一种优化极薄煤层综采工作面支架电控及自动化系统

1.本发明涉及极薄煤层综采技术领域，具体为一种优化极薄煤层综采工作面支架电控及自动化系统。


背景技术：

2.煤炭是不可再生资源，提高难采煤炭资源的回收率成为煤炭企业可持续发展的有效途径之一，储量可观的薄煤层越来越受到煤矿企业的重视，由于极薄煤层开采空间极其狭小，工人劳动强度大，工作条件差，设备配套困难，且对煤层厚度、倾角变化以及断层等地质构造的适应能力差，投入产出比高，使得极薄煤层机械化开采技术发展缓慢，导致很多呆滞压煤无法开采，极薄煤层综采技术是解决煤炭企业极薄煤层开采实现综采机械化的有效途径，为提高收益，需要在极薄煤层设置工作面支架电控和自动化系统；但现有的工作面支架电控及自动化系统仍存在以下问题；1、不能够对邻架或隔架液压支架姿态、位置的感知，对支架的姿态进行监测；2、不能够防止设备的碰撞、支架倒架等现象的发生；3、不能够实现对采煤机运行故障超温预警功能，因此，我们提出一种优化极薄煤层综采工作面支架电控及自动化系统，以便于解决上述中提出的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种优化极薄煤层综采工作面支架电控及自动化系统，具有极薄煤层综采工作面液压支架自动找直技术，实现对邻架或隔架液压支架姿态、位置的感知，对支架的姿态进行监测，同时通过电液控制系统在工作面推进过程中实时控制支架姿态，防止设备的碰撞、支架倒架等现象的发生，升电液控制系统自动化效果，实现对采煤机运行故障超温预警功能，实现工作面智能喷雾降尘功能。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种优化极薄煤层综采工作面支架电控及自动化系统，包括工作面液压支架电控系统和工作面自动化系统，所述工作面液压支架电控系统内每架配置1组12功能12出口电液控换向阀、支架控制器、推移行程传感器、立柱压力传感器、支架姿态检测传感器、推移液控节流阀和支架遥控器，所述工作面自动化系统由云台摄像仪、粉尘传感器和热成像摄像仪建设而成，所述工作面液压支架电控系统和工作面自动化系统采用新一代可编程网络型控制系统，采用实时工业以太网通讯，辅以工业现场总线。
5.采用上述技术方案,系统具有极薄煤层综采工作面液压支架自动找直技术，实现对邻架或隔架液压支架姿态、位置的感知，对支架的姿态进行监测，同时通过电液控制系统在工作面推进过程中实时控制支架姿态，防止设备的碰撞、支架倒架等现象的发生，升电液控制系统自动化效果，实现对采煤机运行故障超温预警功能，实现工作面智能喷雾降尘功能。
6.作为本发明的优选技术方案，所述支架姿态检测传感器内包含测高传感器和倾角
传感器，所述测高传感器和倾角等传感器均安装在液压支架上，所述工作面液压支架电控系统在工作面推进过程中实时控制支架姿态。
7.通过采用上述技术方案，实现对邻架或隔架液压支架姿态、位置的感知。
8.作为本发明的优选技术方案，所述工作面自动化系统内支架前部每3架配置1台云台摄像仪、后架每6架配置1台云台摄像仪、每10架配置1套粉尘传感器、工作面配置3台热成像摄像仪，每10架配置1套粉尘传感器实现智能喷雾降尘，所述粉尘传感器布置在工作面上。
9.通过采用上述技术方案，利用粉尘传感器对工作面粉尘浓度实时监测，当工作面粉尘浓度超限时，支架电液控制系统控制喷雾，实现工作面智能喷雾降尘功能。
10.作为本发明的优选技术方案，所述工作面液压支架电控系统和工作面自动化系统建设范围主要涉及乳化液泵站、喷雾泵站、泵站控制系统、多级过滤系统、乳化液浓度在线监测及自动配比系统。
11.通过采用上述技术方案，实现泵站的远程控制、实现单泵或多台泵的单动与自动运行，实现泵站的远程监测、控制与数据上传功能、实现乳化液自动配比功能、保障工作面液压支架用乳化液清洁度。
12.作为本发明的优选技术方案，所述工作面液压支架电控系统具备跟机自动化功能，工作面液压支架电控系统向第三方提供远程控制接口，且远程控制接口具有高速和高可靠性，实现在顺槽监控中心对液压支架的远程干预控制。
13.通过采用上述技术方案，能够实现在顺槽监控中心对液压支架的远程干预控制。
14.作为本发明的优选技术方案，所述顺槽监控中心建立在工作面上，所述顺槽监控中心配置矿用隔爆兼本质安全型监控主机、操作台和交换机，所述顺槽监控中心具备在监控中心对综采设备数据集成、处理、故障诊断和管理等功能。
