專(zhuān)利名稱(chēng)：綜采數(shù)字化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種綜采數(shù)字化工作面遠(yuǎn)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(yuǎn)程控制、工作面無(wú)人化開(kāi)采的遠(yuǎn)程聯(lián)合監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)對(duì)能源的需求越來(lái)越大，煤礦開(kāi)采規(guī)模也逐漸增大，工作面工況條件也 越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)人員的安全威脅也愈來(lái)愈大，現(xiàn)有的綜采設(shè)備和開(kāi)采方式已經(jīng)不能適應(yīng)需 要，因此，實(shí)現(xiàn)煤礦自動(dòng)化和無(wú)人或少人工作面開(kāi)采成為國(guó)內(nèi)外采煤行業(yè)的迫切需要。近20年來(lái)，以微電子技術(shù)和信息技術(shù)為先導(dǎo)的高新技術(shù)成果正迅速滲透到煤炭 領(lǐng)域，由先進(jìn)的計(jì)算機(jī)通信、自動(dòng)化控制、電液控制和超低照度視頻監(jiān)視等核心技術(shù)作為支 撐，將煤礦綜采工作面設(shè)備信息處理與采煤生產(chǎn)工藝過(guò)程控制相結(jié)合，繼而實(shí)現(xiàn)綜采工作 面工況的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、設(shè)備的故障診斷及聯(lián)合自動(dòng)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(wú)人值守逐漸變成現(xiàn)實(shí)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決煤礦開(kāi)采規(guī)模逐漸增大，工作面工況 條件也越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)人員的安全威脅也愈來(lái)愈大的問(wèn)題，提供一種綜采數(shù)字化無(wú)人工作 面控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是綜采數(shù)字化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)，主要由集中控制臺(tái)、采煤機(jī)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(tái)通過(guò)礦用通信電纜分別連接采煤機(jī)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(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案也可以是所述的綜采數(shù)字化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)，其所述的采煤機(jī)控制系統(tǒng)是由操作鍵 盤(pán)、工控機(jī)、通信模塊、PLC控制器、主變頻器、左牽引電機(jī)、從變頻器、右牽引電機(jī)、左傾角 儀、機(jī)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(dòng)、截割 停止、截割起動(dòng)、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(jī)、油 泵電機(jī)、右截割電機(jī)、電磁閥I、電磁閥II、電磁閥III、左搖臂升降、液壓制動(dòng)、右搖臂升降、 采煤機(jī)控制部分和記憶截割、自動(dòng)調(diào)高部分和檢測(cè)模塊、組成，操作鍵盤(pán)依次連接工控機(jī)、 通信模塊和PLC控制器，PLC控制器依次連接左傾角儀、機(jī)身傾角儀、右傾角儀、位置編碼 器、瓦斯斷電儀、操控面板、檢測(cè)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(dòng)、截割停止和截割起動(dòng)，檢測(cè)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(jī)和從變頻器，從變頻器連接右牽引電機(jī)，電器控制電 路依次連接左截割電機(jī)、油泵電機(jī)、右截割電機(jī)、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(dòng)，電磁閥III連接左搖臂升降，PLC控制器分別與采 煤機(jī)控制部分和記憶截割自動(dòng)調(diào)高部分并聯(lián)連接。[0009]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案還可以是所述的綜采數(shù)字化無(wú)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(fēng)罩、畫(huà)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(fēng)罩下部通過(guò)礦用通信電纜依次連接畫(huà)面分割切換器和兩個(gè)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(fēng)罩可以分別是四至二十 個(gè)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案還可以是所述的綜采數(shù)字化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)，其所述的集中控制臺(tái)主要由工控機(jī)I、 采煤機(jī)記憶截割自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)、監(jiān)視器、畫(huà)面分割視頻切換系統(tǒng)、工控機(jī)II和支架電液控制 系統(tǒng)組成，工控機(jī)I連接采煤機(jī)記憶截割自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)，兩個(gè)監(jiān)視器分別連接畫(huà)面分割視 頻切換系統(tǒng)，兩個(gè)畫(huà)面分割視頻切換系統(tǒng)再連接，工控機(jī)II連接支架電液控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案還可以是所述的綜采數(shù)字化無(wú)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(gè)控制器組、第η個(gè)控制器組、遠(yuǎn)程主控計(jì)算機(jī)、支架 控制器、電源箱、隔離耦合器、總線提升器和網(wǎng)絡(luò)終端，遠(yuǎn)程主控計(jì)算機(jī)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(gè)控制器組、隔離耦合器、第η個(gè) 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(gè)隔離耦合器連接兩個(gè)總線 提升器。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案還可以是所述的綜采數(shù)字化無(wú)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)器、電液控閥和架間連接器。本實(shí)用新型的有益效果是1、本實(shí)用新型具有靈活、可靠的多種操控方式，可以對(duì)采煤機(jī)和液壓支架等設(shè)備 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制，減少采煤機(jī)和液壓支架現(xiàn)場(chǎng)操作人員，實(shí)現(xiàn)綜采工作面自動(dòng)化、無(wú)人或 少人開(kāi)采，提高煤炭資源的開(kāi)采效率，避免或減少煤礦重大人員傷亡事故。

