煤矿自动化与信息化考察报告

第十八届煤矿综合信息化、自动化实用技术培训班培训考察报告二零一五年五月二十日5月12日我们一行三人参加了由中国矿业大学电气与信息工程学院主办的第十八届煤矿综合信息化、自动化实用技术培训班培训，并跟随主办方参观了上海海得控制系统股份有限公司研发中心及生产基地。现将培训学习情况总结如下。综合信息化、自动化讲座部分内容：本次培训主要从数字化矿山与煤矿信息化技术现状及发展、基于程控平台的煤矿融合通信联络系统、矿井生产过程可视化监管系统、煤矿采掘工作面数字化集成与控制系统、基建矿井生产过程自动化系统技术与设计等五个方面进行了详细的讲解。数字化矿山与煤矿信息化技术现状及发展：xxx教授从煤矿的综合自动化与信息化做什么，怎么做这个问题出发，介绍了煤矿信息化技术的现状。煤矿开采从手动开采、井下使用调度电话指挥开采、引进机械化设备开采到以兖矿集团为代表进行自动化装备开采，反映了信息化技术在煤矿的应用所带来的革命性变化，采用信息化技术，尤其是综采综掘装备的投入，使得煤矿产量得到了大幅度提升，从第一个百万吨矿井到千万吨矿井的转变，信息化、自动化技术不断的改进了煤矿生产及安全现状。那么机械化装备程度提高、安全得到保障以后，煤矿信息化、自动化技术如何发展？随着计算机技术的发展及物联网技术的应用，应运而生提出了数字化矿山概念，以减人增效为目标，实现煤矿的安全生产。通过搭建井下以太环网、综采工作面自动化控制，通信联络调度、电力监控系统、可视化系统、环境监测系统等各系统的有效整合，实现矿井的安全智能化。由于煤层赋存条件等环境因素的影响，目前综采工作面及掘进工作面（三机协同控制技术）仍有很多问题需要攻关。基于程控平台的煤矿融合通信联络系统：煤矿生产中瓦斯、水、火、冲击地压等突发性自然灾害事故较多，且危害性大、波及范围广。为最大的减少灾害造成的人员伤亡，中矿大华洋通信设备公司研制了基于程控平台的煤矿融合通信联络系统。此系统采用分布式结构，将调度电话系统、无线小灵通系统、无线WIFI手机系统、皮带机扩音电话系统、井下广播系统、地面广播系统及其他通信系统进行互联互通，还可以与人员定位系统、瓦斯监测系统进行集成，在灾害发生时，将信息及时的发布到井上下各个区域。系统的创新点在于：一、系统与工业以太环网互联，无需敷设大量线缆。将系统融入矿井综合监控系统，可实现事故联动广播功能。二、与现有的广播系统、程控电话、井下无线通信系统兼容，可实现各系统的互联互通，满足管理、巡检、安全、救援人员等通信联络的需求系统。三、全覆盖，系统覆盖了矿井全部重要区域。四、系统设置有“一键通”功能，在紧急情况下单键操作便可调度所有的通信节点，可在一分钟内通知到井下各作业区域的所有矿工。在灾后，为抢险救援提供通信保障。五、系统联动，系统预留接口，可实现与各类型监测监控、自动化子系统等的接入，提供强大有效的系统联动功能。矿井生产过程可视化监管系统：视频监视系统在煤矿井下已经得到了广泛的应用，但是综采工作面、综掘工作面的视频监控系统一直没有得到大规模推广应用，其主要原因在于采掘设备的移动性，在采掘设备移动中信号传输线缆不好敷设。中国矿大华洋通信公司研制了综采工作面无线全景可视化监管系统、掘进工作面可视化监管系统。综采工作面无线全景可视化监管系统通过在工作面端头过渡液压支架下及顺槽进、回风巷端头各安装一台环网交换机，构建无线传输通道。液压支架下安装多台网络摄像仪，摄像仪具有红外线夜视功能，可根据环境光线自动进行彩色黑白转化，镜头可拉近拉远。视频信号通过工业以太网传输至地面后，通过预置软件进行图像拼接，实现综采工作面的全景监视。本次课程重点讲述了煤矿采掘工作面数字化集成与控制系统的现状及未来需要解决的问题。1.已实现功能：目前采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、泵站、移动变电站、组合开关等设备本身已经具备了远控、数据通信等部分自动化功能，并能与多种通信系统进行双向数据传输。各企业基于现有设备单机自动化功能所进行的综采工作面生产自动化集成实践，基本实现了综采工作面自动化开采。各设备通过与液压支架电液控制系统工作面巷道主机(或工作面通信控制系统)进行数据通信，实现信息共享和联锁控制;液压支架电液控制系统工作面巷道主机(或工作面通信控制系统)通过矿井自动化系统的以太网，将工作面设备运行参数上传到地面调度中心，实现综采工作面生产状况的实时监控。2.存在问题(1）采煤机在割通两端头时，需采用手动模式割煤。综采工作面出现各种突发情况时，采煤机无法自动识别。(2)支架自动跟机拉架时，拉架速度与采煤机速度不匹配、拉架不到位、漏拉架、顶梁不能自动调整、传感器故障等问题对支架自动化影响较大。(3)各设备通信协议、数据接口不统一，煤炭行业没有相关综采工作面自动化的规程和技术标准。(4)需要由专业厂家对综采自动化系统进行系统研究和集成。(5)需要在支架上安装行程传感器、压力传感器、角度传感器等感知支架的状态，防止因支架误动作造成机械事故，并保证支架达到支撑效果，以实现支架的智能控制功能。(6)需要开发集视频、语音、通信为一体的工作面自动化控制系统，提高远程控制技术和监视系统的可靠性。