技术创新计划项目申报书项目名称：综采工作面集中自动化系统承担单位: 中滦科技项目负责人：参加单位：申报计划类别: 申报项目专业：自动化项目起止年限：申报计划年度：2013年申报日期： 2013年11月中滦科技有限公司制项目主要研究、实施内容、工艺技术路线、创新点及技术关键：控制系统软件的基本功能是可以从顺槽监控中心和地面集控中心进行现场设备运行的状态显示、异常判断、事故报警、数据存储、信息共享等，进行采煤机、电液控支架以及刮板输送机、破碎机、转载机、乳化液泵站、皮带机等设备设施的远程监控。
（1）监测系统层监测系统层是指电液控制系统、采煤机控制系统、刮板输送机控制系统、转载破碎机控制系统、皮带机控制系统、泵站控制系统、视频监控系统。
（2）数据接口层实现将各个监测系统数据转存到统一数据存储平台，接口方式主要有文本文件（xml、txt 等）、数据库、视频数据流。
（3）存储层实现实时监测监控系统动态数据的存储，采用传统的关系数据库，通过对采集数据进行挖掘和分析处理，灵活地满足煤矿实际生产的各种需求。
考虑到平台的稳定性和通用性，平台拟采用MS SQL Server作为后台数据库对监测监控数据进行统一存储。
（4）业务层业务层对统一数据库平台数据进行统计、分析、查询，实现各个子系统和子系统之间的业务逻辑，并对业务逻辑进行封装，以供展现层调用。
（5）用户层用户层提供监测控制数据的在线的展示以及与用户的交互。
主要展示井下顺槽设备以及工作面设备和环境的状态，实时监测工作状况，综合判断是否有发生异常的趋势，当出现异常提示报警。
用户通过这一层的交互可以设定系统的关键参数来完成日常的管理工作。
网络传输信息流示意如图：从系统功能和分布上，监控系统软件主要分为如下几部分：1、顺槽集控中心➢显示工作面的工作设备（包括采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机等）的运行状态、故障信息并语音报警。
➢显示胶带运输机运行状态，并将相关数据上传至井下集控室主控计算机。
➢泵站系统的运行状态、故障信息并语音报警。
➢主控计算机通过通讯线路可以实现控制电液控跟机自动化启动、停止、急停。
主控计算机通过通讯线路将指令传输给采煤机达到控制采煤机启停、采煤机的各种操控及相关保护功能。
可以对工作面三机系统、转载机、皮带运输系统进行远程控制。
➢监控系统所有功能的交互菜单选择控制可完全用鼠标实现，可独立实时处理各种图表和多窗口信息。
监控系统界面功能方面，主要分为综采工作面设备监控主界面、采煤机监测监控、电液控支架监测监控、刮板输送机、转载机、破碎机集控系统界面、顺槽皮带机监测控制、运斜皮带机监测控制、泵站监测控制界面，分别介绍如下：工作面设备监控主界面：1.1 采煤机监测控制系统主要监测采煤机工作时的各项指标参数，实时的显示在界面上。
数据异常时具有报警功能，提示保护信息或直接进行保护停机，界面具有总启、总停、二启、牵电、牵停、左牵、右牵、左升、左降、右升、右降、锁溜、急停等操作功能按钮，可实现鼠标点击操作。
⑴实时监测功能①具有各部电机运行电流、温度的监测显示、过载、过温、漏电闭锁报警和保护功能；②摇臂、牵引箱高速腔轴温的监测显示、报警和保护功能；③液压系统压力的监测显示、报警和保护功能；④水路压力、冷却水流量的监测显示、报警和保护功能；⑤具有采高及卧底量的实时在线监测功能；⑥具有采煤机行走位置与牵引速度的在线监测显示功能；⑦实时监测采煤机左、右摇臂角度；⑧实时监测采煤机的俯、仰采角度及采煤机行走方向的工作面倾角；⑨具备瓦斯、声音在线监测、瓦斯超限断电闭锁功能；⑩实时监测系统的通讯状态。