圖1是本實(shí)用新型的無(wú)人工作面控制系統(tǒng)圖。圖2是采煤機(jī)控制系統(tǒng)圖。圖3是本實(shí)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(shí)施方式
圖1中，綜采數(shù)字化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)，主要由集中控制臺(tái)1、采煤機(jī)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(tái)1通過(guò)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(wú)人工作面控制系統(tǒng)，其所述的采煤機(jī)控制系統(tǒng)2是由 操作鍵盤(pán)15、工控機(jī)16、通信模塊17、PLC控制器18、主變頻器19、左牽引電機(jī)20、從變頻 器21、右牽引電機(jī)22、左傾角儀23、機(jī)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(dòng)30、截割停止31、截割起動(dòng)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(jī)38、油泵電機(jī)39、右截割 電機(jī)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(dòng)45、右搖臂升降 46、采煤機(jī)控制部分47和記憶截割、自動(dòng)調(diào)高部分48和檢測(cè)模塊49組成，操作鍵盤(pán)15依次 連接工控機(jī)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(jī)身傾 角儀對(duì)、右傾角儀25、位置編碼器沈、瓦斯斷電儀27、操控面板觀、檢測(cè)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(dòng)30、截割停止31和截割 起動(dòng)32，檢測(cè)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(jī)20和從變頻器21，從變頻器21連接右牽引電機(jī)22，電器控制 電路37依次連接左截割電機(jī)38、油泵電機(jī)39、右截割電機(jī)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(dòng)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(jī)控制部分47和記憶截割自動(dòng)調(diào)高部分48 并聯(lián)連接。圖3中，所述的綜采數(shù)字化無(wú)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(fēng)罩9、畫(huà)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(fēng)罩9下部通過(guò)礦用通信電纜依次連接畫(huà)面分割切換器 10和兩個(gè)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(fēng)罩9可以分別是四至十二個(gè)；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(tái)KBA6礦用本安型攝像儀7，攝像儀的鏡頭選用2. 8mm手動(dòng)廣角鏡頭，鏡頭前配壓縮空氣 防塵風(fēng)罩9隔離煤塵，每個(gè)本安型攝像儀7旁設(shè)一個(gè)防爆LED燈8輔助照明，在集中控制臺(tái) 1安裝兩臺(tái)隔爆型監(jiān)視器11，通過(guò)多畫(huà)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(wú)人工作面控制系統(tǒng)，其所述的集中控制臺(tái)1主要由工 控機(jī)I 50、采煤機(jī)記憶截割自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)51、監(jiān)視器52、畫(huà)面分割視頻切換系統(tǒng)53、工控機(jī) II M和支架電液控制系統(tǒng)55組成，工控機(jī)I 50連接采煤機(jī)記憶截割自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)51，兩 個(gè)監(jiān)視器52分別連接畫(huà)面分割視頻切換系統(tǒng)53，兩個(gè)畫(huà)面分割視頻切換系統(tǒng)53再連接， 工控機(jī)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(wú)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(gè)控制器組62、第η個(gè)控制器組63、遠(yuǎn) 程主控計(jì)算機(jī)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(luò)終端69， 遠(yuǎn)程主控計(jì)算機(jī)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(gè)控制器組62、隔離耦合器67、第η個(gè)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(gè)隔離耦合器67連接兩個(gè)總線提升器68;電液控制 系統(tǒng)在每一臺(tái)支架控制器65為核心，將相鄰的4 6個(gè)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(shí)現(xiàn)電氣隔離及數(shù)據(jù)信號(hào)光電耦合，每組使用一個(gè)總線提升器68，保證TBUS總線正常信號(hào)傳輸，支架控制器65網(wǎng)絡(luò)的兩端各設(shè)置 一個(gè)網(wǎng)路終端器69，可與遠(yuǎn)程主控制計(jì)算機(jī)64相連，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)控制功能。 圖6中，所述的綜采數(shù)字化無(wú)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)器77、電液控 閥78和架間連接器79。
