CN102619511A - 薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统 - Google Patents

Abstract

薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统，包括工作面集中控制系统(4)、支架电液控制系统(5)、工作面视频监控系统(6)、工作面语音通讯和急停控制系统(7)、输送机成套设备监控系统(8)、采煤机记忆切割和远程控制系统(9)和地面控制中心(10)，在液压支架上安装了电液控制系统控制器(5-1)和摄像仪(6-1)。工作面集中控制系统(4)通过数据耦合器将不同控制系统的数据格式转换为一种格式统一进行控制，并实现工作面采煤机、液压支架、刮板输送机之间数据的双向实时通讯，摄像仪(6-1)根据采煤机记忆切割和远程控制系统(9)发送的工作参数进行跟踪旋转和自动切换，同时通过工作面视频监控系统(6)调整摄像仪(6-1)的焦距、垂直和水平方向的旋转，实现工作面的无死角监控。

Description

薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统

技术领域

本发明属于煤矿开采设备领域，尤其涉及一种适应于复杂地质条件薄煤层开采的薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统。

背景技术

我国薄煤层资源丰富，分布广泛。薄煤层储量所占煤炭总储量的比重大，仅国有煤矿薄煤层储量比重就占20％左右，地方煤矿薄煤层储量比重更大，且分布广泛，局部集中。因国内许多矿井不遵循科学开采程序，“吃肥丢瘦、采厚弃薄”，过早开采厚煤层，造成其上覆一定范围内的薄煤层原始赋存状态和连续性遭受实质性破坏，以致这些资源无法回收的问题十分严重。树立资源忧患意识及合理开采资源的问题应提到重要日程。新时期国民经济快速增长，煤炭需求将继续保持增长态势。可预见，若只依赖现有的综采技术支撑煤炭生产，则在较短时期内必然出现煤矿总体生产能力下降，矿井寿命加速缩短，我国主体能源的自供能力将遭受严峻挑战和破坏的后果。

由于薄煤层开采存在着工作环境差、所需工人多、工人劳动强度大，煤炭产量低，经济效益差，生产安全性差、通风不畅、瓦斯积聚，瓦斯管理难度大等诸多问题，上述种种问题使得很多矿区的薄煤层开采处于停滞甚至倒退状况，更造成薄煤层的产量只占总储量的7.3％，远远低于储量所占的比例，而且这一比例还有进一步下降的趋势。但薄煤层的开采一直是影响煤炭回采率的重要指标，提高回采率也是各煤矿企业追逐的重点。

所以，开发薄煤层安全的、高产高效的开采技术及设备势在必行，是合理回收煤炭资源，保障煤矿经济效益稳定、持续发展的唯一出路；只有应用薄煤层安全高效开采技术装备，才能保障薄、厚煤层的配采比例与实际赋存比例相匹配。

近年来，为加快开发薄煤层资源，提高薄煤层开采过程中存在的工作环境恶劣、安全性差和操作空间受限等问题，各大矿业集团和煤机制造企业加大了在薄煤层自动化成套设备控制系统的研究，并取得一些应用成果，实现了在工作面中部的跟机移架、自动喷雾、推溜等功能，并且在采煤机或者液压支架上安装摄像头实现了对工作面的视频监控。但是，目前国内外研制的薄煤层滚筒采煤机工作面自动化成套设备仅实现了对工作面中部的自动化开采，而在工作面两端头全部需要人工干预进行斜切进刀和割三角煤、清煤，无法实现工作面的无人或者少人开采，同时液压支架电液控制系统采用红外线确定采煤机的位置信号和运行方向的信号来进行控制，由于红外线信号误差较大，经常会误判断采煤机的位置和方向，导致在自动化开采中经常会出现丢架动作和误动作，需要人工进行干预，无法实现工作面的全自动化开采。因此急需研制具有精确控制的、能够实现工作面全自动化开采的集中控制系统。

