羅建平

摘 要：工作面監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)與應(yīng)用有助于實(shí)現(xiàn)井下開采的無人化、自動(dòng)化，做到對(duì)井下工作面生產(chǎn)全過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，推動(dòng)井下綜采作業(yè)的開展朝著自動(dòng)化、智能化的方向持續(xù)發(fā)展。本文以自動(dòng)化監(jiān)控中心設(shè)計(jì)的分析為切入點(diǎn)，進(jìn)一步提出自動(dòng)化監(jiān)控中心在實(shí)踐綜采工作面生產(chǎn)作業(yè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化;監(jiān)控中心;應(yīng)用

自動(dòng)化開采作業(yè)已然成為我國(guó)采礦事業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，并且當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在綜采工作面中的應(yīng)用已經(jīng)加大研究力度。但是相較于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)在自動(dòng)監(jiān)控中心方面的研究與應(yīng)用相對(duì)滯后。鑒于此，需立足于國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化監(jiān)控中心的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行分析，集成姿態(tài)定位、視頻圖像處理、傳感、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行自動(dòng)化綜采工作面監(jiān)控中心的研制與應(yīng)用，以此為自動(dòng)化綜采作業(yè)的開展提供安全保障。

1 監(jiān)控中心組成

作為采礦自動(dòng)控制系統(tǒng)中的核心組成，監(jiān)控中心擔(dān)當(dāng)著“大腦”的角色，涉及到對(duì)綜采工作面海量數(shù)據(jù)信息的收集、分析以及處理。為確保監(jiān)控中心功能的科學(xué)劃分，采用模塊化設(shè)計(jì)，具體組成包括網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、顯示器、隔爆計(jì)算機(jī)、控制臺(tái)等。依據(jù)對(duì)綜采工作面實(shí)際情況的分析，進(jìn)行架構(gòu)中心主體的架設(shè)，主體采用長(zhǎng)方體鋼架構(gòu)，設(shè)置時(shí)按照功能需求區(qū)分成設(shè)備艙、操作艙，操作艙內(nèi)設(shè)置顯示器、控制臺(tái)等設(shè)備，按照人機(jī)工程學(xué)進(jìn)行合理布置;設(shè)備艙布設(shè)隔爆計(jì)算機(jī)、交換機(jī)等設(shè)備，操作艙內(nèi)預(yù)留2～3人的操作空間，具體監(jiān)控中心結(jié)構(gòu)如圖一所示[1]。

2 監(jiān)控中心具體設(shè)計(jì)

2.1 隔爆計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)

隔爆計(jì)算機(jī)的設(shè)置需做到對(duì)顯示器集中布置，具體設(shè)計(jì)中，需進(jìn)行主板電路與顯示屏的分離設(shè)置，顯示屏采用低耗技術(shù)，并采用隔爆方式進(jìn)行主板的設(shè)置，盡可能減少計(jì)算機(jī)的質(zhì)量與外形尺寸面積（如圖2）。針對(duì)隔爆計(jì)算機(jī)不同構(gòu)件的設(shè)計(jì)，具體為：①主板選型。以及對(duì)主板運(yùn)行環(huán)境的分析，選用AMD的Fusion APU主板，具有性能強(qiáng)、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，該主板可支持DX11圖形的運(yùn)行，并為監(jiān)控中心進(jìn)行高清視頻的呈現(xiàn)提供保證[2];②隔離模塊設(shè)計(jì)。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的分析，進(jìn)行隔爆主機(jī)接口的本安化設(shè)計(jì)。分析其設(shè)計(jì)原理，主要是利用電氣隔離耦合的方式進(jìn)行隔爆電路信號(hào)的隔離，確保隔爆電路的能量被有效限制在隔爆腔內(nèi);③不間斷電源設(shè)計(jì)。若監(jiān)控中心運(yùn)行期間出現(xiàn)掉電、斷電現(xiàn)象，極易影響到監(jiān)控中心作用的發(fā)揮，甚至造成系統(tǒng)資源、文件的大量損壞。對(duì)此，需重視對(duì)電源進(jìn)行掉電保護(hù)功能的設(shè)計(jì)，將鋰電池設(shè)置于12V后端，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生掉電現(xiàn)象時(shí)，鋰電池會(huì)當(dāng)做備用電源維持正常供電。

