張曜

摘 要：掘進(jìn)和回采是煤礦生產(chǎn)的2個(gè)重要環(huán)節(jié)，掘進(jìn)機(jī)是用于煤礦井下開(kāi)鑿巷道的機(jī)器。煤礦巷道的快速掘進(jìn)是保證煤礦生產(chǎn)礦井穩(wěn)定高產(chǎn)的關(guān)鍵，高效機(jī)械化的掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)是保證礦井實(shí)現(xiàn)高效高產(chǎn)的必要條件，也是未來(lái)巷道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向。隨著智能制造的大力推進(jìn)和煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化需求的增大，掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程智能控制得到了煤礦企業(yè)的青睞。本文對(duì)煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：煤礦掘進(jìn)機(jī);遠(yuǎn)程;智能;控制技術(shù)

1煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)組成及智能化升級(jí)

煤礦掘進(jìn)機(jī)作為礦井高效掘進(jìn)的機(jī)械化裝備，其性能好壞及智能化控制程度直接決定礦井掘進(jìn)效率和安全。礦井中由于存在瓦斯等易燃易爆氣體，導(dǎo)致礦井中的設(shè)備及控制系統(tǒng)的電氣元器件等要求都較高。煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要由掘進(jìn)機(jī)、高清攝像頭、中繼站、礦井控制中心、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、遠(yuǎn)程遙控器、地面總控中心及掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等組成。由于煤礦礦井存在瓦斯等易燃易爆危險(xiǎn)氣體，要求煤礦井下的掘進(jìn)機(jī)、高清攝像頭、中繼站、礦井控制中心均具有防爆功能，因此機(jī)械硬件、控制軟件及連接系統(tǒng)應(yīng)具有高度防爆性和抗干擾性。掘進(jìn)機(jī)上及礦井中安裝的高清攝像頭將掘進(jìn)機(jī)周圍環(huán)境特性、參數(shù)及掘進(jìn)機(jī)自身關(guān)鍵參數(shù)實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)中繼站和傳輸線將實(shí)時(shí)采集信息傳輸給礦井控制中心;礦井控制中心將采集和處理的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)傳遞給地面總控中心，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程遙控器的連接與控制;地面總控中心對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行最終的計(jì)算和處理，將煤礦掘進(jìn)機(jī)需要呈現(xiàn)監(jiān)控的關(guān)鍵參數(shù)傳遞給掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制。在煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制中運(yùn)用了可視化、掘進(jìn)機(jī)姿態(tài)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及自動(dòng)掘進(jìn)等控制技術(shù)。

煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制智能化升級(jí)主要分為聯(lián)機(jī)集中控制、遙控開(kāi)采、更深入的智能化控制3個(gè)發(fā)展階段。①掘進(jìn)機(jī)聯(lián)機(jī)集中控制主要是實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)設(shè)備聯(lián)機(jī)集中控制，從而實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)的高產(chǎn)高效、自動(dòng)化運(yùn)行;②掘進(jìn)機(jī)遙控開(kāi)采在聯(lián)機(jī)集中控制的基礎(chǔ)上，增加順槽遠(yuǎn)程控制和地面遠(yuǎn)程控制等遠(yuǎn)程遙控控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程遙控控制;③掘進(jìn)機(jī)更深入的智能化控制在聯(lián)機(jī)集中控制和遠(yuǎn)程遙控的基礎(chǔ)上，增加更多需求的傳感器及反饋系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程智能自動(dòng)化控制，可以實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)無(wú)人化工作。

2煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制

煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制主要由地面的普通視頻監(jiān)控中心、總控中心及數(shù)據(jù)采集和處理，礦井下的防爆視頻監(jiān)控中心、防爆控制中心、視距遙控和遠(yuǎn)程遙控等主要系統(tǒng)組成。防爆監(jiān)控中心由監(jiān)控分站交換機(jī)、防爆攝像機(jī)、防爆高清攝像頭等組成;防爆控制中心主要由CAN總線轉(zhuǎn)換、遙控接收器、運(yùn)動(dòng)控制器、擴(kuò)展模塊、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等組成，其中運(yùn)動(dòng)控制器主要實(shí)現(xiàn)電流、電壓、液位、漏電、溫度、泊位、姿態(tài)的控制; 擴(kuò)展模塊主要由電氣控制、電磁閥控制、傳感器數(shù)據(jù)采集等組成。通過(guò)總控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)機(jī)的視頻、遠(yuǎn)程遙控、運(yùn)動(dòng)控制（電流、電壓、液位、漏電、溫度、泊位）、電氣控制、電磁閥控制及姿態(tài)和慣性導(dǎo)航等遠(yuǎn)程智能控制。

根據(jù)煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制框架得到煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制原理如圖1所示。煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)主要由掘進(jìn)機(jī)總控中心、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、激光接收器、激光數(shù)據(jù)采集儀、無(wú)線中繼控制中心、無(wú)線中繼站、有線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、遠(yuǎn)程控制中心、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、電流傳感器、電壓傳感器、液位傳感器、漏電傳感器、溫度傳感器、泊位傳感器等組成。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、電流傳感器、電壓傳感器、液位傳感器、漏電傳感器、溫度傳感器、泊位傳感器、激光數(shù)據(jù)采集儀獲得的煤礦掘進(jìn)機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)激光接收器、掘進(jìn)機(jī)總控中心、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、無(wú)線中繼控制中心、無(wú)線中繼站、有限網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、遠(yuǎn)程控制中心等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦掘進(jìn)機(jī)的遠(yuǎn)程智能控制。

根據(jù)煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)組成、框架及原理設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)界面如圖2所示。

由圖2可知，所設(shè)計(jì)的煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦掘進(jìn)機(jī)在實(shí)際工況下的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、鏟板、截割、支撐等動(dòng)作的遠(yuǎn)程智能化控制，通過(guò)遠(yuǎn)程智能化控制實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)高效高產(chǎn)、自動(dòng)智能運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)：煤礦掘進(jìn)機(jī)為礦井重要的掘進(jìn)裝備。為了提高煤礦掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)效率和智能化，以某型煤礦掘進(jìn)機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程智能化組成、智能化升級(jí)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程智能控制框架，研究控制原理，設(shè)計(jì)煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)，并在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用，為煤礦掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程智能化控制及智能化升級(jí)等方面提供技術(shù)依據(jù)和理論參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡忠利.自動(dòng)化掘進(jìn)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2021，42（5）：11-13.

[2]李鵬.EBZ160型礦用掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程線控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].煤炭與化工， 2021，44（1）：75-77.

[3]黃海飛. 淺談掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程智能采礦系統(tǒng)設(shè)備單元[J]. 煤礦機(jī)電，2020， 41（6）：49-52.