煤矿掘进机远程智能控制技术研究

张鹏

摘要：针对矿井复杂、危险程度高的特点，本文以某矿井掘进机为例，对其遥控系统构成和智能化改造流程进行了分析，并进行了远程智能构架的设计。根据控制原理，实现矿井掘进机的遥控智能控制，实现矿井掘进机的前进、后退、转弯、铲板、截割、支撑等操作的远程智能化控制。为矿井掘进机的远程智能控制提供了技术支撑和借鉴。

关键词：矿井掘进机;遥控系统;智能架构;智能控制;技术支撑

1.煤矿掘进机远程控制系统组成及智能化升级

煤矿掘进机是矿井掘进作业中的一种机械化设备，它的工作性能和智能控制水平直接影响着矿井的施工效率和安全。煤矿中因含有易燃气体等易爆炸气体，对煤矿的设备和控制系统的电子元件等有很高的要求。矿井掘进机远程控制系统包括掘进机，高清摄像头，中继站，矿井控制中心，网络平台，远程遥控，地面总控中心，掘进机远程监测系统。由于矿井内含有易燃、易爆的气体，所以对掘进机、高清摄像头、中继站、控制中心等设备必须具备防爆性能，因此机械硬件、控制软件及连接系统必须具备很强的防爆性和抗干扰能力。在掘进机上和矿井内装有高清摄像机，实时获取掘进机周围环境特征、参数以及掘进机的主要参数，并通过中继站和传输线向矿井控制中心发送数据;将可视化、掘进机姿态、惯性导航、自动掘进机等控制技术应用于矿井掘进机的遥控。矿井掘进机的遥控智能提升主要包括三个发展阶段：在线集中控制、遥控开采、更深入的智能控制。（1）掘进机的联机集中控制主要是使掘进机的设备联机集中控制，使掘进机的高产、高效、自动化运行;（2）在联机集中控制的基础上，增加了顺槽、地面远程控制等远程遥控，从而实现对掘进机的远程遥控;（3）对掘进机进行更深层次的智能化控制，在线集中控制和远程遥控的基础上，添加更多的传感器、反馈系统、监控系统，从而实现掘进机远程智能自动化控制，可以实现掘进机自动无人化工作。

2.煤矿掘进机远程控制

煤矿掘进机的遥控主要包括：地面上的视频监控中心、总控中心、数据采集与处理;防爆控制中心主要由 CAN总线转换、遥控接收机、运动控制器、扩展模块、惯性导航系统等构成，其中运动控制器主要实现电流、电压、液位、温度、泊位和姿态控制;该控制系统能够实现远程控制，如视频、远程遥控、运动控制（电流，电压，液位，泄漏，温度，泊位），电气控制，电磁阀控制，以及姿态和惯性导航。该系统包括：掘进机总控中心，无线网络平台，激光接收器，激光数据采集器，无线中继控制中心，无线中继站，有线网络平台，远程控制中心，惯性导航，电流，电压，液位，漏电，温度，泊位，等等。利用激光接收机、掘进机总控中心、无线网络平台、无线中继控制中心、无线中继控制中心、无线中继站、有限网络平台、远程控制中心等系统，实现对掘进机的远程智能控制。所研制的矿井掘进机智能遥控系统能够实现对矿井掘进机的前进、后退、转弯、铲板、截割、支撑等操作的遥控智能控制，并利用遥控智能控制，实现了掘进机高效高产、自动智能运行。

3.煤矿掘进机控制系统解决的几大问题

3.1掘进机自身定位和定向的问题

在进行煤矿掘进机控制系统应用过程中，可以有效地利用惯性导航和激光测距传感器相结合的方法来实现对掘进机的定位和定向。在不依靠外界信息的情况下，惯性导航系统能够提供自身的定位、定向和姿态。

3.2自动化程度不够，切割质量差

利用惯性导航技术，结合掘进机截割部的旋转油缸磁致伸缩传感器、提升油缸的磁致伸缩传感器等，计算出了掘进机的空间位置，并将其显示在井下监测计算机和井上监测计算机中。将待切割的建立模型进行比较，以指导切割工作。

3.3不能实现远程遥控，安全隐患较大的问题

通过远程遥控、远程可视化、远程监控等技术手段，使工人能够从工作面撤离到远离工作面的安全地带，实现了工作面的无人化、少人化。

4.煤矿掘进智能化控制系统的研究

4.1矿井网络数据中心建设

煤矿企业的信息化建设需要建立一个网络数据中心。没有一个可靠的网络数据中心，就无法实现智能建筑。随着矿井信息化进程的加快，原有的百兆、千兆网速网络已不能满足新的需求，必须建立一个万兆、环网、无线、专线的网络结构。网络建设要从机房建设、机房动环安全管理、分区划分、综合布线、网络安全、矿区综合网络布线、电池管理等几个方面来进行。

4.2矿井通信系统建设

煤矿通讯系统在煤矿生产调度中起着举足轻重的作用。一旦发生意外事故，将导致调度指挥失灵，事故灾害扩大等。因此，每个煤矿都要建设一个性能完善、设备可靠、运行稳定的矿井通讯系统。

4.3煤矿安全监控融合体系建设

《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》指出：“将矿井地下有线与无线通信网络相结合，将监测和 GIS技术相结合，使矿井安全监控系统升级改造成为可能。多个系统的融合可以是地表和地下两种。鼓励新安装的安全监测系统，采用地下集成模式。”在 GIS技术的指导下，实现了多个系统的集成、紧急情况下的协同工作。特别是广播系统的选择，必须方便日常的管理，以确保在紧急情况下能够派上用场。

结束语

煤矿掘进机是煤矿生产中的一种重要设备。針对矿井掘进机的智能化、科学化的特点，针对矿井掘进机远程智能化组成、智能化升级问题进行了深入的分析，提出了远程智能控制框架，研究了控制原理，设计了矿井掘进机远程智能控制系统，并在实际生产中进行了应用，为煤矿掘进机远程智能化控制及智能化升级提供技术基础和理论参考。

参考文献

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