煤礦自動化與信息化考察報告

5月12日我們一行三人參加了由中國礦業(yè)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院主辦的第十八屆煤礦綜合信息化、自動化實用技術(shù)培訓(xùn)班培訓(xùn)，并跟隨主辦方參觀了上海海得控制系統(tǒng)股份有限公司研發(fā)中心及生產(chǎn)基地�，F(xiàn)將培訓(xùn)學(xué)習(xí)情況總結(jié)如下。

綜合信息化、自動化講座部分內(nèi)容：

本次培訓(xùn)主要從數(shù)字化礦山與煤礦信息化技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展、基于程控平臺的煤礦融合通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、礦井生產(chǎn)過程可視化監(jiān)管系統(tǒng)、煤礦采掘工作面數(shù)字化集成與控制系統(tǒng)、基建礦井生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)技術(shù)與設(shè)計等五個方面進行了詳細(xì)的講解。

數(shù)字化礦山與煤礦信息化技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展：xx-x教授從煤礦的綜合自動化與信息化做什么，怎么做這個問題出發(fā)，介紹了煤礦信息化技術(shù)的現(xiàn)狀。煤礦開采從手動開采、井下使用調(diào)度電話指揮開采、引進機械化設(shè)備開采到以兗礦集團為代表進行自動化裝備開采，反映了信息化技術(shù)在煤礦的應(yīng)用所帶來的革命性變化，采用信息化技術(shù)，尤其是綜采綜掘裝備的投入，使得煤礦產(chǎn)量得到了大幅度提升，從第一個百萬噸礦井到千萬噸礦井的轉(zhuǎn)變，信息化、自動化技術(shù)不斷的改進了煤礦生產(chǎn)及安全現(xiàn)狀。那么機械化裝備程度提高、安全得到保障以后，煤礦信息化、自動化技術(shù)如何發(fā)展？隨著計算機技術(shù)的發(fā)展及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)運而生提出了數(shù)字化礦山概念，以減人增效為目標(biāo)，實現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)。通過搭建井下以太環(huán)網(wǎng)、綜采工作面自動化控制，通信聯(lián)絡(luò)調(diào)度、電力監(jiān)控系統(tǒng)、可視化系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等各系統(tǒng)的有效整合，實現(xiàn)礦井的安全智能化。

由于煤層賦存條件等環(huán)境因素的影響，目前綜采工作面

及掘進工作面（三機協(xié)同控制技術(shù)）仍有很多問題需要攻關(guān)。

基于程控平臺的煤礦融合通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)：煤礦生產(chǎn)中瓦斯、水、火、沖擊地壓等突發(fā)性自然災(zāi)害事故較多，且危害性大、波及范圍廣。為最大的減少災(zāi)害造成的人員傷亡，中礦大華洋通信設(shè)備公司研制了基于程控平臺的煤礦融合通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。此系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，將調(diào)度電話系統(tǒng)、無線小靈通系統(tǒng)、無線WIFI手機系統(tǒng)、皮帶機擴音電話系統(tǒng)、井下廣播系統(tǒng)、地面廣播系統(tǒng)及其他通信系統(tǒng)進行互聯(lián)互通，還可以與人員定位系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)進行集成，在災(zāi)害發(fā)生時，將信息及時的發(fā)布到井上下各個區(qū)域。系統(tǒng)的創(chuàng)新點在于：一、系統(tǒng)與工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)互聯(lián)，無需敷設(shè)大量線纜。將系統(tǒng)融入礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)事故聯(lián)動廣播功能。二、與現(xiàn)有的廣播系統(tǒng)、程控電話、井下無線通信系統(tǒng)兼容，可實現(xiàn)各系統(tǒng)的互聯(lián)互通，滿足管理、巡檢、安全、救援人員等通信聯(lián)絡(luò)的需求系統(tǒng)。三、全覆蓋，系統(tǒng)覆蓋了礦井全部重要區(qū)域。四、系統(tǒng)設(shè)置有“一鍵通”功能，在緊急情況下單鍵操作便可調(diào)度所有的通信節(jié)點，可在一分鐘內(nèi)通知到井下各作業(yè)區(qū)域的所有礦工。在災(zāi)后，為搶險救援提供通信保障。五、系統(tǒng)聯(lián)動，系統(tǒng)預(yù)留接口，可實現(xiàn)與各類型監(jiān)測監(jiān)控、自動化子系統(tǒng)等的接入，提供強大有效的系統(tǒng)聯(lián)動功能。

