專利名稱：綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種綜采數(shù)字化工作面遠程控制系統(tǒng)，尤其涉及一種綜采工作面 數(shù)字化集中監(jiān)視、遠程控制、工作面無人化開采的遠程聯(lián)合監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術：
隨著我國對能源的需求越來越大，煤礦開采規(guī)模也逐漸增大，工作面工況條件也 越來越復雜，對人員的安全威脅也愈來愈大，現(xiàn)有的綜采設備和開采方式已經(jīng)不能適應需 要，因此，實現(xiàn)煤礦自動化和無人或少人工作面開采成為國內(nèi)外采煤行業(yè)的迫切需要。近20年來，以微電子技術和信息技術為先導的高新技術成果正迅速滲透到煤炭 領域，由先進的計算機通信、自動化控制、電液控制和超低照度視頻監(jiān)視等核心技術作為支 撐，將煤礦綜采工作面設備信息處理與采煤生產(chǎn)工藝過程控制相結合，繼而實現(xiàn)綜采工作 面工況的遠程實時監(jiān)測、設備的故障診斷及聯(lián)合自動化控制，大大提高了煤炭采掘行業(yè)的 效率和安全系數(shù)，使綜采數(shù)字化工作面無人值守逐漸變成現(xiàn)實。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了彌補現(xiàn)有技術的不足，解決煤礦開采規(guī)模逐漸增大，工作面工況 條件也越來越復雜，對人員的安全威脅也愈來愈大的問題，提供一種綜采數(shù)字化無人工作 面控制系統(tǒng)。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，主要由集中控制臺、采煤機控制系統(tǒng)、液壓支架 控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)組成，其集中控制臺通過礦用通信電纜分別連接采煤機控制系 統(tǒng)、液壓支架控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)。本實用新型解決其技術問題的技術方案也可以是所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其所述的采煤機控制系統(tǒng)是由操作鍵 盤、工控機、通信模塊、PLC控制器、主變頻器、左牽引電機、從變頻器、右牽引電機、左傾角 儀、機身傾角儀、右傾角儀、位置編碼器、瓦斯斷電儀、操控面板、牽引停止、牽引啟動、截割 停止、截割起動、牽變溫度、油泵電流、截割溫度、截割電流、電器控制電路、左截割電機、油 泵電機、右截割電機、電磁閥I、電磁閥II、電磁閥III、左搖臂升降、液壓制動、右搖臂升降、 采煤機控制部分和記憶截割、自動調(diào)高部分和檢測模塊、組成，操作鍵盤依次連接工控機、 通信模塊和PLC控制器，PLC控制器依次連接左傾角儀、機身傾角儀、右傾角儀、位置編碼 器、瓦斯斷電儀、操控面板、檢測模塊、主變頻器、電器控制電路，操控面板依次連接牽引停 止、牽引啟動、截割停止和截割起動，檢測模塊依次連接牽變溫度、油泵電流、截割溫度和截 割電流，主變頻器依次連接左牽引電機和從變頻器，從變頻器連接右牽引電機，電器控制電 路依次連接左截割電機、油泵電機、右截割電機、電磁閥I、電磁閥II和電磁閥III，電磁閥I 連接右搖臂升降，電磁閥II連接液壓制動，電磁閥III連接左搖臂升降，PLC控制器分別與采 煤機控制部分和記憶截割自動調(diào)高部分并聯(lián)連接。[0009]本實用新型解決其技術問題的技術方案還可以是所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其所述的視頻監(jiān)視系統(tǒng)，主要由本安型 攝像儀、隔爆型LED燈、防塵風罩、畫面分割切換器和隔爆型監(jiān)視器組成，本安型攝像儀上 部連接防塵風罩下部通過礦用通信電纜依次連接畫面分割切換器和兩個隔爆型監(jiān)視器，隔 爆型LED燈連接電源，所述的本安型攝像儀、隔爆型LED燈和防塵風罩可以分別是四至二十 個。本實用新型解決其技術問題的技術方案還可以是所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其所述的集中控制臺主要由工控機I、 采煤機記憶截割自動調(diào)高系統(tǒng)、監(jiān)視器、畫面分割視頻切換系統(tǒng)、工控機II和支架電液控制 系統(tǒng)組成，工控機I連接采煤機記憶截割自動調(diào)高系統(tǒng)，兩個監(jiān)視器分別連接畫面分割視 頻切換系統(tǒng)，兩個畫面分割視頻切換系統(tǒng)再連接，工控機II連接支架電液控制系統(tǒng)。