的自動隨動和系統所需參數的傳遞。在實際的發展過程中還可在實現工作面設備運行工況監測、故障診斷。系統具有完善的自診斷功能，對設備工況、關鍵部位如電機繞組、軸承溫度、減速箱油溫、油位等進行實時監測;出現故障能夠在井下集控室和地面調度室實時顯示、報警，方便維護設備并減少處理故障的時間。

3.2故障排除。本地局扇控制命令和所有數據都是由通訊來傳遞，現場設備完成實際控制，配置畫面即可顯示所有的報警狀態。如果設備出現故障，請在配置屏幕上查看可以查詢相應設備的狀態，確定報警的故障類型，然后根據報警對故障設備進行詳細檢查，確定故障點。配置軟件的狀態狀態查詢包含狀態監視子屏幕，當系統發出警報有信號時，點擊狀態查詢按鈕，彈出狀態監控子畫面，故障點可通過詢問確定。

4?工作面配置構成分析

4.1本地風機監控系統。本地風機監控系統主要包括：分站控制系統（含PLC和傳感器）、防爆攝像頭及監控部分。

4.2工作面控制計算機。工作面主要包括硬件和軟件。硬件部分包括顯示器屏幕，CPU（英特爾雙核1.33 GHz），硬盤，高性能集成顯卡可以完全滿足系統運行的需要。軟件部分是監控控制組態軟件，工作人員可以根據圖片了解實現了對風機相關設備的遠程監控。

4.3工業以太網。為了滿足數字化礦山建設和自動化生產的需要，建立礦井千兆以太網環網，監測分站控制系統通過光纖工業以太網環網，與地面調度中心工業計算機通信。

4.4地面控制中心。地面控制中心由調度中心的工業控制裝置控制工業控制計算機采用高性能工業控制計算機。主要包它包括硬件和軟件。硬件設備包括工業控制儀表計算機、顯示器等;軟件部分實現局部通風它包括人機交互、狀態曲線生成、報表生成和實現報警，包括監控和配置監控軟件，管理人員可以根據畫面了解局部通風機的運行狀態實現了遠程監控。地面控制中心是以工業計算機為基礎的局部通風系統機器監控和監控軟件，實現指令傳輸和參數傳輸、生成負責系統數據圖形、曲線、報表的形成和存儲監控和控制操作任務。管理人員可以操作設備同時，監控整個系統的運行情況查看各種數據的統計和分析。

5?工作面工業以太網分析

建立工作面千兆以太網在實際的發展過程中存在十分重要的意義，使用工作面綜合通道的裝置及開關對實際的工作帶來一定的促進作用。系統在同一網絡平臺上的進行信息的傳輸功能的實現，從而使得工作面三網得到一定的融合。同時在實際的發展過程中能夠解決相關的問題，使設備在某些領域與困難的溝通中實現無線的接入，促進溝通的有效性，進一步提供強有力的保證，使得煤礦得到安全的生產。通過跟隨采煤機完成工作面空間整體的情況的視頻監控，使得工作能夠被實時的監督管理和控制。

6?連掘隊地面集中控制系統的應用分析

軟件開發：目前以亞控組態王使用的小帶集中控制為基礎，開發了亞控組態移動配電點和風機配電點配置控制屏幕。

數據采集：在掘進隊移變硐室安裝一套kjj15a數據采集器和輔助電源適配器電池。利用數據采集器采集配電點內12臺設備的485通訊數據，將這些設備的485通訊數據打包到井下生產環網中。

網絡通信：PC工業控制計算機是安裝在地面的值班室內，然后采用工業控制的新開發的軟件安裝在地面工業控制計算機，單獨生產光纜鋪設，這樣地面工業計算機可以訪問地下生產環網絡，以便生產環網中的數據可以收集到的配置軟件。

通信控制：在地面組態軟件中，各設備的通信協議不僅可以采集設備的實時動態數據，還可以編寫控制通信點表的命令，從而利用設備的通信協議實現遠程控制的目的。井下配電點設備與數據采集裝置的連接采用屏蔽雙絞線，以屏蔽配電點的電磁干擾。提高了通信控制的穩定性。

通過對功能的有效利用，計算機可以提供安全可靠的監控運行，實現了對局部通風機的監測，對移動變電站、風機饋電開關、組合開關、排水饋電、工作面連掘設備饋電、膠帶機運行狀態實時監測，局部通風機實現了遠程自動切換，通過組態軟件很好的實現了人機交換，設備就地、集中遠程控制的目的，有效減少了無計劃停風的頻率和時間，減少人員作業強度，給安全生產提供了安全保障。

