綜采工作面集中控制系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、本課題來源于山西省科技廳重大專項“全自動國產(chǎn)無人綜采工作面技術(shù)裝備研發(fā)”(項目編號:20111101024)，是針對煤礦井下綜采設(shè)備普遍采用現(xiàn)場手動控制的作業(yè)方式所帶來的生產(chǎn)效率低下、人力成本高、安全隱患、自動化程度低等問題而提出的。
　　目前，我國的綜采工作面已經(jīng)普及了機械化采煤，大部分的綜采設(shè)備均有相應(yīng)的實時監(jiān)測系統(tǒng)，可以通過電控方法進行操作。但就整個綜采工作面而言，綜采作業(yè)過程依然離不開人工手動操作控制，整體的自動化水平較低

2、。人工手動操作綜采設(shè)備進行作業(yè)的生產(chǎn)方式，不僅操作人員勞動強度大，而且會因誤操作引起安全事故。通過構(gòu)建綜采工作面集中控制平臺，在該平臺完成對綜采工作面的采煤機、液壓支架、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、泵站、順槽皮帶輸送機和視頻系統(tǒng)等設(shè)備的實時監(jiān)測和控制，這在一定程度上可以減少綜采工作面的勞動人員數(shù)量，降低因誤操作引起的事故發(fā)生率。因此，開發(fā)綜采工作面集中控制系統(tǒng)對煤礦自動化建設(shè)具有非常重要的現(xiàn)實意義。
　　在對古書院礦綜采工作面綜采

3、設(shè)備的機載控制系統(tǒng)進行全面調(diào)研的基礎(chǔ)上，詳細分析了綜采工作面的采煤工藝，查閱了國內(nèi)外綜采工作面自動化相關(guān)資料和文獻，根據(jù)任務(wù)書的要求，確定了綜采工作面集中控制系統(tǒng)的整體設(shè)計方案。該系統(tǒng)以工控機為主控設(shè)備，與機載控制器共同構(gòu)成二級控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)通過機載控制器獲取綜采設(shè)備的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)對綜采設(shè)備的遠程監(jiān)測。
　　在充分考慮綜采設(shè)備機載控制器的通訊方式基礎(chǔ)上，本文采用了TCP/IP的通訊方式，將綜采工作面集中控制系統(tǒng)與采煤機控

4、制系統(tǒng)、液壓支架電液控制系統(tǒng)和運輸三機監(jiān)測系統(tǒng)有效地連接起來，可以對采煤機的位置信息、各電機的狀態(tài)信息，液壓支架的前后立柱壓力、推鎦位移等狀態(tài)信息，運輸三機的電機電流和溫度、減速器油位和油溫、冷卻水流量和壓力等狀態(tài)信息進行實時顯示。
　　綜采工作面集中控制系統(tǒng)在實現(xiàn)遠程監(jiān)測的基礎(chǔ)上，以采煤機為中心，提出了采煤機和液壓支架、采煤機和運輸設(shè)備以及采煤機和視頻系統(tǒng)之間的協(xié)同控制方法。根據(jù)采煤工藝，找到了綜采設(shè)備之間的內(nèi)在動作關(guān)系，在工控

5、機上編寫了協(xié)同控制程序。
　　針對采煤機記憶截割運行軌跡固定，隨著煤層結(jié)構(gòu)的變化，存在采煤機截割的煤中含煤量不穩(wěn)定的問題，本文采用了遺傳算法對采煤機截割路徑進行優(yōu)化，保證采煤機在采煤過程中截割的煤的含煤量最高。本文通過小波包分析法，對采煤機的截割部的振動信號進行分解，提取出采煤機割煤、割巖和混割的特征量，結(jié)合截割電機的電流值，最終得到采煤機的當(dāng)前截割狀態(tài)，并得知采煤機滾筒的調(diào)節(jié)方向；然后根據(jù)采煤機割煤的約束條件，使用遺傳算法，得到