综采工作面智能化集控系统分析及应用

收稿日期：2017－01－10作者简介：艾井石（1976—），男，山西大同人，2002年毕业于中国矿业大学机电一体化专业，工程师，现任神东煤炭集团锦界煤矿管理处副总工程师。

锦界煤矿31111综采工作面集中控制系统的应用艾井石（神华神东煤炭集团公司锦界煤矿管理处，陕西神木719315）摘要：介绍了锦界煤矿31111综采工作面集中控制系统的设计及应用，提高了煤矿综采工作面生产的效率、降低工作人员劳动强度，多岗合一，减员增效。

通过分析工作面集控系统的应用实效，提出了煤岩界面自动识别技术、设备姿态控制技术、三维定位技术等智能化采煤需要解决的研究课题。

关键词：综采工作面；自动化；集中控制；智能化采煤中图分类号：TD823.97文献标识码：B 文章编号：1671－749X （2017）02－0065－04Application of centralized control system in fully-mechanizedmining face of Jinjie Coal MineAI Jing-shi（Jinjie Coal Mine ，Shenhua Shendong Coal Group Co．，Ltd．，Shenmu 719315，China ）Abstract ：By using centralized control system in No．3111fully-mechanized mining face of Jinjie Coal Mine ，the mine pro-duction efficiency was improved ，the labor intensity was reduced and the purpose of downsizing for efficiency was achieved．Based on the analysis of the application effect of the centralized control system in mining face ，the research subjects for in-telligent mining including coal-rock interface automatic identification technology ，equipment control technology ，three-di-mensional positioning technology were proposed．Key words ：fully-mechanized mining face ；automation ；centralized control ；intelligent mining0引言随着科技的不断发展，信息化和工业化融合的步伐越来越快，将多个系统集成到一个平台控制是综采工作面设备控制的发展方向。

浅谈煤矿掘进工作中智能化掘进控制系统的运用摘要：煤矿掘进工作面智能化控制系统的投用，可以减少掘进工作面人员配置，简化掘进施工流程，降低了安全风险，预期效果显著，煤矿企业应大力推广智能化掘进控制系统在掘进工作面运用。

关键词：煤矿；掘进工作；智能化；掘进控制系统一、工作面现状某矿现有快速掘进系统一套，包含EBZ-220T掘探一体机，锚杆钻装机组，迈步自移机尾装置，带式转载机四大部分，安装在16312回风巷掘进工作面，快掘系统掘进时需要8人（主副掘进机司机2人，支护工4人，皮带机司机1人、清煤工1人），工作面工作人员较多，井下巷道空间有限，快速掘进设备整体性强，总长约40米，两侧安全距离较窄，人员现场操作存在安全隐患，危险系数较高，人身伤害事故无法有效避免。

二、配套设备及作用图一惯导图二矿用全自动全站仪掘锚一体机机身安装一台惯导，实现对掘锚一体机的定位和定姿。

在巷道导线点位置安装一台矿用陀螺全站仪，实时动态全自动测量固定和移动目标点的大地坐标。

全自动激光全站仪与惯导技术的定向定位导航系统由硬件和软件两大部分组成。

其中，硬件部分包括全自动跟踪全站仪、反射棱镜、惯性导航设备。

软件部分包括数据实时通讯模块、基于惯导和全站仪的定位模块、基于惯导的定位定姿模块、掘锚一体机三维位姿展示模块、定位定姿数据输出模块、掘进路径导航模块等功能模块。

惯性导航定向定位系统结合惯导实时方位角度数据、全站仪三维坐标实时数据等数据，通过定向定位算法得出掘锚一体机的实时位置与掘锚一体机规划路径的偏差，给出姿态修正数据，实现掘锚一体机定位、定向导航功能，配套设备也随之完成各自的工艺工序。

掘锚一体机三维姿态展示模块安装在集控中心，通过接收定位定姿数据输出模块发送的姿态和位置信息，并结合掘锚一体机的三维模型，实现掘进过程中掘锚一体机的位置和姿态实时三维展示。

定位定姿数据数据输出模块输出的姿态和位置信息，可以作为掘锚一体机定位智能截割和导航的基准数据，通过CAN总线与PLC进行通信。

煤矿综放工作面智能化开采系统的应用分析摘要：在煤矿中，综放工作面的智能化越来越先进。

目前中国煤矿开采已经开启了智能化模式，煤矿智能化开采是将人工智能、物联网、大数据分析、云计算等先进技术与煤矿井下生产设备、地质情况等进行融合，形成了生产设备全面感知、自主学习、及时预测、动态决策的机器智能系统，实现了煤矿采煤工作面生产流程全自动化，达到了煤矿井下生产“减人增效”的目的，保障了煤矿生产的本质安全。

