煤矿采掘装备智能控制系统 .pdfVIP

煤矿采掘装备智能控制系统

在2015年6月国家安全监管总局发布的《开展“机械化换人、

自动化减人”科技强安专项行动通知》中，明确提出，到2018年6

月底，实现高危作业场所作业人员减少30%以上，大幅提高企业安全

生产水平，并要求煤矿建设升级综采工作面机械化自动化。

一、煤矿采、掘装备智能控制系统

华洋通信科技股份有限公司依托国家863计划主题项目、国家自

然基金等科研成果，经过近3年的科技攻关，研发出煤矿采、掘装备

智能控制系统，实现井下掘进机、综采工作面“三机”及相关配套设

备的智能集中控制、协同工作、故障诊断、信息集成与综合监控。

煤矿采、掘装备智能控制系统及系列产品，是物联网、大数据、

智能控制和信息处理等一系列技术的高度集成，由井上/下高速传输、

掘进机远程控制系统、综采工作面“三机”（采煤机、液压支架及刮

板运输机）智能控制、工作面配套设备协同工作、3DVR虚拟现实及故

障诊断等14个子系统和装备，是基于物联网的智能化控制技术在传

统煤炭开采中的创新性研究与应用。

本系统采用采煤机位置检测、工作面自动取直技术与水平控制技

术，还集成了液压支架电液控制技术、信息系统以及自动化软件平台，

不仅实现了远程智能机械化与自动化采矿，大大提高了矿区的工作效

率与管理效率，还能够大量缩减采矿工作人员，大幅提高矿产安全程

度，在国内同类产品中具有先进性及技术优势。

针对地质条件简单、煤层稳定的大中型煤矿，通过采用煤矿采、

掘装备智能控制系统及系列产品，应用液压支架电液控制系统等，代

替液压支架手工操作阀、传统采煤机刮板输送机泵站控制系统等手动

操作平台，实现割煤、推溜、运输等工艺过程智能化，可减少工作面

作业人员50%以上。

二、系统主要技术特点

系统主要技术特点包括：掘进机、采煤机、电液控支架、刮板机

的远程“三机”协同控制；

实现掘进机、刮板机、破碎机、转载机、皮带机等机电装备的工

作面输送装备的远程集控；

工作面视频图像全景拼接显示和图像跟随采煤机位置自动切换

显示；

基于三维虚拟现实数字化平台（3DVR）实现掘进机、采煤机、液

压支架、刮板输送机的地面远程监控；

分析设备运行数据，实现设备自动保护功能，减少故障发生频率，

降低生产成本；

检测采区环境变化，预警事故隐患，危险情况发生时能够自动停

止设备工作，保障人员安全；

统计设备运行时间，为设备检修提供可靠依据，同时能够分析设

备开机率及停机率，并确定设备停机原因，保证系统安全可靠运行。

三、系统组成与原理

1、掘进机远程控制系统

掘进装备智能控制系统以掘进机远程监测和控制的关键技术为

核心，掘进机工作环境恶劣、照明严重不足，对于掘进导向系统的限

制条件很多。环境中的尘埃使得无法使用视觉导航定位；巷道无法使

用全球定位系统，所以比较适用非视觉传感器定位技术。系统采用电

子测距和测角技术，建立掘进机位姿自动测量及定向纠偏控制平台，

实现掘进机位姿测量和定向纠偏。

掘进机自动控制系统的控制方式有本机手动控制、无线遥控、远

程遥控。其中本机手动控制为司机直接操作控制手柄，通过操作手柄

直接控制换向阀，驱动各工作油缸及液压马达动作，实现掘进作业。

无线遥控系统由司机操作遥控发射器在掘进机附近控制掘进机。远程

控制系统由司机操作工业控制计算机，计算机通过CAN总线以及以太

网与机载控制器通讯，实现掘进机的远程操作。

掘进机综合控制器如图1所示。

图1掘进机综合控制系统结构

远程控制系统采用基于PC104的嵌入式隔爆计算机，其操作系统

采用实时性较高的Linux操作系统，计算机通过CAN总线以及以太网

与机载控制器通讯，汇集存入来自掘进机控制器采集和传来的数据，

以及机载耐震低可视摄像系统传来的图像信号，随时显示这些数据参

数和图像，监视掘进机的工况和动作状态。掘进机远程控制系统组成

如图2。

图2掘进机远程控制系统组成

3、综采工作面远程控制系统

根据综采工作面生产系统特征，结合煤矿开采工艺过程，建立多

源复杂异构数据无缝信息交互模型。通过采煤机工作状态参数在线监

测、控制、信号传输及可视化技术的整合，开发采煤机机载控制系统、

采煤机顺槽监控系统、