[发明专利]一种煤矿综采工作面自动化控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种煤矿综采工作面自动化控制系统及其控制方法，包括井下设备控制层，用于获取并上传井下设备的运行数据，以及接收并执行集控中心发送的控制指令；集控中心层，用于接收井下设备控制层发送的运行数据，分析处理运行数据并向井下设备控制层下发控制指令，以及向地面调度指挥中心层上传井下设备的运行数据；地面调度指挥中心层，用于接收集控中心层发送的井下设备的运行数据，向集控中心层发送针对井下设备控制的远程控制指令。通过本发明的技术方案，将自动化综采工作面技术推进到智能实用化阶段，并且采用5G无线通讯能实现更快传输和加长传输距离，通信信号更加稳定，并且传输效率高，能够达到实时监控的目的。

技术领域

本发明属于煤矿采集设备领域，具体地说涉及一种煤矿综采工作面自动化控制系统及其控制方法。

背景技术

由于煤矿开采作业通常在很深的地下进行，地形结构较为复杂，稍有不慎就会发生坍塌等事故，对开采煤矿的工作人员造成极大的安全隐患，这促使自动化采煤系统的发展。目前自动化采煤系统主要流行的是综采工作面局部自动化、综采工作面半自动化和综采工作面全自动化。

综采工作面局部自动化是指在综采工作面中，某一种或几种设备自身在不受外界条件影响下可实现自动化动作，而不需要人工操作。如支架电液控制系统的跟机拉架、自动降、移、升等；采煤机的牵引速度自动调节、滚筒的记忆切割、刮板输送机的自动张紧等。局部自动化只能提高单品种设备的自动化程度，在一定程度上减轻矿工的劳动强度，不能明显减少作业人员，但它是自动化工作面的基础。局部自动化的这些自动控制项目都是机械设备根据自身动作规律进行小范围自动调节和控制，其动作条件是假设周边条件不变的情况下进行的，在地面演示或在煤层非常稳定的条件下也可以实现整个工作面自动化，但从控制原理上看，它是属于“开环控制”。但在实际应用中由于工作面生产条件经常受地质条件变化、设备之间时空关系的变化等影响，“开环控制”很难正常工作。要实现整个工作面的自动化运行，仅有局部自动化功能是不够的，因为综采工作面是很多机械联动，地质条件也是随时变化的。

综采工作面半自动化是指在局部设备具备部分单机自动化功能的前提下，在工作面端头进行由人工干预的控制，根据具体情况，又分2种情况：①在条件理想化的情况下，工作面的中间段由端头控制中心控制单机(局部机械)实现自动化运行，②在条件发生变化的情况下或复杂工艺段，可在端头控制中心根据视频信号，进行人员远程操作，如情况复杂，人员可进入工作面进行直接干预，但该控制仍然必须人员的现场操作。

综采工作面全自动化应该具备较高水平的自动化控制功能，基本实现采煤的无人化。从工艺设计开始(如斜切进刀、割三角煤、扫底煤、自动调高等)，到各设备之间的协调控制(如自动配液、顺序启动、集中送电、滚筒自动调高、自动拉架推溜、自移机尾、链条设备自动张紧、工作面一键启停、设备干涉自动检测等)；采用无线通信、视频跟机监控、图像自动拼接等技术；所有操作都在工作面控制中心协调完成。综采工作面全自动化系统还有很多不完善的地方，导致各系统相互协调仍会有很多问题，并且仍需要人的监控，目前还不能达到无人化的技术水准。

因此，现有技术还有待于进一步发展和改进。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种煤矿综采工作面自动化控制系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿综采工作面自动化控制系统，包括：

井下设备控制层，用于获取并上传井下设备的运行数据，以及接收并执行集控中心发送的控制指令；

集控中心层，用于接收井下设备控制层发送的运行数据，分析处理运行数据并向井下设备控制层下发控制指令，以及向地面调度指挥中心层上传井下设备的运行数据；

地面调度指挥中心层，用于接收集控中心层发送的井下设备的运行数据，向集控中心层发送针对井下设备控制的远程控制指令。