本實用新型解決其技術問題的技術方案還可以是所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其所述的液壓支架控制系統(tǒng)主要由第一 控制器組、第二控制器組、第三至n-1個控制器組、第η個控制器組、遠程主控計算機、支架 控制器、電源箱、隔離耦合器、總線提升器和網(wǎng)絡終端，遠程主控計算機依次連接第一控制 器組、隔離耦合器、第二控制器組、隔離耦合器、第三至n-1個控制器組、隔離耦合器、第η個 控制器組，左右兩邊的隔離耦合器分別連接電源箱，中間的一個隔離耦合器連接兩個總線 提升器。本實用新型解決其技術問題的技術方案還可以是所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其所述的支架控制器，主要由總線提升 器、紅外線接收器、立柱壓力傳感器、傾角傳感器、尾梁、插板、后溜、推移行程傳感器、電磁 線圈驅動器、電液控閥和架間連接器組成，支架控制器依次連接總線提升器、紅外線接收 器、架間連接器、立柱壓力傳感器、傾角傳感器、尾梁、插板、后溜、推移行程傳感器、電磁線 圈驅動器、電液控閥和架間連接器。本實用新型的有益效果是1、本實用新型具有靈活、可靠的多種操控方式，可以對采煤機和液壓支架等設備 實現(xiàn)遠程集中控制，減少采煤機和液壓支架現(xiàn)場操作人員，實現(xiàn)綜采工作面自動化、無人或 少人開采，提高煤炭資源的開采效率，避免或減少煤礦重大人員傷亡事故。

圖1是本實用新型的無人工作面控制系統(tǒng)圖。圖2是采煤機控制系統(tǒng)圖。圖3是本實用新型視頻監(jiān)視系統(tǒng)圖。圖4是集中監(jiān)控系統(tǒng)圖。圖5是液壓支架電路液壓控制系統(tǒng)圖。圖6是支架控制器原理圖。
具體實施方式
圖1中，綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，主要由集中控制臺1、采煤機控制系統(tǒng)2、液壓支架控制系統(tǒng)3和視頻監(jiān)視系統(tǒng)4組成，其集中控制臺1通過礦用通信電纜分別連 接采煤控制系統(tǒng)2、液壓支架控制系統(tǒng)3和視頻監(jiān)視系統(tǒng)4。圖2中，所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其所述的采煤機控制系統(tǒng)2是由 操作鍵盤15、工控機16、通信模塊17、PLC控制器18、主變頻器19、左牽引電機20、從變頻 器21、右牽引電機22、左傾角儀23、機身傾角儀M、右傾角儀25、位置編碼器26、瓦斯斷電 儀27、操控面板觀、牽引停止四、牽引啟動30、截割停止31、截割起動32、牽變溫度33、油泵 電流34、截割溫度35、截割電流36、電器控制電路37、左截割電機38、油泵電機39、右截割 電機40、電磁閥I 41、電磁閥II 42、電磁閥III 43、左搖臂升降44、液壓制動45、右搖臂升降 46、采煤機控制部分47和記憶截割、自動調(diào)高部分48和檢測模塊49組成，操作鍵盤15依次 連接工控機16、通信模塊17和PLC控制器18，PLC控制器18依次連接左傾角儀23、機身傾 角儀對、右傾角儀25、位置編碼器沈、瓦斯斷電儀27、操控面板觀、檢測模塊49、主變頻器 19、電器控制電路37，操控面板觀依次連接牽引停止四、牽引啟動30、截割停止31和截割 起動32，檢測模塊49依次連接牽變溫度33、油泵電流34、截割溫度35和截割電流36，主變 頻器19依次連接左牽引電機20和從變頻器21，從變頻器21連接右牽引電機22，電器控制 電路37依次連接左截割電機38、油泵電機39、右截割電機40、電磁閥I 41、電磁閥II 42和 電磁閥III 43，電磁閥I 41連接右搖臂升降46，電磁閥II 42連接液壓制動45，電磁閥III 43 連接左搖臂升降44，PLC控制器18分別與采煤機控制部分47和記憶截割自動調(diào)高部分48 并聯(lián)連接。圖3中，所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其所述的視頻監(jiān)視系統(tǒng)4，主要 由本安型攝像儀7、隔爆型LED燈8、防塵風罩9、畫面分割切換器10和隔爆型監(jiān)視器11組 成，本安型攝像儀7上部連接防塵風罩9下部通過礦用通信電纜依次連接畫面分割切換器 10和兩個隔爆型監(jiān)視器11，隔爆型LED燈8連接電源，所述的安型攝像儀7、隔爆型LED燈 8和防塵風罩9可以分別是四至十二個；視頻監(jiān)視系統(tǒng)4是按一定間隔在液壓支架上安裝 多臺KBA6礦用本安型攝像儀7，攝像儀的鏡頭選用2. 8mm手動廣角鏡頭，鏡頭前配壓縮空氣 防塵風罩9隔離煤塵，每個本安型攝像儀7旁設一個防爆LED燈8輔助照明，在集中控制臺 1安裝兩臺隔爆型監(jiān)視器11，通過多畫面分割切換器10跟蹤顯示圖像。