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摘要：当前，我国煤矿智能化建设仍处于初级阶段，经过近几年综采智能化的技术发展和应用建设，部分煤矿已经完成了地面、井下集控中心建设，具有一键启停和监控综采工作面设备等功能，实现采煤机程序割煤、液压支架自动跟机的常态化运行，初步形成了综采工作面智能化开采新局面，也有效解决了井下综采工作面用人多、劳动强度大等问题。基于此，本篇文章对采掘工作面设备智能化控制系统进行研究，以供参考。
关键词：采掘工作面;设备;智能化;控制系统
1煤矿综采工作简述
煤炭综采是综合机械化采煤的简称，主要包括破煤、装煤、运煤、矿井支护、采空区处理五大环节。以往工作中，以上五个环节都需要通过人工井下作业来完成，并伴随着极高的风险，一旦发生煤矿事故，不仅会延误采矿进度，影响企业经济效益，严重情况下还会给工作人员的生命安全带来威胁，是煤矿作业中的重点关注问题。基于此，煤矿综采工作通过对机械化程度的提高，以及对自动化技术的应用，切实解决了这一问题，减少了煤矿事物的发生概率，具有十分重要的意义。
2智能化开采的关键技术
智能化开采主要是通过电液控系统、视频监控系统、自动化控制系统、网络通讯系统等将多种技术应用于采煤工作面，采煤机通过学习记忆人工割煤路线来实现记忆截割采煤，液压支架通过电液控系统和自动化控制系统来实现自动成组收伸护帮板和插板、自动推溜、跟机移架，还可以在监控中心实现远距离一键启停，从而实现工作面减人提效。
3采掘工作面设备智能化控制系统的研究
3.1综采工作面智能运输系统的研究
综采工作面运输系统包括综采工作面的刮板机、转载机、破碎机以及采区煤库皮带运输机等。工作面运输系统是煤矿开采的关键部分之一，随着煤矿开采机械化、自动化水平的提高，迫切需要提升综采工作面运输系统的自动化、智能化水平，提升系统中运输设备的联动运行效率和矿井作业安全运行系数，实现煤矿井下开采由机械化到自动化再到智能化的重大跨越。在此过程中，还迫切需要采用智能制造新技术实现装备的升级改造，以提升产品的竞争力，引领产业增速提效。
系统实现功能：a）煤流平衡。通过煤量传感器回传数据运算判定前、后刮板输送机的煤量及总运量，对输送系统进行智能调速，实现稳定均衡的煤量输出，降低非正常停机率，杜绝压溜现象发生。煤量小时可以自动降速节能运行。b）判定刮板输送机刮板故障类型，并实现6m以内刮板、刮板链故障的精确定位。c）工作面4G局域网覆盖。d）传感器数据、监控视频无线上传。智能运输系统的50多个传感器数据、6台摄像机的视频影像全部采用无线传输，保障了系统信号采集的可靠性。e）智能运输系统可实现集中管控。系統通过在材料巷设备列车车厢安装的2台防爆计算机、防爆PLC控制箱等集控设备，实现集中管控和人机交互。f）运输系统报警智能处置。系统将采集到的传感器数据结合当前组合开关和变频器数据，综合运算。当出现数据异常的情况时，自动判定危害程度，并选择报警等待处置、跟踪异常数据趋势，或是报警的同时紧急停机并联动关停上级设备。系统自动记录数据异常信息备查。
3.2智能供液
在实际工作中，设备列车移动困难，且移动过程中危险系数高、工人劳动强度大、巷道起伏易引起泵站吸空。为了解决上述问题，必须改变传统的工作面泵站系统的布置方式，将泵站系统移出工作面，放置于工作面之外的联络巷道，进行远距离供液。
