煤矿井下综采工作面机电一体化集中控制系统设计

煤矿井下综采工作面机电一体化集中控制系统设计

李春柳

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摘要：目前，我国煤矿自动化开采蓬勃发展，综采自动化工作面电气设备也随之获得了充足发展空间。但是，因为在综采自动化工作面中，存在着数量比较多，而且操作起来也比较麻烦的问题。因此，就必须要对电气设备进行集中控制，才能确保在煤矿开采期间的用电安全和综采自动化工作面的机电设备的安全。为此，对综采工作面机电一体化集中控制系统设计进行了深入的研究，深化对综采工作面机电一体化集中控制系统设计的认识，对综采工作面机电一体化集中控制系统的应用进行了深入的探讨，为煤矿开采的安全和设备运行的稳定性奠定了基础。

关键词：煤矿井下；综采工作面；机电一体化；集中控制系统设计

为提升综采自动化工作面机电一体化的控制效果，保证矿井下工作的安全开展，本文对矿山井下综采工作面机电设备集中控制系统的设计方法进行了研究，以期为提升综采自动化工作面机电一体化的控制效果，保证矿井下工作的安全开展提供有益的借鉴。

1煤矿井下综采工作面机电设备集中控制系统设计要求

1.1实用性和可靠性

以矿井下的生产技术与特点为依据，在建立综采工作面机电设备运行信息采集控制系统时，必须要与矿井作业的需求相一致，而且还要能够达到现场数据采集装置设计和安装所需的强度与刚性的标准，以满足中央控制的需求。但是，由于综采作业面的环境比较复杂，而且在井下还存在着很多机电设备，因此在进行中央控制系统的设计时，需要对对数据采集环节的保护效果进行重视，从而保证系统可以长期可靠地运行。

1.2先进性

最近几年，矿井下的综采设备不断地进行着更新换代，为了确保中央控制系统的可用性，就不能忽视它的先进性，以满足在将来的机电设备进行升级之后，对控制系统提出的需求，同时引进了最先进的信息化技术，以确保采集信息和控制指令能够顺畅地传递。

1.3兼容性与开放性

目前，在矿井下进行综合开采时，使用的机电设备都是由各个厂商生产的，因此，在进行通讯时，需要对其进行兼容处理，并对其进行支持。此外，在系统的设计和开发过程中，所使用的软件和数据库也应该具有兼容性，以满足对机电设备的实际需求。随着煤炭开采技术的发展，“少人化”、“无人化”等理念的提出和推广，对综采机械系统的自动化程度要求也越来越高。因此，在中央控制系统的设计中，应该基于通信协议、运行架构等层次，维持系统使用的开放性，为以后的系统升级提供一定的空间。

2煤矿综采工作面机电设备集中控制系统设计

2.1集控系统总体结构草案

生产计划、生产管理及监控系统均集中在煤矿井下工作的调度中心。本设计系统将组合交换机按照CAn总线技术作为主网与CAn总线系统连接起来。以CAn总线作为网络通信方案，在网关和转换器的设计中，顶层计算机和智能单片机组合交换机将整体矿井中的机电设备连接起来，最终形成整体井下煤矿支柱控制系统集中的新方式。在集中控制系统当中，局域网通信的主网是中心计算机，从网是其它设备。集中控制系统，远程监控及集中控制机电设备，提供电流信息及电压信息等。

2.2SAM型综采自动化控制系统

SAM型综采自动化控制系统的开发以及应用都是为了能够为煤矿用户提供综合工作面自动化成套解决方案。其主要是由井上设备和井下设备两大模块构成。SAM型综采自动化控制系统是在综采工作面单机设备自动化的基础上二建立的自动化控制系统。并且还利用拟人手法，将人的视觉、听觉延申到了工作面。让其能够拟人远控、协调平衡以及进行数据分析等工作，实现了高效化。随着科学技术的发展，该自动化控制系统也将、必将朝着自动化的方向发展。

