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智能工作面系统技术要求

2023
06/14
02:55
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一、智能工作面系统发展

上世纪80年代以来,以德国,澳大利亚和美国为代表的工业国家先后采用大功率电牵引采煤机,重载刮板输送机,液压支架电液控制系统和计算机网络技术,逐步提高了综采工作面的自动化水平。

经过多年的实践在国内逐渐形成了一种人工干预型综合自动化的模式,即以采煤机记忆割煤,液压支架自动跟机和三机集成控制为主,在顺槽控制室内以操作人员观察视频图像,人工远程干预为辅的割煤模式,如2015年黄陵自动化工作面。

2014年德国鲁尔集团在汉尼尔矿,在采用现代工控平台基础上,通过采煤机路径规划,液压支架自动跟机和煤机设备自动协调,实现了德国版的智能化采煤模式。

在澳大利亚通过采用惯性导航技术,确定采煤机在工作面上的三维定位,并以此为基础,工控平台协调工作面设备运行,从而实现澳大利亚版的工作面智能化。

在智能化工作面发展上,相对于国内采用的人工干预的指导思想,德国,澳大利亚和美国采用的是在工控平台基础上的自适应控制的指导思想。

在实际生产中因煤尘,水雾和光线强度的原因,以视频观察为基础,来调整综采设备的人工干预型的自动化模式所取得的效果和智能工作面的要求还有一定的距离。

相对国内版的自动化,德国和澳大利亚版的工作面自动化是建立在提高设备控制效率的基础上,而不是以建立无人工作面为目的。

2015年德国marco公司在和鲁尔集团合作建设自动化工作面的基础上,提出智能工作面应该建立在,以采用以太网技术的电液控制系统为基础的工作面数据传输平台上,应该建立在高性能的自动化的工控平台上,建立在先进的传感器和数据采集系统上,智能工作面必然是融合设备,环境和人员的有机的统一体,智能工作面建设必然是以无人化为目的。

二、智能工作面系统功能

智能工作面通过工作面数据传输平台采集全工作面设备环境和人员信息,通过高性能工控平台对全工作面信息进行数据分析,采用预警报警机制,通过运行规划,实现采煤机自动割煤,工作面自动平直控制,液压支架自动自适应控制,协调和修正综采设备动作,实现无人员直接干预的系统自主决策和执行的智能化采煤。

智能工作面包含如下基本要素:

(1)工作面具备唯一数据传输平台

(2)工作面全部数据要接入到工控平台

(3)工控平台采用同一数据库,通过自主算法确定系统的运行规划

(4)具备采煤机路径规划,工作面自动找直,液压支架自适应功能

(5)具备综采设备协调和修正功能

(6)具备综采设备,环境和人员三者协调功能

(7)具备自动生成工作面运行状态报告,实现智能维护的功能

三、智能工作面技术要求

智能工作面是建立在各综采设备自动化的基础上,是建立在各综采设备作为工控平台执行层的前提下,因此综采设备/子系统需要满足智能工作面的技术要求:

1.采煤机控制子系统

(1)需具备数据双向通讯功能。提供牵引电机/截割电机实时电流,功率,电机油温,轴承温度,摇臂高度,机身仰俯角,行进速度,行进方向,煤机位置,故障信息,通讯状态等数据。

(2)需具备记忆割煤功能。

(3)需向工控平台全面开放控制权限,执行工控平台控制,包含启停截割/牵引电机,升降摇臂,加速减速,改变行进方向,接受路径规划控制的功能。

(4)需提供采煤机定位系统安装空间,提供符合要求的直流电流给定位系统。

(5)需允许通过采煤机定位系统向数据传输平台传输采煤机运行状态数据。

(6)硬件可靠耐用,故障率少。

2.液压支架电液控制子系统

(1)需具备液压支架状态测量功能。提供立柱压力,推移油缸行程,支架高度,支架状态等数据。

(2)具备数据双向传输功能。

(3)具备单键单动作,成组动作,跟机自动化和自动补压等功能。

(4)需向工控平台全面开放控制权限,执行工控平台控制指令。

(5)具备无线遥控功能。

(6)具备时间控制模式,参数控制模式,具备自适应控制能力。

(7)控制器之间采用以太网传输协议,作为全工作面数据传输平台。

(8)硬件可靠耐用,故障率少。

3.三机(刮板运输机,转载机和破碎机)控制系统

(1)具备数据双向传输功能。提供电机启停状态,电机电流/功率/电压,电机温度,减速机油温,冷却水温度/流量,链条张力,故障信息等数据。

(2)向工控平台全面开放控制权限,执行工控平台的控制指令,包含单键启停,一键启停和急停等功能。

(3)硬件可靠耐用,故障率少。

4.乳化液泵站控制系统

(1)具备数据双向传输功能。提供电机电流/功率,出口压力,电机油温/油位,液箱液位,乳化液浓度,泵振动状态,泵站工作模式和泵站控制模式等数据。

(2)向工控平台全面开放控制权限,执行工控平台的控制指令,包含单泵启停,自动配比启停,泵站联动,泵站急停等功能。

(3)硬件可靠耐用,故障率少。

5.视频系统

(1)具备图像传输功能;

(2)具备旋转功能,旋转角度不小于300°,具备自清洁功能;

(3)具备红外补光,彩色图片功能;

(4)应和液压支架控制系统直接相连;

(5)硬件可靠耐用,故障率少。

6.工作面人员定位系统

(1)具备数据无线双向传输功能;

(2)定位精度不大于30cm的误差;

(3)具备权限设定功能;

(4)硬件可靠耐用,故障率小。

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