(7）需要研制远程操作台，可以在工作面巷道监控中心，实现对液压支架、采煤机等设备的远程控制，解决综采工作面设备状态远程精确监视和安全问题，从而实现工作面以自动化生产为主、远程人工干预为辅的工作模式。(8）需要开发工作面可视化系统和三维仿真模拟系统，实现工作面设备运行的模拟仿真，实时反映工作面的变化，协助司机完成远程监视和远程控制作业。3.自动化集成方案综采工作面自动化集成即以综采工作面智能控站控制系统及供电系统进行集成，实现对综合机械化采煤工作面设备的协调管理与集中控制。在地面调度中心建立综采工作面监测控制平台，实现工作面设备监测、设备诊断、数据分析与数据发布等功能。3.1液压支架智能控制系统该系统在支架电液控制系统标配基础上，通过增加多种传感器，如接近传感器、倾角传感器、测距仪、护帮板行程传感器等，以实现支架智能控制功能。液压支架电液控制系统配置有支架控制器、驱动器、各种传感器、信号转换器、工作面巷道监控主机和地面监控中心服务器等。3.2采煤机智能控制系统该系统通过工作面视频系统实现采煤机定位及视频跟踪;通过工作面巷道远程操作台控制采煤机的速度和启停，使采煤机在工作面按设定工艺程序自动运行、自动调高、卧底、加速、减速；根据工作面运行情况，人工随时可以干预采煤机运行，从而实现对采煤机的远程人工干。采煤机必须具备以下功能:①基本参数监测功能;②姿态感知及控制功能;③定位功能;④智能化快速记忆及截割自动控制功能;⑤主动式采煤机与运输系统状态及运能的自适应配合，采煤机与液压支架自移系统的自适应协调控制;⑥急停闭锁功能。3.3刮板输送机智能控制系统工作面刮板输送机、转载机、破碎机采用综合在线监测集中控制系统，实现减速器和电动机温度监测、双速电动机降压启动、智能调速型液力祸合器软启动、“三机”启停和软启动集成控制、链条张力监测与智能化机尾伸缩自动控制、润滑油在线铁谱分析、轴承在线振动检测、转载机及破碎机自动推移、带式输送机机尾自动伸缩等功能。由采用手动操纵阀调整带式输送机机尾的相对位置，改为电液自动控制的系统。自动控制系统根据现场需要可自动或手动完成带式输送机机尾前移、胶带跑偏调整、调高、转载机推移方向校正、浮动托辊组的高低调整等功能。3.4泵站智能控制系统泵站控制系统配置有各种传感器，用来进行泵站的状态预警与保护，具有电控、液控2种卸载功能，可实现乳化液泵站的空载启停、系统压力波动的最小化及系统瞬间供液最大化、工作面恒压供液。3.5工作面巷道智能综合控制系统工作面巷道智能综合控制系统是整个工作面的集控中心，主要由主控计算机、视频监视器、操作台、交换机等设备组成，主要功能包括数据汇集、数据处理和数据服务、工作面实时监控、工作面集中控制、网络管理和系统自诊断。3.6地面数据监控、分析与发布系统地面数据监控、分析与发布系统将综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、乳化液泵站、喷雾泵站及供电系统等有机结合起来，实现在地面调度指挥中心对综采工作面设备的远程监测以及各种数据的实时显示等，为井下工作面现场和地面生产、管理人员提供实时的井下工作面生产及安全信息。综采工作面自动化是我国条件适宜煤层安全高效开采技术的发展方向，体现了“无人则安”的先进安全管理理念。虽然国内许多大型煤炭企业进行了综采工作面自动化生产的应用探索，基本实现了自动化开采，取得了很好的效果，但是距离实现以设备自动化生产为主导、人工远程干预为辅助方式的遥控采煤工作模式，真正实现综采工作面的无人化还有很长的路要走。煤岩界面自动识别技术、设备姿态检测控制技术、三维定位技术等将是下一步需要研究的关键技术。综合信息化、自动化讲座参观部分：本次培训还参观了上海海得控制系统股份有限公司，是国内领先的具有多行业系统集成和工程实施能力的企业。本次我们重点参观该公司代理的赫斯曼交换机。该公司xxx工程师详细的介绍了赫斯曼交换机的各项功能，演示了H&iServer容错服务器的容错过程，容错系统设计实现了零切换，无业务中断、无数据丢失、24/7持续监控，操作简单类似单机、应用程序无需修改、无需专业技能等优点，保障关键业务的连续性和数据的安全性。改变了传统的一套系统两台服务器双机热备的格局。在海得我们还参观了海得刚刚研发的适合中小型企业的云平台。云的概念对我们来说是一块空白，本次借助这次机会我们了解了云的概念，明白了云能为矿山企业带来的便捷与管理模式的变革；其次是如何搭建云平台、维护云平台，这是本次参观的最值得骄傲的一点，使我们对云的了解更近了一步。经过一周的学习，让我们获益匪浅，深刻体会到学习的重要性，同时感受到自身能力的不足，知识面的匮乏。首先感谢矿党政给予的宝贵学习机会，通过这次参观学习，不仅使我们开阔了眼界，提升了自己的认识水平，也让我们发现了工作中存在的一些问题并深刻认识到一个矿井的信息化与自动化建设的重要性。信息化与自动化建设需要管理模式的变革，需要我们全体领导职工统一思想，更新观念，同时注重人才培养，提高员工素质，不断的整合现有资源，加快体制建设，才能实现矿井的信息化、自动化运行，最终实现减人增效，安全高效生产。学习的目的是为了提高，“闭门造车”永远都不可能成功。我们只有不断的借鉴别人先进的技术，并依据自身的实际加以创新，才能更好的发展自己，才能更快的向建设国内一流的安全高效先进矿井的伟大目标迈进！