15.通过采用上述技术方案，便于管理数据。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该优化极薄煤层综采工作面支架电控及自动化系统，具有极薄煤层综采工作面液压支架自动找直技术，实现对邻架或隔架液压支架姿态、位置的感知，对支架的姿态进行监测，同时通过电液控制系统在工作面推进过程中实时控制支架姿态，防止设备的碰撞、支架倒架等现象的发生，升电液控制系统自动化效果，实现对采煤机运行故障超温预警功能，实现工作面智能喷雾降尘功能；1.具有极薄煤层综采工作面液压支架自动找直技术，基于采煤机惯性导航系统，结合液压支架电控系统及自动化控制系统，研究综采工作面持续推进的采煤工艺，重点研究液压支架的移架方式，及液压支架和刮板运输机的连接方式对工作面直线度控制的影响，研究液压支架的控制器系统软件，实现对邻架或隔架液压支架姿态、位置的感知；2.通过在液压支架上安装测高、倾角等传感器，对支架的姿态进行监测，同时通过电液控制系统在工作面推进过程中实时控制支架姿态，防止设备的碰撞、支架倒架等现象的发生；3.通过对井下支架主控计算机的智能化控制程序进行研发，使其能够智能化模拟工人操作的工艺和动作，提升电液控制系统自动化效果，满足实际生产需求；4.工作面布置热成像摄像仪，实现对采煤机运行状态检测，检测采煤机运行部件温度变化，实现对采煤机运行故障超温预警功能；
5.通过在工作面布置粉尘传感器，对工作面粉尘浓度实时监测，当工作面粉尘浓度超限时，支架电液控制系统控制喷雾，实现工作面智能喷雾降尘功能。
附图说明
17.图1为本发明技术路线示意图；图2为本发明工作面液压支架电控系统示意图；图3为本发明接工作面自动化系统示意图；图4为本发明顺槽监控中心示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种优化极薄煤层综采工作面支架电控及自动化系统，包括工作面液压支架电控系统和工作面自动化系统，工作面液压支架电控系统内每架配置1组12功能12出口电液控换向阀、支架控制器、推移行程传感器、立柱压力传感器、支架姿态检测传感器、推移液控节流阀和支架遥控器，工作面自动化系统由云台摄像仪、粉尘传感器和热成像摄像仪建设而成，工作面液压支架电控系统和工作面自动化系统采用新一代可编程网络型控制系统，采用实时工业以太网通讯，辅以工业现场总线；支架姿态检测传感器内包含测高传感器和倾角传感器，测高传感器和倾角等传感器均安装在液压支架上，工作面液压支架电控系统在工作面推进过程中实时控制支架姿态。
20.工作面自动化系统内支架前部每3架配置1台云台摄像仪、后架每6架配置1台云台摄像仪、每10架配置1套粉尘传感器、工作面配置3台热成像摄像仪，每10架配置1套粉尘传感器实现智能喷雾降尘，粉尘传感器布置在工作面上。
21.工作面液压支架电控系统和工作面自动化系统建设范围主要涉及乳化液泵站、喷雾泵站、泵站控制系统、多级过滤系统、乳化液浓度在线监测及自动配比系统。
22.工作面液压支架电控系统具备跟机自动化功能，工作面液压支架电控系统向第三方提供远程控制接口，且远程控制接口具有高速和高可靠性，实现在顺槽监控中心对液压支架的远程干预控制。
23.顺槽监控中心建立在工作面上，顺槽监控中心配置矿用隔爆兼本质安全型监控主机、操作台和交换机，顺槽监控中心具备在监控中心对综采设备数据集成、处理、故障诊断和管理等功能。
24.极薄煤层综采工作面智能化控制系统针对最优开采设计的薄煤层工作面，应用物联网、云计算、大数据、人工智能等技术，将已研发的薄煤层工作面支架电液控制系统、采煤机、三机(刮板输送机、转载机、破碎机）控制系统、电液动力设备系统以及无线wifi通讯控制系统有机结合，根据薄煤层开采环境和生产条件变化，自主调整运行参数，对综采工艺自动控制系统实现具备自动感知，自动分析，智能控制的安全高效、节能、少人化的智能开采，