⑵实时控制功能①急停、锁溜；②启动/停止；③牵引启动/牵引停止；④牵引速度、方向；⑤左、右摇臂升降；⑶数据分析功能、自动仿形截割；⑷视频显示功能：实时显示采煤工作区域视频画面，随采煤机行走自动进行实时视频切换；⑸就地/远程互锁、切换。
①就地模式下，不允许远端控制；在远端控制模式下不允许就机控制，用于保证采煤机操作的安全性。
②远程控制模式下，数据传输通讯失败的情况下，采煤机可快速保护锁定，不允许远控操作。
监控画面示意图如下：1.2 电液控监测控制系统在工作面电液控制系统的基础上，实现在集控室对液压支架运行的状态参数进行监控。
主要监控功能有：⑴实时监测功能①液压支架工况信息显示：每组液压支架的立柱压力、支架位置、推移行程、工作面倾角、护帮板位置、工作面推进度、支架动作状态。
②工作面视频监测：视频播放选择、视频播放窗口、视频保存。
③监测显示各组支架控制器工作状态、故障信息，采煤机位置、方向监测，主机与工作面控制系统通信状态；⑵实时控制功能①能够通过集控中心界面发出指令，控制液压支架跟机自动化启动、停止、急停功能。
②单支架操作：通过集控室的支架控制器实现单组支架可视远程操作功能。
③成组支架操作：通过集控室的支架控制器实现成组支架可视远程操作功能，如成组自动降-移-升、成组、推溜、成组护帮伸收、成组伸缩梁伸收等功能控制。
⑶数据分析功能根据采集的数据进行分析，实现与采煤机的联动。
紧急情况进行报警、急停、闭锁。
对液压支架压力数据、高度、推移行程曲线进行综合分析，形成该工作面的综合地质分析报告。
⑷视频显示功能通过点击界面上的视频摄像头可进行视频切换，从而根据需要显示不同的视频信息，对不同支架进行视频显示。
监控界面示意图：1.3 刮板输送机、破碎机、转载机集控系统主要是对刮板输送机、破碎机、转载机进行运行状态监测、视频监视和启停控制。
主要监控功能如下：⑴显示刮板输送机、破碎机、转载机的启停状态、工作电流、工作电压。
实现对刮板输送机、破碎机、转载机的集中控制；⑵实现与皮带机的双向通信，实时获取皮带机的运行状态，若皮带机处于停止状态，给出报警信息并自动闭锁刮板输送机、破碎机、转载机；⑶刮板输送机、破碎机、转载机开关状态显示，包括各个回路运行状态、电流大小、电压大小以及漏电、断相、过载等保护故障状态显示；⑷可对刮板输送机、转载机、破碎机进行顺序远程起停控制，起动顺序：皮带机->破碎机->转载机->刮板输送机->采煤机；停止顺序：采煤机->刮板输送机-> 转载机->破碎机->皮带机。
监控界面示意图如下：1.4 皮带机与泵站监测控制系统1、皮带机监控系统主要进行皮带机运行状态显示（包括皮带机电机电压、电流检测、功率显示、闭锁位置彩色图形显示、线路故障信息及位置显示、皮带机运行速度实时显示、保护（温度、烟雾、堆煤、红外、跑偏、速度、闭锁）传感器故障预警、位置显示）。
能够联控一键式控制该工作面的运道皮带机、运斜皮带机等，实现顺煤流启动，能够正常停车和故障保护停车。
能够实现就地单台控制、联锁自动控制两种控制方式。
主要功能框图如下：皮带运输控制系统：⑴实时监测功能①实时监测显示皮带运输控制系统的启停状态、速度监测、温度监测、跑偏、堆煤、撕裂、烟雾。
②曲线图表：对皮带温度、堆煤、跑偏、电机电流、电机电压的数据形成实时曲线，方便工作人员对曲线数据分析。
③显示皮带速度，皮带张紧压力。
④显示皮带电机启动情况，电机电流，电压以及相关控制装置的情况。
⑵实时控制功能①能够实时远程控制皮带运输系统的启动/停止。
②可以通过皮带停止，皮带启动按钮控制皮带停起。