礦井生產(chǎn)過程可視化監(jiān)管系統(tǒng)：視頻監(jiān)視系統(tǒng)在煤礦井下已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是綜采工作面、綜掘工作面的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一直沒有得到大規(guī)模推廣應(yīng)用，其主要原因在于采掘設(shè)備的移動性，在采掘設(shè)備移動中信號傳輸線纜不好敷設(shè)。中國礦大華洋通信公司研制了綜采工作面無線全景可視化監(jiān)管系統(tǒng)、掘進工作面可視化監(jiān)管系統(tǒng)。綜采工作面無

線全景可視化監(jiān)管系統(tǒng)通過在工作面端頭過渡液壓支架下及順槽進、回風(fēng)巷端頭各安裝一臺環(huán)網(wǎng)交換機，構(gòu)建無線傳輸通道。液壓支架下安裝多臺網(wǎng)絡(luò)攝像儀，攝像儀具有紅外線夜視功能，可根據(jù)環(huán)境光線自動進行彩色黑白轉(zhuǎn)化，鏡頭可拉近拉遠(yuǎn)。視頻信號通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸至地面后，通過預(yù)置軟件進行圖像拼接，實現(xiàn)綜采工作面的全景監(jiān)視。

本次課程重點講述了煤礦采掘工作面數(shù)字化集成與控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及未來需要解決的問題。

1.已實現(xiàn)功能：目前采煤機、液壓支架、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、泵站、移動變電站、組合開關(guān)等設(shè)備本身已經(jīng)具備了遠(yuǎn)控、數(shù)據(jù)通信等部分自動化功能，并能與多種通信系統(tǒng)進行雙向數(shù)據(jù)傳輸。各企業(yè)基于現(xiàn)有設(shè)備單機自動化功能所進行的綜采工作面生產(chǎn)自動化集成實踐，基本實現(xiàn)了綜采工作面自動化開采。各設(shè)備通過與液壓支架電液控制系統(tǒng)工作面巷道主機(或工作面通信控制系統(tǒng))進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)信息共享和聯(lián)鎖控制;液壓支架電液控制系統(tǒng)工作面巷道主機(或工作面通信控制系統(tǒng))通過礦井自動化系統(tǒng)的以太網(wǎng)，將工作面設(shè)備運行參數(shù)上傳到地面調(diào)度中心，實現(xiàn)綜采工作面生產(chǎn)狀況的實時監(jiān)控。

2.存在問題

(1）采煤機在割通兩端頭時，需采用手動模式割煤。綜采工作面出現(xiàn)各種突發(fā)情況時，采煤機無法自動識別。

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(2)支架自動跟機拉架時，拉架速度與采煤機速度不匹配、拉架不到位、漏拉架、頂梁不能自動調(diào)整、傳感器故障等問題對支架自動化影響較大。

(3)各設(shè)備通信協(xié)議、數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一，煤炭行業(yè)沒有相關(guān)綜采工作面自動化的規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

(4)需要由專業(yè)廠家對綜采自動化系統(tǒng)進行系統(tǒng)研究和集成。

(5)需要在支架上安裝行程傳感器、壓力傳感器、角度傳感器等感知支架的狀態(tài)，防止因支架誤動作造成機械事故，并保證支架達到支撐效果，以實現(xiàn)支架的智能控制功能。

(6)需要開發(fā)集視頻、語音、通信為一體的工作面自動化控制系統(tǒng)，提高遠(yuǎn)程控制技術(shù)和監(jiān)視系統(tǒng)的可靠性。