结合相关配套设备、工作面地质条件，针对极薄煤层综采工作面；解决布置空间有限，无法保证行人空间的问题，本系统内采用新一代可编程网络型控制系统，采用实时工业以太网通讯，辅以工业现场总线，开发了网络型控制器及其相关的配套产品，解决了电控系统总线带宽低，通讯速率慢，产品繁多的问题，将原有自动化、电液控有机结合，在工作面建立了一条高速链路，将控制网络延伸到控制器，实现了控制的“一网到底”，减少产品种类，安装便捷，降低了安装、维护工作强度；解决薄煤层跟机自动化技术问题，结合煤矿工作面地质条件和设备现状，制定符合煤矿的自动化开采工艺，实现液压支架的跟机自动化功能（包括在三角煤区域，也能实现自动拉架和推溜功能），通过对采煤机、液压支架、刮板输送机、开关、三机语音系统、泵站系统等子系统有机结合，使用集中控制系统，实现对工作面设备的集中显示与集中控制，在工作面顺槽建立顺槽集控中心，实现对工作面设备的集中显示和集中控制，并可将工作面所有设备信息统一上传至地面调度指挥中心；极薄煤层综采工作面液压支架自动找直技术，基于采煤机惯性导航系统，结合液压支架电控系统及自动化控制系统，研究综采工作面持续推进的采煤工艺，重点研究液压支架的移架方式，及液压支架和刮板运输机的连接方式对工作面直线度控制的影响；研究液压支架的控制器系统软件，实现对邻架或隔架液压支架姿态、位置的感知；极薄煤层综采工作面支架姿态控制技术，极薄煤层工作面工作空间狭小，通过在液压支架上安装测高、倾角等传感器，对支架的姿态进行监测，同时通过电液控制系统在工作面推进过程中实时控制支架姿态，防止设备的碰撞、支架倒架等现象的发生；通过对井下支架主控计算机的智能化控制程序进行研发，使其能够智能化模拟工人操作的工艺和动作，提升电液控制系统自动化效果，满足实际生产需求；工作面布置热成像摄像仪，实现对采煤机运行状态检测，检测采煤机运行部件温度变化，实现对采煤机运行故障超温预警功能，通过在工作面布置粉尘传感器，对工作面粉尘浓度实时监测，当工作面粉尘浓度超限时，支架电液控制系统控制喷雾，实现工作面智能喷雾降尘功能；建设范围主要综采工作面支架电液控制系统及自动化控制系统、顺槽监控中心、地面分控中心，地面监控中心配置数据服务器、工作站、地面操作台、硬盘录像机等设备，实现在地面调度中心的综采工作面地面分控中心对综采工作面的远程监控，地面分控中心是在地面调度室对井下工作面综采设备进行指挥、集控和统一管理的平台，由视频监视、远程控制、安全监控等系统构成；实现地面实时监控、大数据分析、系统优化、智能化远程干预；工作面液压支架电控系统建设：每架配置1组12功能12出口电液控换向阀、支架控制器、推移行程传感器、立柱压力传感器、支架姿态检测传感器、推移液控节流阀和支架遥控器，工作面自动化建设：支架前部每3架配置1台云台摄像仪、后架每6架配置1台云台摄像仪、每10架配置1套粉尘传感器、工作面配置3台热成像摄像仪每10架配置1套粉尘传感器实现智能喷雾降尘，工作面照明系统建设：前架每3架布置1台照明灯、后架每6架布置1台照明灯；顺槽监控中心配置矿用隔爆兼本质安全型监控主机、操作台、交换机，实现顺槽监控中心对工作面设备的远程控制和监测，具有在监控中心对综采设备数据集成、处理、故障诊断（包括对采煤机、液压支架、运输机的故障诊断）、管理等功能，综采工作面语音通讯控
制系统配置ktc101集中控制系统一套，来实现140米综采工作面和2300米顺槽2条皮带的集控和保护。系统用于煤矿运输系统及工作面的控制和保护，智能集成系统建设范围主要涉及乳化液泵站、喷雾泵站、泵站控制系统、多级过滤系统、乳化液浓度在线监测及自动配比系统，实现泵站的远程控制、实现单泵或多台泵的单动与自动运行，实现泵站的远程监测、控制与数据上传功能、实现乳化液自动配比功能、保障工作面液压支架用乳化液清洁度；采煤机在具备最基本的自动化功能基础上，需向第三方提供高速、高可靠性远程控制接口，能实现在顺槽监控中心对采煤机的远程干预控制；综采工作面设备集中控制与管理的研究与应用实现与综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、泵站、开关、移变等设备接口对接；开发与各个设备的集中控制功能；开发基于视频监视的远程干预控制功能，综采工作面供液系统作为工作面必不可少的重要设备，为工作面液压支架提供液压动力，是整个工作面液压系统的“心脏”，以上便完成该优化极薄煤层综采工作面支架电控及自动化系统的一系列操作，本说明中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
25.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。