圖4中，所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其所述的集中控制臺1主要由工 控機I 50、采煤機記憶截割自動調(diào)高系統(tǒng)51、監(jiān)視器52、畫面分割視頻切換系統(tǒng)53、工控機 II M和支架電液控制系統(tǒng)55組成，工控機I 50連接采煤機記憶截割自動調(diào)高系統(tǒng)51，兩 個監(jiān)視器52分別連接畫面分割視頻切換系統(tǒng)53，兩個畫面分割視頻切換系統(tǒng)53再連接， 工控機II M連接支架電液控制系統(tǒng)55。圖5中，所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其所述的液壓支架控制系統(tǒng)3主 要由第一控制器組60、第二控制器組61、第三至n-1個控制器組62、第η個控制器組63、遠 程主控計算機64、支架控制器65、電源箱66、隔離耦合器67、總線提升器68和網(wǎng)絡終端69， 遠程主控計算機64依次連接第一控制器組60、隔離耦合器67、第二控制器組61、隔離耦合 器67、第三至n-1個控制器組62、隔離耦合器67、第η個控制器組63，左右兩邊的隔離耦合 器67分別連接電源箱66，中間的一個隔離耦合器67連接兩個總線提升器68;電液控制 系統(tǒng)在每一臺支架控制器65為核心，將相鄰的4 6個支架控制器65編為一組，由電源 箱66的一路直流電源供電，組間由隔離耦合器67實現(xiàn)電氣隔離及數(shù)據(jù)信號光電耦合，每組使用一個總線提升器68，保證TBUS總線正常信號傳輸，支架控制器65網(wǎng)絡的兩端各設置 一個網(wǎng)路終端器69，可與遠程主控制計算機64相連，實現(xiàn)監(jiān)測控制功能。 圖6中，所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其所述的支架控制器(65)，主要 由總線提升器68、紅外線接收器70、立柱壓力傳感器71、傾角傳感器72、尾梁73、插板74、 后溜75、推移行程傳感器76、電磁線圈驅動器77、電液控閥78和架間連接器79組成，支架 控制器65依次連接總線提升器68、紅外線接收器70、架間連接器79、立柱壓力傳感器71、 傾角傳感器72、尾梁73、插板74、后溜75、推移行程傳感器76、電磁線圈驅動器77、電液控 閥78和架間連接器79。
權利要求1.綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，主要由集中控制臺(1)、采煤機控制系統(tǒng)(2)、液 壓支架控制系統(tǒng)(3)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)(4)組成，其特征是集中控制臺(1)通過礦用通信電 纜分別連接采煤機控制系統(tǒng)(2)、液壓支架控制系統(tǒng)(3)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)(4)。
2.根據(jù)權利要求1所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其特征是所述的采煤機 控制系統(tǒng)(2)是由操作鍵盤(15)、工控機(16)、通信模塊(17)、PLC控制器(18)、主變頻器 (19)、左牽引電機(20)、從變頻器(21)、右牽引電機(22)、左傾角儀(23)、機身傾角儀(24)、 右傾角儀(25)、位置編碼器(26)、瓦斯斷電儀(27)、操控面板(28)、牽引停止(29)、牽引啟 動(30)、截割停止(31)、截割起動(32)、牽變溫度(33)、油泵電流(34)、截割溫度(35)、截 割電流(36)、電器控制電路(37)、左截割電機(38)、油泵電機(39)、右截割電機(40)、電磁 閥I (41)、電磁閥II (42)、電磁閥111(43)、左搖臂升降(44)、液壓制動(45)、右搖臂升降 (46)、采煤機控制部分(47)和記憶截割、自動調(diào)高部分(48)和檢測模塊(49)、組成，操作鍵 盤(15)依次連接工控機(16)、通信模塊(17)和PLC控制器(18)，PLC控制器(18)依次連接 左傾角儀(23)、機身傾角儀(24)、右傾角儀(25)、位置編碼器(26)、瓦斯斷電儀(27)、操控 面板(28)、檢測模塊(49)、主變頻器(19)、電器控制電路(37)，操控面板(28)依次連接牽引 停止(29)、牽引啟動(30)、截割停止(31)和截割起動(32)，檢測模塊(49)依次連接牽變溫 度(33)、油泵電流(34)、截割溫度(35)和截割電流(36)，主變頻器(19)依次連接左牽引電 