煤礦井下膠帶輸送機無人值守控制系統之研究

＊張紀飛

（兗煤萬福能源有限公司 山東 274922）

隨著全球能源發展進程的不斷加快，煤礦作為重要能源受到了更多的關注，積極融合電氣化和自動化技術體系，應用無人值守控制系統，利用智能通信技術、無線通信技術等搭建更加可控的運行管理平臺，能在提升工作效率的同時延長設備使用壽命，最大程度上減少維護成本。

1.無人值守控制系統概述

(1)整體布局

無人值守控制系統本身是集散型控制系統，在應用過程中借助傳感器替代傳統人工作業，利用通信技術實現相關指令的快速融合和執行具體服務操作。與此同時，無人值守控制系統還能實現控制指揮中心對整個煤礦作業的遠程管理，在充分發揮技術優勢作用的同時，建立更加規范的應用平臺[1]。整體布局如圖1所示。

圖1 整體布局結構示意圖

由圖1可知，在系統應用過程中要借助攝像監控系統完成具體工作，在完成相關信息匯總和處理工作后，就能在無人工干預的情況下，指揮中心全面且詳細分析煤礦井下的工作狀態，結合實際運行情況完成系統的合理化調控。并且，利用無線通信技術還能有效聯動維護人員和指揮中心，在建立實時性信息交互平臺的同時針對具體問題開展相應的處理。指揮中心獲取數據反饋后，就能了解設備出現了何種情況的故障，維護人員掌握故障模式才能及時開展搶修作業，大大提升了煤礦井下膠帶輸送管理的安全性和規范性。

(2)應用價值

一方面，無人值守控制系統能大大提升經濟效益，利用智能化和自動化技術體系打造更加可控的管理模式，減少人工參與和資源損耗，并大大提升工作效率，為設備實時性監督管理予以保障，一定程度上實現了降低維修成本的目標[2]。

另一方面，無人值守控制系統能全面優化安全水平，利用實時性告警管理系統，就能在出現異常情況后及時報警和管理，指導維護管理人員開展針對性搶修，避免煤礦井下設備管理無法工作造成的影響。

2.煤礦井下膠帶輸送無人值守控制系統應用內容

在煤礦井下膠帶輸送管控體系中，應用無人值守控制系統要結合實際應用要求開展具體工作，確保相關子系統（如圖2所示）都能發揮其實際作用，建立更加完整的實時性控制管理模式，提升煤礦作業的安全性和規范性。

圖2 無人值守控制系統子系統內容

(1)硬件條件

①配套設施

無人值守控制系統本身涵蓋的內容較多，要在建立軟件子系統的同時落實較為規范且合理的硬件控制模式，從而維持基礎應用處理的規范性。另外，控制中心在建立工作人員和煤礦井下作業維修人員互動處理體系后，要結合技術應用規范提升綜合處理效率。

一方面，要落實完善的運輸硬件管理機制，選取安全且便捷的交通工具，綜合考量煤礦井下不同于地面的復雜情況。例如，在運輸線路設置的過程中，要結合井下具體作業情況完善相應設計，確保線路不會出現故障隱患，從而維持良好的應用處理效果。與此同時，針對故障率較高的線路也要予以處理，需采取交叉配置維護檢修人員的方式落實具體工作，從根本上優化故障處理效率。

另一方面，基于設備維護控制處理的基本要求，在整合具體硬件控制工作中要維持故障處理的及時性，因此，維修工具以及零部件備品都要直接放置在井下設備臨近區域。一般而言，要設置專門的設備配置室，保證標識和設備配件的一致性，并指派專人定期進行維保。

除此之外，影像監控攝像區域則要增設照明設施，保證攝像內容的清晰度，并定期為攝像頭進行清潔處理，避免環境因素對攝像頭攝像質量造成影響[3]。

②維護要求

要依據規范管理和控制標準開展具體的維護管理工作，維持各硬件設備應用控制的最優化效果。

A.接頭

膠帶接頭要滿足質量應用控制要求，有效避免膠帶跑偏或者是磨帶等現象，在及時更換老舊膠帶的同時，利用鋼絲繩芯膠帶避免鋼絲繩頭甩出等不安全操作問題，有效維持接頭結構應用控制的穩定性，提升綜合維護水平，避免安全問題對后續應用造成的影響。