(7）需要研制遠(yuǎn)程操作臺，可以在工作面巷道監(jiān)控中心，實現(xiàn)對液壓支架、采煤機等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，解決綜采工作面設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程精確監(jiān)視和安全問題，從而實現(xiàn)工作面以自動化生產(chǎn)為主、遠(yuǎn)程人工干預(yù)為輔的工作模式。

(8）需要開發(fā)工作面可視化系統(tǒng)和三維仿真模擬系統(tǒng)，實現(xiàn)工作面設(shè)備運行的模擬仿真，實時反映工作面的變化，協(xié)助司機完成遠(yuǎn)程監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制作業(yè)。

3.自動化集成方案

綜采工作面自動化集成即以綜采工作面智能控站控制系統(tǒng)及供電系統(tǒng)進行集成，實現(xiàn)對綜合機械化采煤工作面設(shè)備的協(xié)調(diào)管理與集中控制。在地面調(diào)度中心建立綜采工作面監(jiān)測控制平臺，實現(xiàn)工作面設(shè)備監(jiān)測、設(shè)備診斷、數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)發(fā)布等功能。

3. 1液壓支架智能控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)在支架電液控制系統(tǒng)標(biāo)配基礎(chǔ)上，通過增加多種傳感器，如接近傳感器、傾角傳感器、測距儀、護幫板行程傳感器等，以實現(xiàn)支架智能控制功能。液壓支架電液控制系統(tǒng)配置有支架控制器、驅(qū)動器、各種傳感器、信號轉(zhuǎn)換器、工作面巷道監(jiān)控主機和地面監(jiān)控中心服務(wù)器等。

3. 2采煤機智能控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過工作面視頻系統(tǒng)實現(xiàn)采煤機定位及視頻跟蹤;通過工作面巷道遠(yuǎn)程操作臺控制采煤機的速度和啟停，使采煤機在工作面按設(shè)定工藝程序自動運行、自動調(diào)高、臥底、加速、減速；根據(jù)工作面運行情況，人工隨時可以干預(yù)采煤機運行，從而實現(xiàn)對采煤機的遠(yuǎn)程人工干。

采煤機必須具備以下功能:①基本參數(shù)監(jiān)測功能;②姿態(tài)感知及控制功能;③定位功能;④智能化快速記憶及截割自動控制功能;⑤主動式采煤機與運輸系統(tǒng)狀態(tài)及運能的自適應(yīng)配合，采煤機與液壓支架自移系統(tǒng)的自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制;⑥急停閉鎖功能。

3. 3刮板輸送機智能控制系統(tǒng)

工作面刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機采用綜合在線監(jiān)測集中控制系統(tǒng)，實現(xiàn)減速器和電動機溫度監(jiān)測、雙速電動機降壓啟動、智能調(diào)速型液力禍合器軟啟動、“三機”啟停和軟啟動集成控制、鏈條張力監(jiān)測與智能化機尾伸縮自動控制、潤滑油在線鐵譜分析、軸承在線振動檢測、轉(zhuǎn)載機及破碎機自動推移、帶式輸送機機尾自動伸縮等功能。

由采用手動操縱閥調(diào)整帶式輸送機機尾的相對位置，改為電液自動控制的系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場需要可自動或手動完成帶式輸送機機尾前移、膠帶跑偏調(diào)整、調(diào)高、轉(zhuǎn)載機推移方向校正、浮動托輥組的高低調(diào)整等功能。

3. 4泵站智能控制系統(tǒng)

泵站控制系統(tǒng)配置有各種傳感器，用來進行泵站的狀態(tài)預(yù)警與保護，具有電控、液控2種卸載功能，可實現(xiàn)乳化液泵站的空載啟停、系統(tǒng)壓力波動的最小化及系統(tǒng)瞬間供液最大化、工作面恒壓供液。

3. 5工作面巷道智能綜合控制系統(tǒng)

工作面巷道智能綜合控制系統(tǒng)是整個工作面的集控中心，主要由主控計算機、視頻監(jiān)視器、操作臺、交換機等設(shè)備組成，主要功能包括數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)服務(wù)、工作面實時監(jiān)控、工作面集中控制、網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)自診斷。

3. 6地面數(shù)據(jù)監(jiān)控、分析與發(fā)布系統(tǒng)