智能化供液系统主要包括自动配液、补液和智能变频恒压供液两部分：1）自动配液补液。控制系统根据乳化液箱内的液位高度控制电磁水阀的开启进行补液，同时循环泵抽取液箱内的乳化液进行实时浓度检测，自动控制配液泵的开启和持续开启的时间，从而达到用户设定的浓度值.。2）智能变频恒压供液。乳化液泵站配置3泵2箱，3台泵电机分别由3个独立的变频回路驱动，控制系统采集外部压力传感器信号，根据当前的压力值调节转速，当1台变频器全速工频运行仍不能满足供液要求时，开启第2台泵，对应的变频调节频率控制压力，达到工频时开启第3台泵;反之，逐台关闭。变频器采用直接转矩控制和恒压供液算法，全程实时调整输出转速实现恒压供液，可以节约电能，减少液压对管路的冲击。
3.3智能采煤装置
通过智能采煤装置能够按照具体的采煤需求对工作模式进行科学有效的切换，借助传感装置来采集与分析采煤机和对应支架位置关系以及工作情况，以此来对采煤机工作轨迹进行预测，从而能够更好地实现采煤装置以及其他辅助类机械的自动化作业。在智能采煤装置内安装监控系统，可以对采煤机工作的具体信息进行及时有效反馈，例如采煤机的工作状态和所处位置等，同时中心控制系统可以依照工作的实际需要为采煤机的滚筒设置升降等命令，以此对采煤机进行远程操控，最大程度地提升开采可靠性和安全性。
3.4远程无线遥控
利用遥控器实现对掘进工作面的远程无线操作，具体通过下列步骤实现。1）配备视频系统，实现截割工艺的可视化。配置8台矿用本质安全型摄像仪，实时监控施工迎头，掘进机及配套管线、运输线系统全部覆盖;远程操作台包括监控主机、视频显示器、交换机（传输主站）、电源等，并增加接入矿井环网数据接口;配置足够的防爆照明装置，增加掘进迎头的亮度，满足识别巷道轮廓的要求。2）配备遥控系统，实现掘进机操控信号的远程传输。配备的专用遥控器与遥控控制箱（电控箱）通过无线连接，实现不少于500m远程遥控，指令传输延迟小于11ms，延时抖动小于1ms，且该系统具备中转、互换等功能，实现操作台和遥控器控制相互闭锁及对掘进机的闭锁功能;并且该系统支持EIP协议、工业以太网TCP/IP协议、RS485协议、CAN协议等通讯协议，通讯协议互相兼容，有利于将来的系统升级。
3.5防爆锂电池单轨吊机车
防爆锂电池单轨吊机车，可运送材料、人员和设备，还可以完成简单的提升、吊装等作业，是一种多功能、高效率、多用途的新能源井下辅助运输车辆。该单轨吊牵引力为60kN，最大运行速度2m/s，锂电池一次充电可运行7.5km，且无污染、无排放，运行安全可靠。该机车采用变频调速技术，下坡时，可将动能和势能转化为电能，实现能量回馈，自动减速制动。另外该机车还设计配备了遥控系统，可实现机车的遥控操纵。防爆锂电池单轨吊机车作为辅助运输设备，物料采用集装箱装运，具备网络下单功能，通过物料智能配送系统，按照区域、路线、类别、时间、数量、运输能力优化配送，可提高配送效率。
结束语
将智能化技术与装备应用到煤矿领域，能够极大地提升煤矿开采的整体质量与效率，也促使煤矿企业由劳动密集型转向技术密集型。在当前时代背景下，将会有越来越多更为先进的智能化技术和设备被应用到煤矿开采领域，例如：综采工作面智能运输系统的研究、智能供液、智能采煤装置等。同时软件开采系统同样也会得到进一步完善，各个系统之间的信息数据共享必将趋于稳定，煤矿生产水平一定能够得到全面提升，从而为煤矿企业经济效益的进一步提升提供有力保障。
参考文献
[1]于航.智能化综采工作面设备运行自动控制系统改进优化研究[J].机械管理开发，2019，34（03）：213-214+224.
[2]焦晓峰.快速掘进成套装备智能化控制系统研究[J].煤矿开采，2018，23（02）：41-44+96.