本文就煤矿综放工作面智能化开采系统的应用进行研究，以供参考。

关键词：综放开采；智能化技术；远程控制；综放设备引言在我国现有煤炭储量和产量中，厚煤层占比达到40%以上，是我国开采的主要煤层。

目前厚煤层开采有多种方式，其中综放开采是当前开采的主要方式之一。

传统的综放开采工艺人员投入多、劳动强度大、作业环境差、安全系数低，严重制约矿井安全高效发展。

推进综放工作面智能化建设、提高综放工作面智能化开采水平可从根本上解决上述问题。

1煤矿智能化开采的含义将智能化开采系统运用到煤矿开采过程中，可以使煤机装备实时感知井下的复杂环境与变化，然后对控制参数进行相关调整。

在煤矿智能化开采过程中，智能感知、智能决策及智能控制非常关键。

煤矿智能化系统就是以自动化装置为重点，结合具有现代化特点的理念与思想，对矿山的开采信息进行收集，而后再应用网络将数据进行集成，利用智能化操作提供高质量的服务。

智能化设备可以自主地方式进入学习过程，且其决策能力也极强，能更好地感知和分析问题，并自主修正，即使将其运用到复杂性的条件和环境下，它也能制定出科学性、可行性较强的开采计划与方案。

结合环境产生的不同变化，智能化开采设备可发挥出自身的作用和优势，真正实现智能化开采的目标。

在复杂的条件下，智能开采设备也可以进行无人开采。

2煤矿综放工作面智能化开采系统的应用2.1系统架构整个系统按三层结构搭建，第一层为工作面设备层，包括工作面综采涉及采、运、支设备与动力供应设备等，各设备自带参数检测及动作控制系统；第二层为集中监控层，设系统井下集控中心，各设备分系统以总线或以太网方式与集控中心通讯，交互参数及控制信息，实现集控中心对第一层各分系统的总控和参数集成、监视；第三层为井上监控层，由井下集控中心通过井上井下网络把数据信息传输到地面监控室，实现井下工况的图表化显示和数据综合分析。

采煤工作面智能化建设关键技术的应用研究摘要：煤矿智能化建设是当前煤矿行业发展的主要方向，采煤工作面的智能化是煤矿智能化中的重点和难点。

对采煤工作面智能化的研究现状进行了梳理，总结了采煤工作面智能化建设中的技术瓶颈，分别对环境与设备状态精准感知技术、采煤空间三维地质信息建模方法、采煤机高精度惯性导航定位技术、多源信息融合感知与智能交互技术、采煤设备系统协同控制技术、采煤智能化软件平台技术进行了分析。

以某煤矿智能化工作面系统建设为基础，介绍了采煤装备状态感知、工作面系统协调集中控制、采煤工作面设备故障诊断和智能化采煤系统安全保障等相关技术的应用效果。

关键词：智能化；采煤工作面；惯性导航；煤岩识别1引言煤矿智能化是我国煤矿信息化发展的趋势，目前，我国煤炭行业还处于煤矿智能化建设的初级阶段。

2020年初，为加快推动智能化技术与煤炭产业融合发展，提升煤矿智能化水平，国家发展改革委等八部委联合发布了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，指出了建设煤矿智能化是促进我国煤炭工业高质量发展的重要手段。

为了加快煤矿智能化的建设进程，国家及地方政府也都相应出台了相关的政策，各煤炭企业纷纷投入到煤矿智能化建设及改造升级中。

经过近年来的建设，国内各大型煤矿企业都积极开始推进智能化建设，已经在煤矿智能化方面取得了明显的成效。

2智能化采煤工作面关键技术关于智能化采煤工作面，相关专家进行了定义，指出了工作面生产设备包括采煤机、液压支架和输送机等设备应具备自主感知、自主决策和自动控制运行的功能，这些功能的实现要依靠物联网、大数据、云计算和人工智能技术的不断发展。

随着信息化技术的不断发展，为采煤工作面的智能化建设提供了条件，并在一定程度上取得了较好的效果。

在智能化采煤工作建设过程中，关键技术包括了环境与设备状态精准感知、采煤空间三维地质信息建模、采煤设备状态数据物联网采集、采煤机高精度惯性导航定位、多源信息融合感知与智能交互技术、采煤机设备协同控制技术和采煤自动化软件平台技术。

