[发明专利]一种煤矿综采工作面大型装备集中控制平台的实现方法

摘要

一种煤矿综采工作面大型装备集中控制平台的实现方法，其所述方法是基于煤矿综采工作面大型装备的采煤机系统、液压支架系统、工作面运输系统、乳化液泵站系统、移动变电站系统和视频监控系统，并通过高速嵌入式计算机UNO‑3072A、高速数据采集卡PCI‑1716、PowerBuilder前端开发平台、SQLServer数据库、Modbus TCP/IP通讯协议和工业以太网，进行实时监测、集中协调控制和信息通讯网络，实现煤矿井下综采工作面大型装备的集中控制。本发明实现了煤矿综采工作面的生产自动化，填补了国内无人值守自动化采煤领域的技术空白，打破了国外对该项技术的垄断，具有实际应用推广价值。

主权项

一种煤矿综采工作面大型装备集中控制平台的实现方法，所述方法是基于煤矿综采工作面大型装备各子系统，包括采煤机系统、液压支架系统、工作面运输系统、乳化液泵站系统、移动变电站系统和视频监控系统，并通过控制层高速工控机及其高速数据采集卡、前端开发平台、数据库、通讯网络，在集中控制平台的集中协调控制下，实现煤矿井下综采工作面大型装备各子系统按采煤工艺自动进行无人值守的采煤方法；其特征在于：所述集中控制平台的实现方法包括实时监测、集中协调控制和信息通讯；具体实现方法是按下列步骤进行的：1）所述实时监测是由高速数据采集卡采集所述大型装备各子系统的信息，经所述控制层高速工控机汇总融合后，以网络通讯协议进入控制层高速工控机，进行实时监测控制，所述实时监测的控制方法如下：（1）实时监测采煤机系统的采煤机截割头振动、电机的电流和温度、减速箱的温度；泵箱的温度、油温、油位和油压；变频器输入/输出电流、电压、频率和功率；采煤机系统的采煤机运行速度和运行方向；各部分冷却水的流量、压力和外喷雾流量；当监测量超过设定值后，系统自动进行报警，并显示故障信息；（2）实时监测液压支架系统的液压支架前立柱压力、后立柱压力、推移行程和采煤机位置；（3）实时监测工作面运输系统中刮板输送机电机电流和绕组温度，减速箱的油温、油位和轴温，冷却水的压力和流量，油缸压力，皮带部分的堆煤、烟雾、纵撕、断带、打滑和张紧的故障信息；（4）实时监测乳化液泵站系统的供水量、供油量、油温、油位、进口压力、出口压力、液位和浓度；（5）实时监测移动变电站系统的一次侧的A/B/C相电流、电压、漏电电流和电源频率；二次侧的电压、电流和绝缘电阻；一次侧和二次侧的漏电、过流、短路、超温和断相故障状态；2）所述集中协调控制是利用控制层高速工控机对大型装备各子系统传送的信息进行分析判断，若判断大型装备各子系统装备状态正常，则根据采煤机位置进行相应的控制；所述集中协调控制的方法如下：（1）综采工作面开始采煤时，装备按逆煤流顺序启动控制；（2）采煤机位置的双重判断和校正；采煤机开始工作时应位于工作面的一端，并将此时采煤机位置设置为初始位置，在采煤机运行过程中不断记忆其行走的刮板输送机链节数，由此判断采煤机行走位置，同时结合液压支架系统由红外线传感器检测的采煤机位置，如果两者一致，则由此自动控制相应液压支架动作，实现自动追机拉架；如果两者不一致，则报警，停止采煤机运行；每完成一个往返采煤过程，采煤机回到工作面的初始位置；（3）集中控制平台根据采煤机位置及运行方向自动判断采煤工艺段，发出集中控制命令，使相应液压支架自动跟踪采煤机实施相应的动作；（4）在采煤过程中，控制层高速工控机根据采煤机截割头振动、油压和滚筒电机电流对滚筒高度进行自动调整，控制方案是基于记忆截割的轨迹目标预见控制方法，这种方法是依据带有径向基神经网络的煤岩界面识别技术实现的；（5）在采煤过程中，控制层高速工控机根据油缸压力、刮板输送机电机的电流以及采煤机位置对刮板输送机链条进行自动张紧力控制，刮板输送机链条自动张紧装置由油缸压力、刮板输送机运行电流和采煤位置融合后进行自动控制；（6）在采煤过程中，控制层高速工控机自动根据采煤机位置控制视频监控系统中摄像头的点亮和熄灭，减小海量视频监控信息量传送；（7）控制层高速工控机在启动采煤工作时，首先采集大型装备各子系统的工作状态信息，判断是否开始正常工作，判断方法为向每一设备发出问询信号，大型装备各子系统接到问询信号后，将约定好的表示自身状态的信息回应给控制层高速工控机，集控平台的控制层高速工控机经过判断后，若满足启动条件，则发出启动信号；a、在采煤过程中，检测到刮板输送机有堆煤发生，此时控制层高速工控机立刻控制电液控制系统中的端头液压支架，启动安装在一级护帮上的铁爪动作，将堆煤快速送入转载环节；b、在采煤过程中，集中控制平台将集控命令发给电液自动控制系统的端头控制器，再由端头控制器控制支架控制器执行具体动作，当检测到液压支架电液控制系统的通讯中断时，即时启动电液控制系统的另一个端头控制器，由两个端头控制器分别负责中断故障发生后中断点两侧控制器正常受控进行动作；c、在采煤过程中，集中控制平台根据采煤机工作状况自动调整工作面运输系统装备的运行速度；d、在采煤过程中，集中控制平台判断出乳化液泵的进口压力和出口压力大于1.1Mpa时，自动启动反冲洗过滤器；3）所述信息通讯网络是大型装备各子系统与集中控制平台信息传送的网络结构和通讯模式，控制层高速工控机与大型装备各个子系统的控制层高速工控机是基于TCP/IP协议的网络通讯，所述信息通讯网络的控制方法如下：（1）控制层高速工控机与各个子系统的高速工控机是通过信息通讯网络进行通讯；（2）控制层高速工控机作为客户端，大型装备各子系统都作为服务器端，控制层高速工控机每隔500ms轮巡一次所有大型装备子系统，然后根据巡检结果给出控制量。