煤矿综采工作面的自动化控制系统分析
随着我国经济的发展以及科技的进步，我国煤矿开采技术越来越先进。煤矿企业为提高煤矿开采效率，运用综采工作方式，同时通过综采设备的自动化管理水平，科学提高煤矿开采速度，同时有利于保证煤矿开采安全和质量。因此针对煤矿综采工作面的自动化控制系统，应结合煤矿开采特点，加强系统创新，进而推动综采自动化控制系统的发展。本文对煤矿综采工作面的自动化控制系统进行探讨，以实现对综采自动化控制系统的全面认识，进而有利于针对综采自动化控制系统提出创新措施，有利于推动综采自动化控制系统的全面发展。
标签：煤矿；综采工作面；自动化控制系统
引言
工作面自动化控制系统是由工作面采、运、支等设备控制系统及辅助控制系统组成的一整套控制系统，对综采工作面的采、运、支设备，顺槽运输设备及电气设备进行集中控制。综采工作面自动化控制系统的总体目标是在采煤机生产过程中以采煤机记忆割煤为主，人工远程干预为辅；以液压支架随采煤机自动动作为主，人工远程干预为辅；以综采运输设备集中控制为主，就地控制为辅；以综采设备智能感知为主，视频监控为辅。即“以工作面自动控制为主，监控中心远程干预控制为辅”的工作自动自动化生产模式，在开采过程中工作面少人化甚至无人化。
1煤矿综采工作面自动化技术的发展现状
煤矿综采工作面是煤矿开采的第一生产线，综采工作面的自动化技术是整个采煤系统
中最复杂的部分，需要设备之间的相互协作共同完成采煤工作，任何一个设备都不能脱离其他设备完成作业，设备之间联系非常密切。目前我国标准的综采工作面需要200-300台采煤设备和200左右的支架共同运转，数量庞大的设备共同作业，想要完美配合实现自动化难度较大，尽管自动化技术与采煤工艺逐渐成熟，但在复杂的地质条件下做到采煤工作的完全自动化仍然存在于一定的难度，目前部分自动化矿井的实验取得了突破性的进展，进入使用阶段。
2矿综采工作面自动化系统组成
2.1支架电液控制系统
支架电液控制系统由电控单元与信息传输系统组成，电控单元由电磁先导阀、人机交互界面、电源箱、控制器、电缆连接器、传感器等部件组成。电磁先导阀主要实现电液信号的转换，可接收操作者通过人机交互界面分析后通过控制器而发来的相应电信号，将其转化为相应的液压信号，通过阀体控制支架各构件执行相应动作。运行过程中各传感器分别监测支架的相应运行参数，并将其报送至控制器，控制器通过分析判断反馈信息决定支架的相关动作，实现自动控制。在支架电液控制系统中，一个通信子网由若干个控制器构成，整个工作面支架分成不同的信息子网，形成工作面控制系统通信网络，通过顺槽监控系统进行集中控制与管理，同时将数据传输至地面主机。
2.2地面控制中心
地面控制中心由工作面视频监控系统、监控报警系统、工作面系统集成系统、数据传输系统及视频储存系统等组成。工作面系统集成及数据上传系统采用不低于100Mpbs以太网进行设备数据传输，通过自动化网络将相关数据传到地面中心，实现对井下的监测和
显示。可向第三方提供标准OPC协议，便于矿井自动化集成。工作面视频监控系统监控显示工作面分布在巷道、采煤机及液压支架的视频画面，收集数据可通过网络传输到地面进行显示，同时可实现视频管理、查询、存储等功能。监控报警系统用于实时监测设备的工作状态，若出现服务器及网络异常情况，系统将进行自动重启，以保证服务器正常工作。视频储存系統主要在磁盘阵列作录像储存，可对相关数据进行统一储存。
2.3三机集中控制系统
工作面三机集中控制系统主要由本安型控制器、本安型电源箱、急停闭锁开关、组合扩音电话、多功能智能终端等设备组成。本安型控制器和本安型电源箱布置在设备列车处，控制器能完成对工作面刮板输送机、转载机、破碎机的集中控制和运行状态显示，通过连接拉力电缆和扩音电话可实现刮板机、转载机和破碎机的就地启停、闭锁和喊话。三机集控系统的主要功能有工作面设备启停控制、故障类型及地点显示、系统工作状态显示、闭锁、调度室语音通信、三级系统工作数据监测、系统动力监测等，自动统计设备开机时间和开机率，并实时统计和显示。
2.4泵站集中控制系统
泵站集中控制系统由PLC控制柜、操作台和显示屏等组成，实现对工作面泵站数据的采集、控制和通讯上传功能。整个控制系统可以同时实现对乳化液泵和喷雾泵的集中控制，控制系统配备了集控主机，通过集控主机可实现与工作面综合自动化控制系统或数据集成系统的双向通信，同时可以实现自动化远程控制泵站信息上传，提供标准的以太网或S485接口，采用ModbusTCP/IP或ModbusRTU通信协议。
3煤矿综采工作面自动化控制系统的完善措施
3.1高度集成的自动化方向
煤矿综采工作面技术含量较高，简单的自动化技术无法满足煤矿开采的日常需求，我国的综采自动化技术为实现作业的高度集成，通过传感器采集工作面作业信息，利用互联网传输系统实现设备对井下的远程控制综采现场，将有效的信息传输到控制平台中，从而实现设备的自动化控制。采煤机的自动化控制通过自主定位和自主导航等作业可以实现对设备的控制，完成对设备运行状态的自动化控制，综采工作面自动化设备的出现实现了自动化技术的发展，推动了设备向智能化、大型化的方面发展。
3.2完善自动化控制系统管理队伍建设
为实现自动化控制系统的高效运行，应加强管理队伍的完善，综合运用煤岩快速识别和智能预警系统，实现对煤矿综采工作面的自动化控制。针对自动化控制运行系统，应实现截割装置的创新，进而实现高效自动化处理水平。同时应结合无人化生产管理特点，促进煤矿开采方式实现自动化高效管理水平，进而推动煤矿综采工作面向智能化管理和自动化处理发展。
3.3加强自动化控制系统设备的创新
为实现自动化控制系统的全面运行，应结合煤矿综采工作面运行需要，加强对系统设备的创新。为实现综采自动化控制系统，应加强对规格小和功率大设备的研究和运用，以实现综采自动化控制系统科学处理薄煤层工作的需要，同时加强对自动化控制系统中高集成度紧凑结构和元部件的更新，以实现对复杂地形的智能监测和科学监控，同时利用自动巡检机器人检测技术，有利于实现对综采自动化控制系统的监测和修复。
3.4强化煤矿企业监控技术发展
随着科技的发展大大提高了计算机监控模式的安全性和可靠性，传统的监控模式无法满足目前的生产需求，煤矿应该加强采用计算机监控，对计算机监控的集中监控与分布式监控两种方式，降低某个设备故障对系统的影响。网络通讯系统是自动化系统的基础，建立自动化现代化的综采设备需要通过网络通讯系统，分层分布监控结构加快了控制过程的实现，如果某个部分发生故障不影响其他部分的运行，灵活性和可靠性更高。
结语
综采工作面自动化控制系统在煤矿行业中的运用，有利于提高煤矿的开采效率，同时有利于提高煤矿开采工作的安全性。为实现综采工作面自动化控制系统的全面运行，应结合“绿色生产”要求，进行设备和技术的创新，同时完善管理队伍建设，进而实现自动化控制系统的全面运行，进而促进煤矿的稳定运行和发展。
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