機(20)和從變頻器(21)，從變頻器(21)連接右牽引電機(22)，電器控制電路(37)依次連 接左截割電機(38)、油泵電機(39)、右截割電機(40)、電磁閥I (41)、電磁閥II (42)和電磁 閥III (43)，電磁閥I (41)連接右搖臂升降(46)，電磁閥II (42)連接液壓制動(45)，電磁閥 III (43 )連接左搖臂升降(44)，PLC控制器(18 )分別與采煤機控制部分(47 )和記憶截割自 動調(diào)高部分(48)并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其特征是所述的視頻監(jiān) 視系統(tǒng)(4)，主要由本安型攝像儀(7)、隔爆型LED燈(8)、防塵風罩(9)、畫面分割切換器 (10)和隔爆型監(jiān)視器(11)組成，本安型攝像儀(7)上部連接防塵風罩(9)下部通過礦用通 信電纜依次連接畫面分割切換器(10)和兩個隔爆型監(jiān)視器(11)，隔爆型LED燈(8)連接電 源，所述的安型攝像儀(7)、隔爆型LED燈(8)和防塵風罩(9)可以分別是四至十二個。
4.根據(jù)權利要求1所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其特征是所述的集中控 制臺(1)主要由工控機I (50)、采煤機記憶截割自動調(diào)高系統(tǒng)(51)、監(jiān)視器(52)、畫面分 割視頻切換系統(tǒng)(53)、工控機II (54)和支架電液控制系統(tǒng)(55)組成，工控機I (50)連 接采煤機記憶截割自動調(diào)高系統(tǒng)(51)，兩個監(jiān)視器(52)分別連接畫面分割視頻切換系 統(tǒng)(53)，兩個畫面分割視頻切換系統(tǒng)(53)再連接，工控機II (54)連接支架電液控制系統(tǒng) (55)。
5.根據(jù)權利要求1所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其特征是所述的液壓 支架控制系統(tǒng)(3)主要由第一控制器組(60)、第二控制器組(61)、第三至n-1個控制器組 (62)、第η個控制器組(63)、遠程主控計算機(64)、支架控制器(65)、電源箱(66)、隔離耦 合器(67)、總線提升器(68)和網(wǎng)絡終端(69)，遠程主控計算機(64)依次連接第一控制器 組(60)、隔離耦合器(67)、第二控制器組(61)、隔離耦合器(67)、第三至n-1個控制器組 (62)、隔離耦合器(67)、第η個控制器組(63)，左右兩邊的隔離耦合器(67)分別連接電源 箱(66)，中間的一個隔離耦合器(67)連接兩個總線提升器(68)。
6.根據(jù)權利要求5所述的綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，其特征是所述的支架控 制器(65)，主要由總線提升器(68)、紅外線接收器(70)、立柱壓力傳感器(71)、傾角傳感 器(72)、尾梁(73)、插板(74)、后溜(75)、推移行程傳感器(76)、電磁線圈驅動器(77)、電 液控閥(78)和架間連接器(79)組成，支架控制器(6 依次連接總線提升器(68)、紅外 線接收器(70)、架間連接器(79)、立柱壓力傳感器(71)、傾角傳感器(72)、尾梁(73)、插板 (74)、后溜(75)、推移行程傳感器(76)、電磁線圈驅動器(77)、電液控閥(78)和架間連接器 (79)。
專利摘要本實用新型公開了綜采數(shù)字化無人工作面控制系統(tǒng)，主要由集中控制臺、采煤機控制系統(tǒng)、液壓支架控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)組成，其集中控制臺通過礦用通信電纜分別連接采煤控制系統(tǒng)、液壓支架控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)。本實用新型具有靈活、可靠的多種操控方式，可以對采煤機和液壓支架等設備實現(xiàn)遠程集中控制，減少采煤機和液壓支架現(xiàn)場操作人員，實現(xiàn)綜采工作面自動化、無人或少人開采，提高煤炭資源的開采效率，避免或減少煤礦重大人員傷亡事故。
文檔編號E21D23/12GK201876728SQ20102066094
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權日2010年12月15日
發(fā)明者宋春平, 宋正廷, 岳昌華, 岳藝明, 張步勤, 徐兵, 朱廣軍, 李俊江, 楊保忠, 梁香過, 王平, 王翠芬, 董久赤, 趙連忠, 邵太升, 閆鴻山, 陳亞杰, 馬小剛 申請人:河北天擇重型機械有限公司