煤矿综采工作面智能化的开采技术应用摘要：煤炭是保障中国能源安全的重要能源物资,在“双碳”背景下,煤炭作为一次能源消费的比例在逐年降低,但是仍旧在市场中承担着50%以上的市场份额,未来的生产活动中,高质量与智能化的生产是发展趋势,因此在生产末端需要强化基于智能化设计与应用,实现煤炭开采的智能化联动升级。

关键词：煤矿综采;智能化开采;技术与设备1智能开采系统的技术要点1.1射频识别技术射频识别是在无线数据传输空间中应用的最为广泛的通信技术,其本身一种非接触式的自动识别技术,主要依赖于射频信号来识别并且获得对象,进而关联到相关的参数数据,与其他硬件系统之间共同协同,形成高质量的目标管理。

同时RFID技术还能够与通信技术以及互联网技术进行深度融合,实现煤炭工作环境的全过程管理,保证了采集过程的全流程过程监控。

1.2传感器技术传感器是日常生产中最为常见的数据监测硬件,过程数据和过程信息全部通过传感装置进行实时的记录,实现了数据的快速记录,自身具有应用快捷并且成本低廉的特点。

尤其是在开采的过程中,环境参数变化是系统建设集成的关键安全信息,通过传感器能够准确的获取现场环境参数数据,显著提升开采管理的工作效率和安全管理质量。

1.3遥感技术遥感技术是智慧综采硬件体系建设中的关键硬件技术,通过传感器在末端环境中实时的监测数据参数,随后对过程数据进行深度挖掘,在批量化的分析和数据处理的过程中,通过遥感技术能够综合的发挥矿井信息数据的价值,实现了实时的矿井工作环境内的监控,同时借助着光谱信息的定位分析,能够深度感知煤层的时空变化。

1.4信息感知技术在开展物联网硬件系统的设计中,所采用的信息感知技术往往以局部的5G数据传输为主,在封闭的数据传输空间里构建了全面的信息传输网络,实现基础段的感知、采集以及覆盖网络的数据采集。

5G网络具有可靠性高并且数据传输速度快的特点,在开放式的环境里其通信距离能够达到无限远,为末端数据采集的网络通信提供了重要的硬件支持。

煤矿安全监控系统智能化现状及发展摘要：近年来，我国对煤矿资源的需求不断增加，煤矿安全生产也越来越受到重视。

如今，智能矿山建设已成为煤矿企业发展的必经之路，基于此，文章首先分析数字化煤矿安全监测监控系统发展目标，其次探讨安全监控机制不完善，最后就煤矿安全监控系统智能化水平进行研究，以加速矿山领域智能化建设和发展进程。

关键词：煤矿；安全监控系统；智能化现状引言在矿山生产过程中，矿井通风与安全监控对于采矿业的发展发挥重要作用，多种可能造成严重后果的矿井灾害都与通风与安全监控有关。

基于此，如何在保证生产效率的同时，将可能出现的安全风险降到最低，是值得矿山管理员思考的问题。

煤矿开采企业管理层应当结合数字化的时代发展背景与自身发展实际进行深入分析，强化监测监控系统在数字化转型发展方面的实际表现，以便为自身生产活动的安全性表现以及长远战略性目标实现奠定更加坚实的基础。

1数字化煤矿安全监测监控系统发展目标当前，以太网在工业生产活动的应用水平逐渐提升，煤矿安全监测监控系统的数字化发展逐渐引起了业内人士的普遍关注。

就定义而言，数字化煤矿安全监测监控系统是指在计算机技术和互联网信息技术的有力支撑下，对煤矿监测监控系统内部各个设备进行更加具备自动化的控制与管理，进而更加整合地在统一的互联网平台进行相关检查监控数据信息展示与呈现。

在搭建数字化煤矿安全监测监控系统的具体过程中，煤矿开采企业需要相应地构建更具完整性特征的煤矿四维地理信息系统。

2安全监控机制不完善目前部分煤矿的安全监控还不到位，仍以传统小作坊模式运行，管理水平有待提升，存在通风设施简陋、安全检查浮于表面、监管信息记录不到位等一系列问题。

比如说，在轮班开始之前，需要检查并控制每个工作场所是否存在有害气体和不安全的工作条件。

对于继续使用传统方法的大型矿山来说，这样的安全监控不仅耗时更耗力，有时甚至因为安全信息记录不准确，事件上报存在滞后，造成严重二代人员伤亡和财产损失。

智能化工作面技术的应用与分析摘要：通过分析煤矿智能化开采技术应用现状，指出虽然实现了井下工作面无人，少人作业，但受限于传感器水平与处理系统性能等困境，导致综采装备整体智能化程度不高，且不能智能感知工作面地质条件变化，并通过智能分析决策系统进行装备及工艺的自适应调整。