[3]路染妮.采煤机智能化控制系统研究与设计[J].煤矿机械，2018，39（02）：23-24.
[4]张小刚.采掘工作面设备智能化控制系统的研究[J].煤矿机械，2018，34（02）：219-221.
关键词：采掘工作面;设备;智能化;控制系统
1煤矿综采工作简述
煤炭综采是综合机械化采煤的简称，主要包括破煤、装煤、运煤、矿井支护、采空区处理五大环节。以往工作中，以上五个环节都需要通过人工井下作业来完成，并伴随着极高的风险，一旦发生煤矿事故，不仅会延误采矿进度，影响企业经济效益，严重情况下还会给工作人员的生命安全带来威胁，是煤矿作业中的重点关注问题。基于此，煤矿综采工作通过对机械化程度的提高，以及对自动化技术的应用，切实解决了这一问题，减少了煤矿事物的发生概率，具有十分重要的意义。
2智能化开采的关键技术
智能化开采主要是通过电液控系统、视频监控系统、自动化控制系统、网络通讯系统等将多种技术应用于采煤工作面，采煤机通过学习记忆人工割煤路线来实现记忆截割采煤，液压支架通过电液控系统和自动化控制系统来实现自动成组收伸护帮板和插板、自动推溜、跟机移架，还可以在监控中心实现远距离一键启停，从而实现工作面减人提效。
3采掘工作面设备智能化控制系统的研究
3.1综采工作面智能运输系统的研究
综采工作面运输系统包括综采工作面的刮板机、转载机、破碎机以及采区煤库皮带运输机等。工作面运输系统是煤矿开采的关键部分之一，随着煤矿开采机械化、自动化水平的提高，迫切需要提升综采工作面运输系统的自动化、智能化水平，提升系统中运输设备的联动运行效率和矿井作业安全运行系数，实现煤矿井下开采由机械化到自动化再到智能化的重大跨越。在此过程中，还迫切需要采用智能制造新技术实现装备的升级改造，以提升产品的竞争力，引领产业增速提效。
系统实现功能：a）煤流平衡。通过煤量传感器回传数据运算判定前、后刮板输送机的煤量及总运量，对输送系统进行智能调速，实现稳定均衡的煤量输出，降低非正常停机率，杜绝压溜现象发生。煤量小时可以自动降速节能运行。b）判定刮板输送机刮板故障类型，并实现6m以内刮板、刮板链故障的精确定位。c）工作面4G局域网覆盖。d）传感器数据、监控视频无线上传。智能运输系统的50多个传感器数据、6台摄像机的视频影像全部采用无线传输，保障了系统信号采集的可靠性。e）智能运输系统可实现集中管控。系統通过在材料巷设备列车车厢安装的2台防爆计算机、防爆PLC控制箱等集控设备，实现集中管控和人机交互。f）运输系统报警智能处置。系统将采集到的传感器数据结合当前组合开关和变频器数据，综合运算。当出现数据异常的情况时，自动判定危害程度，并选择报警等待处置、跟踪异常数据趋势，或是报警的同时紧急停机并联动关停上级设备。系统自动记录数据异常信息备查。
3.2智能供液
在实际工作中，设备列车移动困难，且移动过程中危险系数高、工人劳动强度大、巷道起伏易引起泵站吸空。为了解决上述问题，必须改变传统的工作面泵站系统的布置方式，将泵站系统移出工作面，放置于工作面之外的联络巷道，进行远距离供液。
智能化供液系统主要包括自动配液、补液和智能变频恒压供液两部分：1）自动配液补液。控制系统根据乳化液箱内的液位高度控制电磁水阀的开启进行补液，同时循环泵抽取液箱内的乳化液进行实时浓度检测，自动控制配液泵的开启和持续开启的时间，从而达到用户设定的浓度值.。2）智能变频恒压供液。乳化液泵站配置3泵2箱，3台泵电机分别由3个独立的变频回路驱动，控制系统采集外部压力传感器信号，根据当前的压力值调节转速，当1台变频器全速工频运行仍不能满足供液要求时，开启第2台泵，对应的变频调节频率控制压力，达到工频时开启第3台泵;反之，逐台关闭。变频器采用直接转矩控制和恒压供液算法，全程实时调整输出转速实现恒压供液，可以节约电能，减少液压对管路的冲击。