③可以切换就地还是集控；手动还是检修。
监控画面示意：2、泵站监控系统泵站监控系统主要是接收并显示泵组的工变频运行状态、实时电压、电流、泵站出口压力、各种传感器状态、保护故障和开关故障信息显示并语音报警。
主控计算机通过通讯线路将指令传输给泵站PLC控制中心，达到操控各台泵的启动、停止等功能。
功能框图如下：⑴实时监测功能：包括运行状态、泵站压力、乳化液浓度、泵箱液位、油箱油位、各台泵组运行参数、变频器参数的监测。
①运行状态：包括各泵站是否启动、乳化液浓度、液位高度和泵站各电磁阀动作情况。
②泵站压力：由于泵站是整个工作面的动力,所以压力的实时监测至关重要。
包括泵站进、出口压力。
③乳化液浓度：包括液箱的乳化液浓度实时情况。
④泵组参数：泵组的各台电机电压、电流、温度、油温、油压、蓄能器压力及运行状态的实时监测。
实时监测显示乳化液浓度、油箱内液位、系统压力、进液流量、泵组润滑油油温、油压等参数。
⑵实时控制功能，主要包括设备启停、变频控制、电磁阀、传感器四个方面。
①组合开关：包括各泵组的单台工变频启动、停止。
②变频器：能够根据工作面负荷调节泵站电动机的变频器频率，使电机加速或减速，实现功率平衡，使系统处于最佳运行状态。
③电磁阀：能够控制泵站各电磁阀的开关动作，从而实现自动配水、自动反冲洗、手动卸压等功能操作。
④系统可实现远程控制和就地控制。
⑤传感器：采集泵组、油箱、液箱的监测数据，传输给泵站主控PLC，实现保护控制功能。
监控画面示意图：2、工作面各控制站➢该工作面共设三个控制站，分别是集控室监控主站（兼职监控工作面刮板输送机、转载机、破碎机运行信息及保护状态）、顺槽皮带机监控分站（监控顺槽皮带机运行信息及保护状态）、运斜皮带机监控分站（监控运斜皮带机运行信息及保护状态）。
➢各监控站分别显示工作面设备（包括采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、皮带机等）的运行状态，并能够存储至少1个月的故障信息。
➢可与矿井的计算机网络联网，将上述的相关数据上传至井下集控室主控计算机或自动化监控网络。
➢能够联控一键式控制该工作面的采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、皮带机等，实现逆煤流启动，能够正常停车和故障保护停车。
能够实现就地单台控制、联锁自动控制两种控制方式。
➢能够实现全线急停闭锁、速度、堆煤、煤流探测、红外保护等功能，对于保护功能能够设置“允许/禁用”，能够达到正常停车、故障报警停车、断电停车、上电自复位人工手动启动等功能。
3、地面监控中心➢地面综采自动化监测控制系统涵盖所有井下设备和环境状况的监测和显示，将井下工作面监测控制系统、井下外围监测控制系统、视频监控系统进行整合统一，建立统一的数据模型和数据结构，为将来将这些信息深度融合综合分析、完成综采自动化系统高级功能搭建完善的平台。
➢显示工作面的运输设备（包括采煤机、电液控支架、刮板输送机、转载机、破碎机、皮带机、泵站等）的运行状态，能够进行故障报警，能够存储至少1个月的故障信息。
➢可实现对井下综采工作面设备进行远程一键启动、停止、急停操作。
4、视频系统根据实际功能需求，将视频监控系统功能集成在采煤机、电液控支架、转载机集控、皮带控制系统的监控软件界面中。
在采面区域内每4组支架安装2台网络摄像仪，其中1台监视刮板输送机和采煤机运行通道，另1台监视液压支架状态，采面区域内共计38台网络摄像仪。
外围重点及主要部位装设16台网络摄像仪，对井下综采工作面进行实时监视并在显示器上实时显示视频图像信息。