7?連掘隊地面集中控制系統優勢及效益分析

連掘隊地面集中控制系統可實現小帶的集中控制，遠程控制配電點所有設備的供電和關機，遠程控制風機配電點所有設備的風機開關，實時監控各數據采集點設備運行狀態。連續掘進隊集中控制系統具有以下優點和積極作用：地面值班室值班人員可以實時掌握井下設備運行狀況，并在第一時間做出積極響應。地面值班人員可以對井下設備進行監控，減少入井人數。目前，在我礦連續掘進隊掘進巷道設計中安裝了較多的帶式輸送機。每隊至少安裝5臺帶式輸送機。在過去，開皮帶至少需要一部膠帶機安排一個人開皮帶，使用該系統可以直接將檢查帶式輸送機的驅動人數從5-6人減少到1人。減少人員使用，保證生產和人員安全。

采用這種集中控制給井下供電系統的穩定性提供了良好的保證。當風機配電點跳閘停車時，能迅速恢復供電，保證掘進工作面正常送風，保證人員生命安全。同時，井下集中控制計算機也安裝了一套集中控制系統，兩套地面和井下系統保證了掘進隊伍安全高效的生產，值得推廣應用。目前連續掘進隊掘進巷道安裝了多臺帶式輸送機。每個區隊至少安裝了5臺帶式輸送機。該系統的使用可以減少一個人檢查帶式輸送機司機的數量，減少人員的使用，直接提高單個工人的工作效率，每月節省工資約10萬元。地面集中控制系統運行良好，可以實現地面集中控制，減少入井人數。對掘進工作面供電系統進行遠程監控改造，可以避免因計劃外停風造成安全事故和經濟損失。

8?工作面視頻監控

8.1工作面視頻的實時監控。前端視頻編碼、網絡傳輸、后端解碼等環節的出現為此行業的發展帶來一定的促進作用。在前端視頻編碼和后端解碼中，網絡傳輸中的延遲（不超過10ms）如果忽略的話，這將導致操作者在遠程視圖中看到視頻延遲的現象，這將對設備的實時控制產生很大的影響。因此，解決工作面視頻延時問題是關鍵技術之一。

8.2采煤機全景視頻監控。由于井下實際工作的需要需要安裝多個監控攝像頭，每個相機的位置都要進行詳細的觀察和分析。而相機的幀間距容易造成相機之間的視場出現一定的差異。照度、對比度曝光等因素對成像質量都會產生一定的影響。因此，工作面空間場攝像機的選擇與布置是關鍵技術之一。

8.3工作面以太網控制的實時性和可靠性。以太網控制和高速數據傳輸在實際的發展中被看做是關鍵的技術。但用于工作面設備集中控制時，要考慮及時性和安全性。因此，研究一種實時通信、安全可靠的工業以太網協議，是實現工作面設備集中自動化控制的關鍵技術。

9?小結

隨著科學技術的發展和進步，未來煤礦連掘工作面以太網遠程集中控制系統的應用的前景必定會變得越來越廣闊。通過不斷地創新和完善，在實際的發展過程中能夠發現其重要性，因此我們對其進行相應的分析和研究是一項具有重要意義的工作，同時此方面的工作應該被高度重視。在實際的發展過程中更多的是需要工作人員在實際的工作過程中多實踐、多總結經驗。為接下來的進一步研究提供更多的理論和實踐依據。煤礦連掘工作面以太網遠程集中控制系統的應用在實際的發展過程中帶來的更多的是優勢，能夠在一定程度上促進行業的可持續發展，使得更多的人對其高度重視。煤礦連掘工作面以太網遠程集中控制系統是目前來說通過運用智能化的信息技術促進行業發展的關鍵點，同時也相信在未來的發展過程中其將不斷發揮優勢，為人們的生產生活帶來更多的優勢和便利，促進經濟和社會的發展和進步。本次論述到此結束，希望能夠給相關的工作人員提供一定的理論性支持和實踐參考。

參考文獻：

[1]原彬.綜采工作面機電設備集中控制系統研究[J].內燃機與配件，2018，（21）：164-165.

[2]汪洋，金勇，都之夏，胡靜，程文武，夏凱，張震.煤礦井下采煤工作面可視化安全監控系統設計[J].煤炭科學技術，2018，（S1）：171-175.

[3]黃曾華，苗建軍.綜采工作面設備集中控制技術的應用研究[J].煤炭科學技術，2013，（11）：14-17+21.

[4]李占平.我國煤礦井下綜采工作面供電系統的現狀和發展趨勢研究[J].煤炭工程，2012，（08）：85-87.

[5]高如林.淺析煤礦掘進巷道頂板事故預防措施[J].中國高新技術企業，2013（7）：123-124.

作者簡介：李庚（1982.5），男，陜西咸陽永壽人，本科學歷，工程師，企業培訓師，2005年進入神東煤炭集體工作，先后從事過礦井綜采和輔助運輸管理，現從事連掘管理工作。