煤矿井下胶带输送机无人值守控制系统之研究

＊张纪飞

（兖煤万福能源有限公司 山东 274922）

随着全球能源发展进程的不断加快，煤矿作为重要能源受到了更多的关注，积极融合电气化和自动化技术体系，应用无人值守控制系统，利用智能通信技术、无线通信技术等搭建更加可控的运行管理平台，能在提升工作效率的同时延长设备使用寿命，最大程度上减少维护成本。

1.无人值守控制系统概述

(1)整体布局

无人值守控制系统本身是集散型控制系统，在应用过程中借助传感器替代传统人工作业，利用通信技术实现相关指令的快速融合和执行具体服务操作。与此同时，无人值守控制系统还能实现控制指挥中心对整个煤矿作业的远程管理，在充分发挥技术优势作用的同时，建立更加规范的应用平台[1]。整体布局如图1所示。

图1 整体布局结构示意图

由图1可知，在系统应用过程中要借助摄像监控系统完成具体工作，在完成相关信息汇总和处理工作后，就能在无人工干预的情况下，指挥中心全面且详细分析煤矿井下的工作状态，结合实际运行情况完成系统的合理化调控。并且，利用无线通信技术还能有效联动维护人员和指挥中心，在建立实时性信息交互平台的同时针对具体问题开展相应的处理。指挥中心获取数据反馈后，就能了解设备出现了何种情况的故障，维护人员掌握故障模式才能及时开展抢修作业，大大提升了煤矿井下胶带输送管理的安全性和规范性。

(2)应用价值

一方面，无人值守控制系统能大大提升经济效益，利用智能化和自动化技术体系打造更加可控的管理模式，减少人工参与和资源损耗，并大大提升工作效率，为设备实时性监督管理予以保障，一定程度上实现了降低维修成本的目标[2]。

另一方面，无人值守控制系统能全面优化安全水平，利用实时性告警管理系统，就能在出现异常情况后及时报警和管理，指导维护管理人员开展针对性抢修，避免煤矿井下设备管理无法工作造成的影响。

2.煤矿井下胶带输送无人值守控制系统应用内容

在煤矿井下胶带输送管控体系中，应用无人值守控制系统要结合实际应用要求开展具体工作，确保相关子系统（如图2所示）都能发挥其实际作用，建立更加完整的实时性控制管理模式，提升煤矿作业的安全性和规范性。

图2 无人值守控制系统子系统内容

(1)硬件条件

①配套设施

无人值守控制系统本身涵盖的内容较多，要在建立软件子系统的同时落实较为规范且合理的硬件控制模式，从而维持基础应用处理的规范性。另外，控制中心在建立工作人员和煤矿井下作业维修人员互动处理体系后，要结合技术应用规范提升综合处理效率。

一方面，要落实完善的运输硬件管理机制，选取安全且便捷的交通工具，综合考量煤矿井下不同于地面的复杂情况。例如，在运输线路设置的过程中，要结合井下具体作业情况完善相应设计，确保线路不会出现故障隐患，从而维持良好的应用处理效果。与此同时，针对故障率较高的线路也要予以处理，需采取交叉配置维护检修人员的方式落实具体工作，从根本上优化故障处理效率。

另一方面，基于设备维护控制处理的基本要求，在整合具体硬件控制工作中要维持故障处理的及时性，因此，维修工具以及零部件备品都要直接放置在井下设备临近区域。一般而言，要设置专门的设备配置室，保证标识和设备配件的一致性，并指派专人定期进行维保。

除此之外，影像监控摄像区域则要增设照明设施，保证摄像内容的清晰度，并定期为摄像头进行清洁处理，避免环境因素对摄像头摄像质量造成影响[3]。

②维护要求

要依据规范管理和控制标准开展具体的维护管理工作，维持各硬件设备应用控制的最优化效果。

A.接头

胶带接头要满足质量应用控制要求，有效避免胶带跑偏或者是磨带等现象，在及时更换老旧胶带的同时，利用钢丝绳芯胶带避免钢丝绳头甩出等不安全操作问题，有效维持接头结构应用控制的稳定性，提升综合维护水平，避免安全问题对后续应用造成的影响。

B.机架

机架的安装要匹配处理标准，按照规范化标准开展具体工作，只有从根本上维持机架基础结构的合理性和规范性，才能保证皮带顺利运行，减少因为异常操作造成的安全隐患。

C.常规巡检

为保证硬件设备应用控制的规范性，要落实标准化巡检机制，结合实际情况完成具体作业，提升巡检控制的规范性。每天都要进行实验堆煤以及跑偏保护的确认，从而更好地维持应用效果。值得一提的是，也要着重进行纵撕保护的检查。

另外，要确保电气设备定期检查工作顺利开展，主要是完成开盖检查和绝缘效能检查。需要注意的是，要着重对动作部件予以监督，包括真空接触器、继电器等设备在内的设备都要对压接牢固性予以检查。

(2)软件系统

①胶带输送集散型控制系统

胶带输送集散型控制系统是整个无人值守控制系统的重要子系统之一，主要组成部分包括工业控制机、传输接口、监控主站以及监控1/2级分站，并配备对应的保护传感器，有效实现实时性数据汇总和数据分析，以便于展开后续操作[4]。

A.工业控制机

主要是借助信号电缆完成信号的实时性传输和管理，能完成对任意胶带机的任一个流程予以实时控制的操作工作，实现合理化启动和停止，并且，有效完成并联设备的闭锁控制工作[5]。值得一提的是，在分站保护传感器产生对应动作后，不仅仅能对其相匹配的分站进行停机命令、语音报警等功能的执行，还能建立主站和工业控制机并行操作的处理模式，以实现操作指令的同步管理。