发明内容

为了解决上述问题，提供一种薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统，可实现对采煤机割煤过程的实时的、无死角的监控，进而实现工作面的全自动化开采。

薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统主要包括工作面集中控制系统、支架电液控制系统、工作面视频监控系统、工作面语音通讯和急停控制系统、输送机成套设备监控系统、采煤机记忆切割和远程控制系统和地面控制中心，其中在液压支架上安装了电液控制系统控制器和摄像仪。工作面集中控制系统通过数据耦合器将不同控制系统的数据格式转换为一种格式统一进行控制，实现工作面采煤机、液压支架、刮板输送机之间数据的双向实时通讯，并将采煤机控制系统采集的采煤机准确的位置、方向、割煤阶段信号发送给液压支架电液控制系统控制液压支架相应的动作，割煤阶段包括中部割煤、端头割煤、清煤、斜切进刀、割三角煤。液压支架上安装有具有云台控制功能的摄像仪，摄像仪可以根据采煤机记忆切割和远程控制系统发送的工作参数进行跟踪旋转和自动切换，同时通过工作面视频监控系统可以调整摄像仪的焦距、垂直和水平方向的旋转，实现工作面的无死角监控，给远程人工干预提供参考。

工作面集中控制系统将各设备的运行参数进行数据交换，实现了对工作面采煤机、液压支架和输送机成套设备的控制和自动化开采，并可以根据工作面视频监控系统对工作面成套设备进行远程人工干预和调整，从而实现工作面的无人或者少人开采，同时将工作面运行参数通过光纤传输给地面控制中心，从而实现井上和远程计算机对工作面运行情况的监控。采煤机记忆切割和远程控制系统通过存储记录采煤机在上一次割煤中的在不同位置采高的变化来调整采煤机的滚筒升降，实现采高的自动调整，并采用模块化设计，分为中部割煤、斜切进刀、割三角煤和清煤四个模块，根据不同的采煤工艺调整不同模块的参数长度、次数等，同时通过集中控制系统将割煤状态发送给液压支架电液控制系统和工作面视频监控系统，割煤状态包括方向、采煤机位置参数和割煤阶段。液压支架电液控制系统控制液压支架进行相应的动作跟机移架、推溜、喷雾、端头成组移架、推溜或静止不动等，从而实现了工作面两端头的自动斜切进刀、割三角煤、清煤和中部割煤。输送机成套设备监控系统对刮板输送机、转载机和破碎机的实时运行情况进行监控，并将监控数据传送给集中控制系统，集中控制系统根据输送机的运行工况控制采煤机的牵引速度，防止刮板输送机过载和提高开采效率。

附图说明

图1为薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统图。

图1中：工作面集中控制系统4，支架电液控制系统5，工作面视频控制系统6，工作面语音通讯和急停控制系统7，输送机成套设备监控系统8，采煤机记忆切割和远程控制系统9，地面控制中心10，光纤接线盒11，电液控制系统控制器5-1，摄像仪6-1。