地面數(shù)據(jù)監(jiān)控、分析與發(fā)布系統(tǒng)將綜采工作面采煤機、液壓支架、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、乳化液泵站、噴霧泵站及供電系統(tǒng)等有機結(jié)合起來，實現(xiàn)在地面調(diào)度指揮中心對綜采工作面設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測以及各種數(shù)據(jù)的實時顯示等，為井下工作面現(xiàn)場和地面生產(chǎn)、管理人員提供實時的井下工作面生產(chǎn)及安全信息。

綜采工作面自動化是我國條件適宜煤層安全高效開采技術(shù)的發(fā)展方向，體現(xiàn)了“無人則安”的先進安全管理理念。雖然國內(nèi)許多大型煤炭企業(yè)進行了綜采工作面自動化生產(chǎn)的應(yīng)用探索，基本實現(xiàn)了自動化開采，取得了很好的效果，但是距離實現(xiàn)以設(shè)備自動化生產(chǎn)為主導(dǎo)、人工遠(yuǎn)程干預(yù)為輔助方式的遙控采煤工作模式，真正實現(xiàn)綜采工作面的無人化還有很長的路要走。煤巖界面自動識別技術(shù)、設(shè)備姿態(tài)檢測控制技術(shù)、三維定位技術(shù)等將是下一步需要研究的關(guān)鍵技術(shù)。

綜合信息化、自動化講座參觀部分：

本次培訓(xùn)還參觀了上海海得控制系統(tǒng)股份有限公司，是國內(nèi)領(lǐng)先的具有多行業(yè)系統(tǒng)集成和工程實施能力的企業(yè)。本次我們重點參觀該公司代理的赫斯曼交換機。該公司xx-x工程師詳細(xì)的介紹了赫斯曼交換機的各項功能，演示了H&i Server容錯服務(wù)器的容錯過程，容錯系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)了零切換，無業(yè)務(wù)中斷、無數(shù)據(jù)丟失、24/7 持續(xù)監(jiān)控，操作簡單

類似單機、應(yīng)用程序無需修改、無需專業(yè)技能等優(yōu)點，保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的連續(xù)性和數(shù)據(jù)的安全性。改變了傳統(tǒng)的一套系統(tǒng)兩臺服務(wù)器雙機熱備的格局。

在海得我們還參觀了海得剛剛研發(fā)的適合中小型企業(yè)的云平臺。云的概念對我們來說是一塊空白，本次借助這次機會我們了解了云的概念，明白了云能為礦山企業(yè)帶來的便捷與管理模式的變革；其次是如何搭建云平臺、維護云平臺，這是本次參觀的最值得驕傲的一點，使我們對云的了解更近了一步。

經(jīng)過一周的學(xué)習(xí)，讓我們獲益匪淺，深刻體會到學(xué)習(xí)的重要性，同時感受到自身能力的不足，知識面的匱乏。首先感謝礦黨政給予的寶貴學(xué)習(xí)機會，通過這次參觀學(xué)習(xí)，不僅使我們開闊了眼界，提升了自己的認(rèn)識水平，也讓我們發(fā)現(xiàn)了工作中存在的一些問題并深刻認(rèn)識到一個礦井的信息化與自動化建設(shè)的重要性。信息化與自動化建設(shè)需要管理模式的變革，需要我們?nèi)�體領(lǐng)導(dǎo)職工統(tǒng)一思想，更新觀念，同時注重人才培養(yǎng)，提高員工素質(zhì)，不斷的整合現(xiàn)有資源，加快體制建設(shè)，才能實現(xiàn)礦井的信息化、自動化運行，最終實現(xiàn)減人增效，安全高效生產(chǎn)。

學(xué)習(xí)的目的是為了提高，“閉門造車”永遠(yuǎn)都不可能成功。我們只有不斷的借鑒別人先進的技術(shù)，并依據(jù)自身的實際加以創(chuàng)新，才能更好的發(fā)展自己，才能更快的向建設(shè)國內(nèi)一流的安全高效先進礦井的偉大目標(biāo)邁進！

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