權(quán)利要求1.綜采數(shù)字化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)，主要由集中控制臺(tái)(1)、采煤機(jī)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(tái)(1)通過(guò)礦用通信電 纜分別連接采煤機(jī)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(quán)利要求1所述的綜采數(shù)字化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)，其特征是所述的采煤機(jī) 控制系統(tǒng)(2)是由操作鍵盤(pán)(15)、工控機(jī)(16)、通信模塊(17)、PLC控制器(18)、主變頻器 (19)、左牽引電機(jī)(20)、從變頻器(21)、右牽引電機(jī)(22)、左傾角儀(23)、機(jī)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(dòng)(30)、截割停止(31)、截割起動(dòng)(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(jī)(38)、油泵電機(jī)(39)、右截割電機(jī)(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(dòng)(45)、右搖臂升降 (46)、采煤機(jī)控制部分(47)和記憶截割、自動(dòng)調(diào)高部分(48)和檢測(cè)模塊(49)、組成，操作鍵 盤(pán)(15)依次連接工控機(jī)(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(jī)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(cè)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(dòng)(30)、截割停止(31)和截割起動(dòng)(32)，檢測(cè)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(jī)(20)和從變頻器(21)，從變頻器(21)連接右牽引電機(jī)(22)，電器控制電路(37)依次連 接左截割電機(jī)(38)、油泵電機(jī)(39)、右截割電機(jī)(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(dòng)(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(jī)控制部分(47 )和記憶截割自 動(dòng)調(diào)高部分(48)并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜采數(shù)字化無(wú)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(fēng)罩(9)、畫(huà)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(fēng)罩(9)下部通過(guò)礦用通 信電纜依次連接畫(huà)面分割切換器(10)和兩個(gè)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(fēng)罩(9)可以分別是四至十二個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜采數(shù)字化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)，其特征是所述的集中控 制臺(tái)(1)主要由工控機(jī)I (50)、采煤機(jī)記憶截割自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)(51)、監(jiān)視器(52)、畫(huà)面分 割視頻切換系統(tǒng)(53)、工控機(jī)II (54)和支架電液控制系統(tǒng)(55)組成，工控機(jī)I (50)連 接采煤機(jī)記憶截割自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)(51)，兩個(gè)監(jiān)視器(52)分別連接畫(huà)面分割視頻切換系 統(tǒng)(53)，兩個(gè)畫(huà)面分割視頻切換系統(tǒng)(53)再連接，工控機(jī)II (54)連接支架電液控制系統(tǒng) (55)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜采數(shù)字化無(wú)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(gè)控制器組 (62)、第η個(gè)控制器組(63)、遠(yuǎn)程主控計(jì)算機(jī)(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(luò)終端(69)，遠(yuǎn)程主控計(jì)算機(jī)(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(gè)控制器組 (62)、隔離耦合器(67)、第η個(gè)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(gè)隔離耦合器(67)連接兩個(gè)總線提升器(68)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的綜采數(shù)字化無(wú)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)器(77)、電液控閥(78)和架間連接器 (79)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了綜采數(shù)字化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)，主要由集中控制臺(tái)、采煤機(jī)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(tái)通過(guò)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(shí)用新型具有靈活、可靠的多種操控方式，可以對(duì)采煤機(jī)和液壓支架等設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制，減少采煤機(jī)和液壓支架現(xiàn)場(chǎng)操作人員，實(shí)現(xiàn)綜采工作面自動(dòng)化、無(wú)人或少人開(kāi)采，提高煤炭資源的開(kāi)采效率，避免或減少煤礦重大人員傷亡事故。
文檔編號(hào)E21D23/12GK201876728SQ20102066094
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)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(guò), 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(qǐng)人:河北天擇重型機(jī)械有限公司