2.3控制系统的通信结构

在中央控制系统的通信结构中，必须能够将系统中的所有单元转换成CAn总线。单片机智能组合开关在此网络中能利用单片机里的系统软件增加至三十二台。计算机通网后，能与设备工作要求相符。在CAn总线中，通畅使用双绞线来传输。与此同时与传输速率呈负相关。为从根源解决高速和长距离间的矛盾，在对系统进行设计时，使用了数字复用的方法，使用光纤传输方式来增强系统的抑制功能及干扰功能。

2.4软件结构的设计

该中心控制系统的设计原则是：通过 CAn网关对计算机的命令进行处理，并将其发送到对应的单片机组合开关，再通过一定的方法将该单片机组合开关响应的程序传递到计算机。采用 CAn技术完成了计算机网关与上位机的联接及通讯，并对其进行了仿真。通过 CAn总线上的计算机网关与 MCU的智能组合切换，完成了系统的通讯。

3煤矿井下综采工作面机电设备集中控制系统的应用

3.1在矿井提升系统中的应用

而在煤矿开采中，提升机又是最关键的一环。然而，由于煤矿提升机在应用中受多种因素的干扰，使得其应用结果无法达到理想的效果。将自动控制技术引入到煤矿井下提升机中，能有效地改善煤矿井下提升机的使用情况。采用自动控制和智能化装置，可以有效地改善整机的安全性。这些装置能够运用智能化的技术来测试自身的机能。但是，由于采用了某些原始技术，使得多地址系统具有了更好的自诊断功能。采用该技术后，提高了煤矿提升机的整体性能。不仅是在功能上得到提升，在整体上也得到了极大的简化。

3.2在煤矿安全监控系统中的应用

当前，国内大部分煤矿企业已在矿井中安装了相关的监测设备，并将其应用到矿井中。该监视系统的实用功能较为完备，能够对全部保安系统的监视内容进行有效的监视。例如如何监控人员，如何操作，如何检测出有毒气体，如何使用网络等等。既能保障工人的人身安全，又能实现最大限度的发挥作用，从而极大地提高了煤矿的生产效益。在矿山安全监测系统中，采用了自动控制技术，既能对井下作业人员的真实工作状态进行实时监测，又能在发生安全问题或事故时，对其进行预警。要最大限度地保障施工人员的生命安全，这个系统可以事先对可能发生的风险进行预测，并可以制定一系列的风险预防措施，确保在煤炭开采过程中，各个环节的各项工作都可以正常地进行。一旦发生了安全事故，整个监测体系还能在事故发生后，立即执行应急预案，对事故现场的工作人员进行紧急抢救。

3.3在煤矿运输中的应用

通常来说，煤矿的生产有很多的步骤，而且这些步骤都是紧密联系在一起的，而在这些步骤之中，最重要的就是煤矿运输，它不仅能够保证矿井的正常进行，而且还能够提高矿井的工作效率，提高矿井的工作品质。实际上，矿井的开采是一个非常复杂的项目。在这种情况下，采用集中控制技术可以提高机电设备的自动化程度，提高有关企业的经济效益。在煤矿输送到矿井的时候，如果与矿井的生产方向不相适应，将会导致许多恶劣的事故发生，其中最普遍的就是大量的聚煤，这不仅会影响到后续的采矿工作，也会影响到矿井的效率和安全。这时，在矿井运输中采用机电设备集中控制系统，可以将运输流程进行整合，使矿井运输设备的基本性能充分地发挥出来，为矿井运输的顺利实施提供了有力的保证。同时，通过采用中央控制系统，可以有效地防止大量聚集煤，提高了输送效率，保证了矿井的高质量、高效率地完成。

结语

总体来说，将集中控制系统用于煤矿井下综采工作面机电设备中，可以在第一时间内，对其存在的可能存在的安全隐患进行检测，并对其进行及时、高效地消除，提高了机电设备的运行稳定性，提高了矿井的生产效率，为矿井的开发工作的顺利开展提供了有力的保证，最后提高了煤矿企业的经济效益。因此，必须科学地设计和使用矿井综合开采的集中控制系统。

参考文献：

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[3]沈品品,田贺.长臂大采高综采工作面机电设备的选型与配套探究[J].科技创新导报,2020,17(14):100+102.