另外，利用工业控制机对任一个位置故障进行作业面的显示，并形成对应的报警信号，在实现地面计算机和计算机网络通信并行处理等工作后，就能提升应用管理的基础水平。

B.监控主站

是工业控制机的下级控制单元，在完成基础性控制功能以及工业控制机后，就能借助CRT模拟盘完成相关数据信息的实时性显示，在模拟盘上要安装指示灯、液晶显示屏、数码管等基础设备，有效借助按钮和开关实现相应的控制工作，最大程度维持应用水平。

C.监控分站

主要是负责接收来自主站的命令，并依据命令的具体内容完成单条胶带输送机起动、停止等基础操作指令的控制工作，针对胶带输送机保护环节，要整合具体的应用控制模式，确保对应参数管理的规范性，且机头堆煤、溜煤眼等都能处于良好的应用状态。例如，驱动滚轮表面温度控制、开关故障报警等[6]。

利用对应的监控单元就能完成信息和数据的实时性汇总，以保证检测工作都能顺利落实，配合自动执行锁停机等操作，维持故障管控的合理性和规范性，也能将汇总的信息回传到主站，以保证监控中心能获取更加直观的信息，从而全面提升实时性管理的质量效果。并且，将语音报警设定为全线式报警处理，能最大程度上提高维修故障应用效率。在分站开展信息处理的过程中，不仅能依据主站具体执行指令开展相应工作，还能独立落实自动控制和显示报警等功能。一旦自动胶带启动工作无法落实，利用手动处理的方式就能开展后续工作，确保胶带输送机正常运行，避免对运煤处理工作造成的影响。

综上所述，正是因为集散型控制系统的应用，有效提升了自动化处理的水平，有效调整了溜煤眼的机械位置，依据实际安全控制需求还能添加防堵塞、防堆煤以及防落煤的传感器，结合实际情况开展相应处理作业，保证在安全控制的基础上维持安全管理效果，也为控制技术应用以及无人值守控制系统可控化管理予以保障。

②井下人员监测系统

井下人员监测系统主要包括工控机模块、模拟显示屏、转换器以及监测分站等部分。在实际应用情况下利用工业计算机就能建立相应的控制模式[7]。

首先，监控分站要完成信号的实时性汇总，一般是借助传感器对信号源予以评估，有效汇总信息后直接回传到监控中心。此时，监控中心要借助工业计算机或者是模拟显示屏及时掌控井下人员的分布情况，并获取移动信息。

其次，若是有外部人员接触胶带机控制区域，监控中心还能下达实时性监控指令，要求井下作业人员确保外部人员的安全，为无人值守控制系统多元化应用处理提供保障。

③无线电通信系统

主要组成部分包括工控机、调度通信主机、无线电通信主机等，要结合实际应用规范落实设备配置工作。

一方面，工控机主要采取的是多媒体信息汇总处理模式，能打造最优化组网处理体系，维持应用管理效果水平，避免应用操作不当产生的影响[8]。

另一方面，井下工作人员借助手机等客户端就能和地面监控中心取得联系，甚至可以直接安装无线电话机，以便于及时完成信息数据的反馈和处理，提高联络的便捷性和实效性。

④工业电视监视系统

系统主要由工控机、矩阵切换器、监控设备、光端机、控制器等基础部件组成，各个组成部分发挥相应的作用。

A.工控机

借助多媒体计算机进入联网应用管理模式，能建立更为规范的控制体系，为后续控制工作顺利落实予以保障。

B.监控设备

在胶带机的机头位置、机尾位置、给煤机位置分别安装对应的摄像设备，以便于能建立有效的数据收集系统，在监控摄像设备上能直观了解电动机和胶带等设备的应用情况。值得一提的是，为了尽量减少摄像机等设备的数量，可依据实际情况适当采取电动云摄像头，配合固定设备共同形成较为可靠的应用控制程序。基于工业电视监视系统的安装，能打造经济可靠的应用处理体系，更迅速地对井下异常情况做出回应[9]。

除此之外，综合管理中心也是较为重要的环节，将对应子系统集中在统一模块体系内，形成各个模块的互联互通，更好地开展集中控制，也为数据传输以及数据交换打造良好的平台[10]。

3.煤矿井下胶带输送机无人值守控制系统应用效果

煤矿井下胶带输送无人值守控制系统集自动控制单元、计算机技术、视频监控技术、信息技术以及现代管理技术于一体，建立煤矿完整的运输生产系统和统计模式，打造更加可控的控制管理体系，为煤矿管理提供解决方案，从而建立优化运行、优化控制以及优化管理的“三优”管理机制，共同提升煤矿工作的综合水平。

一方面，无人值守控制系统的应用大大实现了减人增效的目标，打造无人值守监督管控平台，减少人员产生的成本，也能建立更加可控的效果应用模式。与此同时，配合生产运行管理的实时性监督管控模式。

另一方面，无人值守控制模式的应用能进一步减少安全隐患问题，形成安全监督管控模式，并有效实现事故灾害预测预报的目标。比如，安装增煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器等就能及时进行参数的管理和对比，以便于能了解设备的实时性应用情况。

正是基于开放性的编程软件和开放性的数据通信协议，打造了基于以太网和调度中心数据通信体系，满足煤矿井下胶带输送机应用控制的基本需求，维持良好的集中控制结构，保证全矿井监控系统联网的实时性运行，减少安全隐患的同时还能促进煤矿井下胶带输送机设备寿命的延长。

4.结束语

总而言之，煤矿井下胶带输送机无人值守控制系统的设定和应用具有重要的实践意义，能更好地推动煤矿行业开展实时性设备监督管理工作，为行业可持续发展奠定坚实的技术基础。