B.機架

機架的安裝要匹配處理標準，按照規范化標準開展具體工作，只有從根本上維持機架基礎結構的合理性和規范性，才能保證皮帶順利運行，減少因為異常操作造成的安全隱患。

C.常規巡檢

為保證硬件設備應用控制的規范性，要落實標準化巡檢機制，結合實際情況完成具體作業，提升巡檢控制的規范性。每天都要進行實驗堆煤以及跑偏保護的確認，從而更好地維持應用效果。值得一提的是，也要著重進行縱撕保護的檢查。

另外，要確保電氣設備定期檢查工作順利開展，主要是完成開蓋檢查和絕緣效能檢查。需要注意的是，要著重對動作部件予以監督，包括真空接觸器、繼電器等設備在內的設備都要對壓接牢固性予以檢查。

(2)軟件系統

①膠帶輸送集散型控制系統

膠帶輸送集散型控制系統是整個無人值守控制系統的重要子系統之一，主要組成部分包括工業控制機、傳輸接口、監控主站以及監控1/2級分站，并配備對應的保護傳感器，有效實現實時性數據匯總和數據分析，以便于展開后續操作[4]。

A.工業控制機

主要是借助信號電纜完成信號的實時性傳輸和管理，能完成對任意膠帶機的任一個流程予以實時控制的操作工作，實現合理化啟動和停止，并且，有效完成并聯設備的閉鎖控制工作[5]。值得一提的是，在分站保護傳感器產生對應動作后，不僅僅能對其相匹配的分站進行停機命令、語音報警等功能的執行，還能建立主站和工業控制機并行操作的處理模式，以實現操作指令的同步管理。

另外，利用工業控制機對任一個位置故障進行作業面的顯示，并形成對應的報警信號，在實現地面計算機和計算機網絡通信并行處理等工作后，就能提升應用管理的基礎水平。

B.監控主站

是工業控制機的下級控制單元，在完成基礎性控制功能以及工業控制機后，就能借助CRT模擬盤完成相關數據信息的實時性顯示，在模擬盤上要安裝指示燈、液晶顯示屏、數碼管等基礎設備，有效借助按鈕和開關實現相應的控制工作，最大程度維持應用水平。

C.監控分站

主要是負責接收來自主站的命令，并依據命令的具體內容完成單條膠帶輸送機起動、停止等基礎操作指令的控制工作，針對膠帶輸送機保護環節，要整合具體的應用控制模式，確保對應參數管理的規范性，且機頭堆煤、溜煤眼等都能處于良好的應用狀態。例如，驅動滾輪表面溫度控制、開關故障報警等[6]。

利用對應的監控單元就能完成信息和數據的實時性匯總，以保證檢測工作都能順利落實，配合自動執行鎖停機等操作，維持故障管控的合理性和規范性，也能將匯總的信息回傳到主站，以保證監控中心能獲取更加直觀的信息，從而全面提升實時性管理的質量效果。并且，將語音報警設定為全線式報警處理，能最大程度上提高維修故障應用效率。在分站開展信息處理的過程中，不僅能依據主站具體執行指令開展相應工作，還能獨立落實自動控制和顯示報警等功能。一旦自動膠帶啟動工作無法落實，利用手動處理的方式就能開展后續工作，確保膠帶輸送機正常運行，避免對運煤處理工作造成的影響。

綜上所述，正是因為集散型控制系統的應用，有效提升了自動化處理的水平，有效調整了溜煤眼的機械位置，依據實際安全控制需求還能添加防堵塞、防堆煤以及防落煤的傳感器，結合實際情況開展相應處理作業，保證在安全控制的基礎上維持安全管理效果，也為控制技術應用以及無人值守控制系統可控化管理予以保障。