3.3智能采煤装置
通过智能采煤装置能够按照具体的采煤需求对工作模式进行科学有效的切换，借助传感装置来采集与分析采煤机和对应支架位置关系以及工作情况，以此来对采煤机工作轨迹进行预测，从而能够更好地实现采煤装置以及其他辅助类机械的自动化作业。在智能采煤装置内安装监控系统，可以对采煤机工作的具体信息进行及时有效反馈，例如采煤机的工作状态和所处位置等，同时中心控制系统可以依照工作的实际需要为采煤机的滚筒设置升降等命令，以此对采煤机进行远程操控，最大程度地提升开采可靠性和安全性。
3.4远程无线遥控
利用遥控器实现对掘进工作面的远程无线操作，具体通过下列步骤实现。1）配备视频系统，实现截割工艺的可视化。配置8台矿用本质安全型摄像仪，实时监控施工迎头，掘进机及配套管线、运输线系统全部覆盖;远程操作台包括监控主机、视频显示器、交换机（传输主站）、电源等，并增加接入矿井环网数据接口;配置足够的防爆照明装置，增加掘进迎头的亮度，满足识别巷道轮廓的要求。2）配备遥控系统，实现掘进机操控信号的远程传输。配备的专用遥控器与遥控控制箱（电控箱）通过无线连接，实现不少于500m远程遥控，指令传输延迟小于11ms，延时抖动小于1ms，且该系统具备中转、互换等功能，实现操作台和遥控器控制相互闭锁及对掘进机的闭锁功能;并且该系统支持EIP协议、工业以太网TCP/IP协议、RS485协议、CAN协议等通讯协议，通讯协议互相兼容，有利于将来的系统升级。
3.5防爆锂电池单轨吊机车
防爆锂电池单轨吊机车，可运送材料、人员和设备，还可以完成简单的提升、吊装等作业，是一种多功能、高效率、多用途的新能源井下辅助运输车辆。该单轨吊牵引力为60kN，最大运行速度2m/s，锂电池一次充电可运行7.5km，且无污染、无排放，运行安全可靠。该机车采用变频调速技术，下坡时，可将动能和势能转化为电能，实现能量回馈，自动减速制动。另外该机车还设计配备了遥控系统，可实现机车的遥控操纵。防爆锂电池单轨吊机车作为辅助运输设备，物料采用集装箱装运，具备网络下单功能，通过物料智能配送系统，按照区域、路线、类别、时间、数量、运输能力优化配送，可提高配送效率。
结束语
将智能化技术与装备应用到煤矿领域，能够极大地提升煤矿开采的整体质量与效率，也促使煤矿企业由劳动密集型转向技术密集型。在当前时代背景下，将会有越来越多更为先进的智能化技术和设备被应用到煤矿开采领域，例如：综采工作面智能运输系统的研究、智能供液、智能采煤装置等。同时软件开采系统同样也会得到进一步完善，各个系统之间的信息数据共享必将趋于稳定，煤矿生产水平一定能够得到全面提升，从而为煤矿企业经济效益的进一步提升提供有力保障。
参考文献
[1]于航.智能化综采工作面设备运行自动控制系统改进优化研究[J].机械管理开发，2019，34（03）：213-214+224.
[2]焦晓峰.快速掘进成套装备智能化控制系统研究[J].煤矿开采，2018，23（02）：41-44+96.
[3]路染妮.采煤机智能化控制系统研究与设计[J].煤矿机械，2018，39（02）：23-24.
[4]张小刚.采掘工作面设备智能化控制系统的研究[J].煤矿机械，2018，34（02）：219-221.