2.2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

監(jiān)控中心軟件架構(gòu)囊括驅(qū)動(dòng)層、數(shù)據(jù)層以及數(shù)據(jù)可視化層（如圖3）。①系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)層、數(shù)據(jù)可視化以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共同組成地下部分，雖三層之間可實(shí)現(xiàn)靈活部署，但是各層之間呈現(xiàn)出相互獨(dú)立的狀態(tài);②實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)層是軟件系統(tǒng)架構(gòu)中的核心組成，具體功能體現(xiàn)為：a、依托于驅(qū)動(dòng)層進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連接與通信;b、為數(shù)據(jù)可視化構(gòu)建完善的設(shè)備模型數(shù)據(jù);c、進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與記錄;d、數(shù)據(jù)可視化。可在工作面任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行獨(dú)立服務(wù)的部署，操作人員可依托于CS模式進(jìn)行人機(jī)交互操作。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在綜采設(shè)備建模中采用面對(duì)對(duì)象建模技術(shù)，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。運(yùn)行期間對(duì)監(jiān)控對(duì)象利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，具體體現(xiàn)為：①設(shè)備及其功能建模采用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)模型;②進(jìn)行SQL數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的研發(fā)，并進(jìn)行關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)化。

2.4 通信設(shè)計(jì)

采用統(tǒng)一控制接口進(jìn)行系統(tǒng)軟件連接，可以在保證各軟件穩(wěn)定連接的前提下，實(shí)現(xiàn)第三方設(shè)備的靈活接入[3]。通過對(duì)通信鏈路層與協(xié)議解析進(jìn)行抽象，實(shí)現(xiàn)對(duì)串口、UDP、TCP等鏈路通道組建的提供，確保通信數(shù)據(jù)可以在各個(gè)鏈路中有效獲取。同時(shí)，該監(jiān)控中心通信設(shè)計(jì)囊括S7-300等常規(guī)協(xié)議規(guī)約，為監(jiān)控中心進(jìn)行綜采設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控提供支撐。

3 監(jiān)控中心在綜采工作面中的具體應(yīng)用

將該監(jiān)控中心應(yīng)用于某礦業(yè)集團(tuán)工作面中，具體應(yīng)用情況體現(xiàn)如下：

3.1 工作面概況分析

該工作面走向長(zhǎng)度約為230m，運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷均呈現(xiàn)為矩形斷面，長(zhǎng)與高分別為4.5m、2.8m。該工作面設(shè)備采用包括：液壓支架為ZY6800型號(hào)，高度約為1.15～2.40m;采煤機(jī)選用MG×200型號(hào)，功率為2×200kW;刮板輸送機(jī)選用SGZ800型號(hào)，輸送產(chǎn)量為100t/h。

3.2 應(yīng)用效果

綜采工作面進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控中心的布設(shè)，采煤機(jī)作業(yè)的開展受到計(jì)算機(jī)控制;具體作業(yè)期間依托于計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行記憶截割，并以相關(guān)工藝程序?yàn)榛鶞?zhǔn)，進(jìn)行采煤機(jī)的自動(dòng)化運(yùn)行;監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)對(duì)采礦設(shè)備狀態(tài)信息、運(yùn)行環(huán)境、機(jī)身畫面的高清顯示，幫助管理人員進(jìn)行綜采情況的全面掌握，并做到在開采作業(yè)期間進(jìn)行采煤機(jī)設(shè)備運(yùn)行的隨時(shí)干預(yù);進(jìn)行液壓支架遠(yuǎn)程控制，以及對(duì)監(jiān)控畫面的分析，對(duì)液壓支架移動(dòng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并做到對(duì)刮板輸送機(jī)降架、升架等操作的遠(yuǎn)程控制;監(jiān)控中心的畫面監(jiān)控覆蓋整個(gè)工作面，視頻信號(hào)共28路，攝像頭設(shè)備的設(shè)置間隔為每6個(gè)支架設(shè)置一個(gè)，達(dá)到自動(dòng)化、動(dòng)態(tài)化、實(shí)時(shí)化監(jiān)控綜采工作面的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

煤礦綜采作業(yè)的開展，依托于自動(dòng)監(jiān)控中心的布設(shè)，可以在遠(yuǎn)程控制采礦設(shè)備運(yùn)行的同時(shí)，達(dá)到綜采工作面實(shí)際情況全面掌握的目的。所以，進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，可以為煤礦綜采自動(dòng)化、智能化的發(fā)展提供基礎(chǔ)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜文峰.自動(dòng)化綜采工作面監(jiān)控中心的研制及應(yīng)用[C]//煤炭科技創(chuàng)新高峰論壇，2014.

[2]過秉坤，王京濤，趙松.綜采工作面遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究[C]//全國(guó)煤礦自動(dòng)化與信息化學(xué)術(shù)會(huì)議暨中國(guó)煤礦信息化與自動(dòng)化高層論壇.

[3]閆孝妲，付華，劉南，等.綜采自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2011（10）：73-75.