因此，在诸多新技术尚不成熟以及关键性技术难题尚未攻克的前提下，如何有效使用好智能化工作面，提升工作效率成为了现阶段智能化工作面首要解决的问题，通过从目前智能化开采技术应用过程存在的关键技术难题出发，重点对地理地质信息系统的透明工作面，工作面复杂环境条件与智能化采煤的耦合应用，高速监控平台和大数据分析处理技术，系统自适应和故障自诊断技术等创新性研究内容进行了分析。

关键词：智能化开采，地理地质信息，自适应，自诊断，大数据分析，智能矿山一、智能化工作面技术的应用背景众所周知，历来在煤炭开采过程中，瓦斯、水害、顶板等灾害事故均与地质条件密切相关，在煤矿重(特)大事故中，与地质条件有关的占到事故总数的90%左右。

在人为开采过程中，不可避免的出现事故。

因此，为了降低煤矿开采的人员受伤和死亡率，我国推出“科技强安”专项行动，坚持“机械化换人、自动化减人、智能化无人”思路，采取逐渐智能化的方法煤矿安全生产形势，并逐渐保持稳定、趋向好转，全国百万吨死亡率和受伤率明显下降。

但随之而来的问题也逐渐凸显出来。

随着煤炭开采向深部延伸，在高瓦斯、高地应力、高地温等条件下，瓦斯、水害、火灾、顶板以及冲击地压等多因素复合灾害愈发频繁；同时，高强度、集约化、智能化的煤炭开采技术快速发展，对煤炭安全防控技术提出了新的要求。

作为煤矿智能化的技术支撑，煤炭地质保障技术受到了高度重视，其贯穿于煤矿生产的全生命周期，在灾害防治、隐蔽致灾因素探查、煤炭智能开采等方面发挥着关键作用，是实现煤炭资源安全高效智能绿色开采的基础和前提，在我国煤炭工业健康快速发展中占有不可或缺的重要基础地位。

煤矿智能化工作面的建设与成果分析摘要：了解智能化矿山的建设历程和现存在的技术难点可以为煤矿企业在本矿实施智能化建设提供重要帮助。

高河煤矿基于开采资料、信息分析和设备调试，对E2308工作面实施了智能化开采技术，并取得了降本增效、安全生产的目的。

该预期成果可为工作面智能化开采技术的后期发展提供借鉴和参考价值。

关键词：智能开采；综采工作面；智能化矿山1煤矿信息化、智能化应用原则在信息化、智能化技术投入使用后，不仅能够极大程度上提升煤矿开采效率，还能保证施工人员在施工过程中的人身安全。

在应用过程中，相关技术人员也需要秉持四大原则。

第一，技术人员必须秉持创新理念，理清发展思路，通过在实践过程中不断革新完善相关技术操作进一步提升煤矿开采水平。

第二，技术人员亦需要秉持信息互通原则，保证各个部门数据共享、信息互联互通，杜绝信息孤岛现象的出现。

这样一来，在各项功能协同配合下，煤矿开采效率定会得到显著提升。

第三，技术人员还需要秉持示范带动原则，将煤矿开采区域根据不同特点科学划分为若干块，针对不同的区块利用信息智能化技术建设不同的示范煤矿，在综合比对不同区块的特点后，以点促面的提升区域煤矿产率。

第四，技术人员还需配合政府指导，顺应地方政府政策，积极响应地方政府号召，与此同时根据自身企业特点来制定最符合企业发展的信息智能发展道路。

2智能化综合管控平台构建2.1智能传感包括微传感、RFID、传感器、摄像头、控制器、PLC、射频卡和专业仪表等系列设备或装置，主要实现煤矿作业现场环境参数、人员位置与健康状态、车辆位置与工况、设备工况等参数的全面感知与控制。

2.2智能自控主要是指环境监控、精确定位、智能工作面、智能主运、智能井下物流、智能供电、机器人等现场监测监控子系统，以边缘计算为模式实现煤矿现场特有专业业务子系统数据的采集、传输、计算与控制。

2.3智能矿山基础信息平台主要包括煤炭工业大数据中心和赋能平台，其中煤炭工业大数据中心依据统一的数据管理规范，实现煤矿井上井下安全、生产、运营的结构化、非结构化与半结构化的数据集成、治理与分类存储，并应用数据仓库采用长宽表来实现煤矿安全、生产、运营、设备与环保等业务应用主题的构建；赋能平台主要实现智能矿山主数据、业务数据与算法模型的集中存储及发布，技术组件的资源调配，业务功能模块的统一注册与管理。