②井下人員監測系統

井下人員監測系統主要包括工控機模塊、模擬顯示屏、轉換器以及監測分站等部分。在實際應用情況下利用工業計算機就能建立相應的控制模式[7]。

首先，監控分站要完成信號的實時性匯總，一般是借助傳感器對信號源予以評估，有效匯總信息后直接回傳到監控中心。此時，監控中心要借助工業計算機或者是模擬顯示屏及時掌控井下人員的分布情況，并獲取移動信息。

其次，若是有外部人員接觸膠帶機控制區域，監控中心還能下達實時性監控指令，要求井下作業人員確保外部人員的安全，為無人值守控制系統多元化應用處理提供保障。

③無線電通信系統

主要組成部分包括工控機、調度通信主機、無線電通信主機等，要結合實際應用規范落實設備配置工作。

一方面，工控機主要采取的是多媒體信息匯總處理模式，能打造最優化組網處理體系，維持應用管理效果水平，避免應用操作不當產生的影響[8]。

另一方面，井下工作人員借助手機等客戶端就能和地面監控中心取得聯系，甚至可以直接安裝無線電話機，以便于及時完成信息數據的反饋和處理，提高聯絡的便捷性和實效性。

④工業電視監視系統

系統主要由工控機、矩陣切換器、監控設備、光端機、控制器等基礎部件組成，各個組成部分發揮相應的作用。

A.工控機

借助多媒體計算機進入聯網應用管理模式，能建立更為規范的控制體系，為后續控制工作順利落實予以保障。

B.監控設備

在膠帶機的機頭位置、機尾位置、給煤機位置分別安裝對應的攝像設備，以便于能建立有效的數據收集系統，在監控攝像設備上能直觀了解電動機和膠帶等設備的應用情況。值得一提的是，為了盡量減少攝像機等設備的數量，可依據實際情況適當采取電動云攝像頭，配合固定設備共同形成較為可靠的應用控制程序。基于工業電視監視系統的安裝，能打造經濟可靠的應用處理體系，更迅速地對井下異常情況做出回應[9]。

除此之外，綜合管理中心也是較為重要的環節，將對應子系統集中在統一模塊體系內，形成各個模塊的互聯互通，更好地開展集中控制，也為數據傳輸以及數據交換打造良好的平臺[10]。

3.煤礦井下膠帶輸送機無人值守控制系統應用效果

煤礦井下膠帶輸送無人值守控制系統集自動控制單元、計算機技術、視頻監控技術、信息技術以及現代管理技術于一體，建立煤礦完整的運輸生產系統和統計模式，打造更加可控的控制管理體系，為煤礦管理提供解決方案，從而建立優化運行、優化控制以及優化管理的“三優”管理機制，共同提升煤礦工作的綜合水平。

一方面，無人值守控制系統的應用大大實現了減人增效的目標，打造無人值守監督管控平臺，減少人員產生的成本，也能建立更加可控的效果應用模式。與此同時，配合生產運行管理的實時性監督管控模式。

另一方面，無人值守控制模式的應用能進一步減少安全隱患問題，形成安全監督管控模式，并有效實現事故災害預測預報的目標。比如，安裝增煤傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器、速度傳感器等就能及時進行參數的管理和對比，以便于能了解設備的實時性應用情況。

正是基于開放性的編程軟件和開放性的數據通信協議，打造了基于以太網和調度中心數據通信體系，滿足煤礦井下膠帶輸送機應用控制的基本需求，維持良好的集中控制結構，保證全礦井監控系統聯網的實時性運行，減少安全隱患的同時還能促進煤礦井下膠帶輸送機設備壽命的延長。

4.結束語

總而言之，煤礦井下膠帶輸送機無人值守控制系統的設定和應用具有重要的實踐意義，能更好地推動煤礦行業開展實時性設備監督管理工作，為行業可持續發展奠定堅實的技術基礎。