自動化監控中心的研制及應用

羅建平

摘 要：工作面監控中心的設計與應用有助于實現井下開采的無人化、自動化，做到對井下工作面生產全過程的動態監控，推動井下綜采作業的開展朝著自動化、智能化的方向持續發展。本文以自動化監控中心設計的分析為切入點，進一步提出自動化監控中心在實踐綜采工作面生產作業中的應用。

關鍵詞：自動化;監控中心;應用

自動化開采作業已然成為我國采礦事業發展的必然趨勢，并且當前國內外對自動化技術在綜采工作面中的應用已經加大研究力度。但是相較于國外發達國家，我國在自動監控中心方面的研究與應用相對滯后。鑒于此，需立足于國內外自動化監控中心的發展與應用進行分析，集成姿態定位、視頻圖像處理、傳感、計算機等技術的應用，進行自動化綜采工作面監控中心的研制與應用，以此為自動化綜采作業的開展提供安全保障。

1 監控中心組成

作為采礦自動控制系統中的核心組成，監控中心擔當著“大腦”的角色，涉及到對綜采工作面海量數據信息的收集、分析以及處理。為確保監控中心功能的科學劃分，采用模塊化設計，具體組成包括網絡交換機、顯示器、隔爆計算機、控制臺等。依據對綜采工作面實際情況的分析，進行架構中心主體的架設，主體采用長方體鋼架構，設置時按照功能需求區分成設備艙、操作艙，操作艙內設置顯示器、控制臺等設備，按照人機工程學進行合理布置;設備艙布設隔爆計算機、交換機等設備，操作艙內預留2～3人的操作空間，具體監控中心結構如圖一所示[1]。

2 監控中心具體設計

2.1 隔爆計算機設計

隔爆計算機的設置需做到對顯示器集中布置，具體設計中，需進行主板電路與顯示屏的分離設置，顯示屏采用低耗技術，并采用隔爆方式進行主板的設置，盡可能減少計算機的質量與外形尺寸面積（如圖2）。針對隔爆計算機不同構件的設計，具體為：①主板選型。以及對主板運行環境的分析，選用AMD的Fusion APU主板，具有性能強、穩定性強等優勢，該主板可支持DX11圖形的運行，并為監控中心進行高清視頻的呈現提供保證[2];②隔離模塊設計。依據相關標準要求的分析，進行隔爆主機接口的本安化設計。分析其設計原理，主要是利用電氣隔離耦合的方式進行隔爆電路信號的隔離，確保隔爆電路的能量被有效限制在隔爆腔內;③不間斷電源設計。若監控中心運行期間出現掉電、斷電現象，極易影響到監控中心作用的發揮，甚至造成系統資源、文件的大量損壞。對此，需重視對電源進行掉電保護功能的設計，將鋰電池設置于12V后端，當系統發生掉電現象時，鋰電池會當做備用電源維持正常供電。

2.2 系統軟件架構

監控中心軟件架構囊括驅動層、數據層以及數據可視化層（如圖3）。①系統中驅動層、數據可視化以及實時數據共同組成地下部分，雖三層之間可實現靈活部署，但是各層之間呈現出相互獨立的狀態;②實時數據層是軟件系統架構中的核心組成，具體功能體現為：a、依托于驅動層進行現場設備的連接與通信;b、為數據可視化構建完善的設備模型數據;c、進行數據的實時采集與記錄;d、數據可視化。可在工作面任意一臺計算機進行獨立服務的部署，操作人員可依托于CS模式進行人機交互操作。

2.3 數據庫設計

在綜采設備建模中采用面對對象建模技術，以此為基礎構建數據庫。運行期間對監控對象利用關系數據庫進行歷史數據的存儲，具體體現為：①設備及其功能建模采用面向對象數據庫模型;②進行SQL數據存儲系統的研發，并進行關系數據庫的轉化。

2.4 通信設計

采用統一控制接口進行系統軟件連接，可以在保證各軟件穩定連接的前提下，實現第三方設備的靈活接入[3]。通過對通信鏈路層與協議解析進行抽象，實現對串口、UDP、TCP等鏈路通道組建的提供，確保通信數據可以在各個鏈路中有效獲取。同時，該監控中心通信設計囊括S7-300等常規協議規約，為監控中心進行綜采設備的遠程監控提供支撐。

3 監控中心在綜采工作面中的具體應用

將該監控中心應用于某礦業集團工作面中，具體應用情況體現如下：

3.1 工作面概況分析

該工作面走向長度約為230m，運輸巷、回風巷均呈現為矩形斷面，長與高分別為4.5m、2.8m。該工作面設備采用包括：液壓支架為ZY6800型號，高度約為1.15～2.40m;采煤機選用MG×200型號，功率為2×200kW;刮板輸送機選用SGZ800型號，輸送產量為100t/h。

3.2 應用效果

綜采工作面進行自動化監控中心的布設，采煤機作業的開展受到計算機控制;具體作業期間依托于計算機控制進行記憶截割，并以相關工藝程序為基準，進行采煤機的自動化運行;監控中心可實現對采礦設備狀態信息、運行環境、機身畫面的高清顯示，幫助管理人員進行綜采情況的全面掌握，并做到在開采作業期間進行采煤機設備運行的隨時干預;進行液壓支架遠程控制，以及對監控畫面的分析，對液壓支架移動進行遠程控制，并做到對刮板輸送機降架、升架等操作的遠程控制;監控中心的畫面監控覆蓋整個工作面，視頻信號共28路，攝像頭設備的設置間隔為每6個支架設置一個，達到自動化、動態化、實時化監控綜采工作面的目的。

4 結束語

煤礦綜采作業的開展，依托于自動監控中心的布設，可以在遠程控制采礦設備運行的同時，達到綜采工作面實際情況全面掌握的目的。所以，進行自動監控中心的設計與應用，可以為煤礦綜采自動化、智能化的發展提供基礎支撐。

參考文獻：

[1]姜文峰.自動化綜采工作面監控中心的研制及應用[C]//煤炭科技創新高峰論壇，2014.

[2]過秉坤，王京濤，趙松.綜采工作面遠程智能監控系統的研究[C]//全國煤礦自動化與信息化學術會議暨中國煤礦信息化與自動化高層論壇.

[3]閆孝妲，付華，劉南，等.綜采自動化監控系統設計與實現[J].儀表技術與傳感器，2011（10）：73-75.