具体实施方式

薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统主要包括工作面集中控制系统4、支架电液控制系统5、工作面视频监控系统6、工作面语音通讯和急停控制系统7、输送机成套设备监控系统8、采煤机记忆切割和远程控制系统9和地面控制中心10，其中在液压支架上安装了电液控制系统控制器5-1和摄像仪6-1。工作面集中控制系统4通过数据耦合器将不同控制系统的数据格式转换为一种格式统一进行控制，实现工作面采煤机、液压支架、刮板输送机之间数据的双向实时通讯，并将采煤机控制系统采集的采煤机准确的位置、方向、割煤阶段信号发送给液压支架电液控制系统控制液压支架相应的动作，割煤阶段包括中部割煤、端头割煤、清煤、斜切进刀、割三角煤。在液压支架上安装了具有云台控制功能的摄像仪6-1，摄像仪6-1可以根据采煤机记忆切割和远程控制系统9发送的工作参数进行跟踪旋转和自动切换，同时通过工作面视频监控系统6可以调整摄像仪6-1的焦距、垂直和水平方向的旋转，实现工作面的无死角监控，给远程人工干预提供参考。工作面集中控制系统同时将各设备的运行参数进行数据交换，实现了对工作面采煤机、液压支架和输送机成套设备的控制和自动化开采，并可以根据工作面视频监控系统6对工作面成套设备进行远程人工干预和调整，从而实现工作面的无人或者少人开采，同时将工作面运行参数通过光纤传输给地面控制中心10，从而实现井上和远程计算机对工作面运行情况的监控。采煤机记忆切割和远程控制系统9通过存储记录采煤机在上一次割煤中的在不同位置采高的变化来调整采煤机的滚筒升降，实现采高的自动调整，并采用模块化设计，分为中部割煤、斜切进刀、割三角煤和清煤四个模块，根据不同的采煤工艺调整不同模块的参数(长度、次数等)，同时通过集中控制系统将割煤状态发送给液压支架电液控制系统5和工作面视频监控系统6，割煤状态包括方向、采煤机位置参数和割煤阶段。液压支架电液控制系统5控制液压支架进行相应的动作，包括：跟机移架、推溜、喷雾、端头成组移架、推溜或静止不动等，从而实现了工作面两端头的自动斜切进刀、割三角煤、清煤和中部割煤。输送机成套设备监控系统8对刮板输送机3、转载机和破碎机的实时运行情况进行监控，并将监控数据传送给集中控制系统4，集中控制系统4根据输送机的运行工况控制采煤机1的牵引速度，防止刮板输送机过载和提高开采效率。

Claims (7)

1.薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统，包括工作面集中控制系统(4)、支架电液控制系统(5)、工作面视频监控系统(6)、工作面语音通讯和急停控制系统(7)、输送机成套设备监控系统(8)、采煤机记忆切割和远程控制系统(9)和地面控制中心(10)，在液压支架上安装了电液控制系统控制器(5-1)和摄像仪(6-1)，其特征在于：工作面集中控制系统(4)通过数据耦合器将不同控制系统的数据格式转换为一种格式统一进行控制，实现工作面采煤机、液压支架、刮板输送机之间数据的双向实时通讯，摄像仪(6-1)根据采煤机记忆切割和远程控制系统(9)发送的工作参数进行跟踪旋转和自动切换，同时通过工作面视频监控系统(6)调整摄像仪(6-1)的焦距、垂直和水平方向的旋转，实现工作面的无死角监控。

2.根据权利要求1所述的薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统，其特征在于：所述的工作面集中控制系统(4)将采煤机控制系统采集的采煤机准确的位置、方向、割煤阶段信号发送给液压支架电液控制系统控制液压支架相应的动作。

3.根据权利要求2所述的薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统，其特征在于：所述的割煤阶段包括中部割煤、端头割煤、清煤、斜切进刀、割三角煤。

4.根据权利要求1所述的薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统，其特征在于：所述安装在液压支架上的摄像仪(6-1)具有云台控制功能。

5.根据权利要求1所述的薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统，其特征在于：所述的采煤机记忆切割和远程控制系统(9)采用模块化设计，分为中部割煤、斜切进刀、割三角煤和清煤四个模块。

6.根据权利要求1所述的薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统，其特征在于：所述的采煤机记忆切割和远程控制系统(9)通过工作面集中控制系统(4)将割煤状态发送给液压支架电液控制系统(5)和工作面视频监控系统(6)，液压支架电液控制系统(5)控制液压支架进行相应的动作，其中割煤状态包括方向、采煤机位置参数和割煤阶段，液压支架进行的动作包括跟机移架、推溜、喷雾、端头成组移架、推溜或静止不动。

7.根据权利要求1所述的薄煤层滚筒采煤机工作面自动化集成控制系统，其特征在于：输送机成套设备监控系统(8)将监控数据传送给集中控制系统(4)，集中控制系统(4)根据输送机的运行工况控制采煤机(1)的牵引速度，防止刮板输送机过载。

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