綜采工作面集中控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā).pdf

1、本課題來(lái)源于山西省科技廳重大專(zhuān)項(xiàng)“全自動(dòng)國(guó)產(chǎn)無(wú)人綜采工作面技術(shù)裝備研發(fā)”(項(xiàng)目編號(hào):20111101024)，是針對(duì)煤礦井下綜采設(shè)備普遍采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制的作業(yè)方式所帶來(lái)的生產(chǎn)效率低下、人力成本高、安全隱患、自動(dòng)化程度低等問(wèn)題而提出的。
　　目前，我國(guó)的綜采工作面已經(jīng)普及了機(jī)械化采煤，大部分的綜采設(shè)備均有相應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以通過(guò)電控方法進(jìn)行操作。但就整個(gè)綜采工作面而言，綜采作業(yè)過(guò)程依然離不開(kāi)人工手動(dòng)操作控制，整體的自動(dòng)化水平較低

2、。人工手動(dòng)操作綜采設(shè)備進(jìn)行作業(yè)的生產(chǎn)方式，不僅操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且會(huì)因誤操作引起安全事故。通過(guò)構(gòu)建綜采工作面集中控制平臺(tái)，在該平臺(tái)完成對(duì)綜采工作面的采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、泵站、順槽皮帶輸送機(jī)和視頻系統(tǒng)等設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，這在一定程度上可以減少綜采工作面的勞動(dòng)人員數(shù)量，降低因誤操作引起的事故發(fā)生率。因此，開(kāi)發(fā)綜采工作面集中控制系統(tǒng)對(duì)煤礦自動(dòng)化建設(shè)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　在對(duì)古書(shū)院礦綜采工作面綜采

3、設(shè)備的機(jī)載控制系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)研的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了綜采工作面的采煤工藝，查閱了國(guó)內(nèi)外綜采工作面自動(dòng)化相關(guān)資料和文獻(xiàn)，根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，確定了綜采工作面集中控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)以工控機(jī)為主控設(shè)備，與機(jī)載控制器共同構(gòu)成二級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)通過(guò)機(jī)載控制器獲取綜采設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
　　在充分考慮綜采設(shè)備機(jī)載控制器的通訊方式基礎(chǔ)上，本文采用了TCP/IP的通訊方式，將綜采工作面集中控制系統(tǒng)與采煤機(jī)控

4、制系統(tǒng)、液壓支架電液控制系統(tǒng)和運(yùn)輸三機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效地連接起來(lái)，可以對(duì)采煤機(jī)的位置信息、各電機(jī)的狀態(tài)信息，液壓支架的前后立柱壓力、推鎦位移等狀態(tài)信息，運(yùn)輸三機(jī)的電機(jī)電流和溫度、減速器油位和油溫、冷卻水流量和壓力等狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
　　綜采工作面集中控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，以采煤機(jī)為中心，提出了采煤機(jī)和液壓支架、采煤機(jī)和運(yùn)輸設(shè)備以及采煤機(jī)和視頻系統(tǒng)之間的協(xié)同控制方法。根據(jù)采煤工藝，找到了綜采設(shè)備之間的內(nèi)在動(dòng)作關(guān)系，在工控

5、機(jī)上編寫(xiě)了協(xié)同控制程序。
　　針對(duì)采煤機(jī)記憶截割運(yùn)行軌跡固定，隨著煤層結(jié)構(gòu)的變化，存在采煤機(jī)截割的煤中含煤量不穩(wěn)定的問(wèn)題，本文采用了遺傳算法對(duì)采煤機(jī)截割路徑進(jìn)行優(yōu)化，保證采煤機(jī)在采煤過(guò)程中截割的煤的含煤量最高。本文通過(guò)小波包分析法，對(duì)采煤機(jī)的截割部的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分解，提取出采煤機(jī)割煤、割巖和混割的特征量，結(jié)合截割電機(jī)的電流值，最終得到采煤機(jī)的當(dāng)前截割狀態(tài)，并得知采煤機(jī)滾筒的調(diào)節(jié)方向；然后根據(jù)采煤機(jī)割煤的約束條件，使用遺傳算法，得到