史肖華

（山西晉能控股煤業(yè)集團(tuán)沁秀公司岳城煤礦，山西 晉城 048006）

引言

岳城礦原煤提升運(yùn)輸系統(tǒng)主要以皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸，井上、下共10 條皮帶；而岳城礦主運(yùn)系統(tǒng)的皮帶運(yùn)輸機(jī)控制目前均采用PROMOS 皮帶保護(hù)控制器進(jìn)行就地操作控制，未實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制；根據(jù)井上、下皮帶機(jī)的分別情況設(shè)計(jì)一套皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與自動(dòng)化集中控制，達(dá)到減人提效、遠(yuǎn)程無人值守的要求。

1 集控系統(tǒng)功能介紹

岳城礦設(shè)計(jì)的皮帶集控系統(tǒng)是一套集地面集控監(jiān)測、語音通訊以及視頻上墻和遠(yuǎn)程診斷于一體的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，主要包括以下四個(gè)部分：皮帶集中控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)研究、語音擴(kuò)播系統(tǒng)的建立、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、地面監(jiān)控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)[1]。整個(gè)皮帶集中控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)井上、下皮帶集中控制，并與語音擴(kuò)播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，在皮帶出現(xiàn)故障時(shí)，準(zhǔn)確、可靠、迅速地做出反應(yīng)，及時(shí)報(bào)警或停機(jī)，降低安全隱患，最終達(dá)到無人值守、減員增效的目的。

2 皮帶集控、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸及系統(tǒng)整合技術(shù)

皮帶集控系統(tǒng)能夠與數(shù)據(jù)指令傳輸系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)集中控制和手動(dòng)控制的同步運(yùn)行。

如圖1 所示，系統(tǒng)主要由上位機(jī)、交換機(jī)、皮帶主控制器、通訊擴(kuò)音電話、傳感器、攝像儀、電源、電視墻、IP 電話等設(shè)備組成。從硬件結(jié)構(gòu)可分為管理層、傳輸層和控制層三層結(jié)構(gòu)。

圖1 皮帶集控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

1）管理層。管理層是以安設(shè)在運(yùn)行隊(duì)集控室的皮帶集控上位機(jī)為核心，實(shí)時(shí)跟蹤現(xiàn)場設(shè)備的工況參數(shù)，并通過指令實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的集中控制。

2）傳輸層。傳輸層是基于井下千兆環(huán)網(wǎng)和交換機(jī)等傳輸設(shè)備，將地面調(diào)度室各類指令信息與井下各盤區(qū)變電所內(nèi)的控制設(shè)備實(shí)時(shí)互聯(lián)，保證各種控制指令的有效傳達(dá)和現(xiàn)在狀態(tài)信息的及時(shí)反饋。

3）控制層?？刂茖邮峭ㄟ^基于PLC的皮帶主控制器，對一盤區(qū)皮帶巷和各工作面順槽皮帶進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并針對系統(tǒng)的運(yùn)行動(dòng)作進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)各條皮帶所有保護(hù)的在線狀態(tài)監(jiān)測和實(shí)時(shí)上傳。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)

皮帶集控系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將采用數(shù)字?jǐn)z像儀，解決以往采用的模擬攝像儀清晰度低、布線不靈活、升級改造困難的問題，即通過對顯示屏設(shè)計(jì)以及數(shù)字視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)解決以上問題，見圖2。

圖2 岳城礦視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

分別在皮帶機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾、除鐵器處安設(shè)高清網(wǎng)絡(luò)攝像儀19 臺(tái)，每條皮帶安裝一臺(tái)礦用本安型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，皮帶機(jī)頭本安型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)作為以太環(huán)網(wǎng)的分支延伸使用，利用礦上工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，視頻信號(hào)通過光纖連接到以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的上傳。

4 語音子系統(tǒng)技術(shù)研究

語音系統(tǒng)是集井下各皮帶巷擴(kuò)播電話、調(diào)度電話、皮帶機(jī)頭電話和皮帶控制系統(tǒng)于一體的實(shí)時(shí)廣播系統(tǒng)，能夠結(jié)合各皮帶的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)聲音報(bào)警，實(shí)現(xiàn)調(diào)度應(yīng)急信息的及時(shí)下達(dá)。具體連接方式為：在皮帶機(jī)頭將皮帶控制器中的音頻信號(hào)接入擴(kuò)播報(bào)警電話，通過耦合器，再接入到原有井下電話系統(tǒng)中，就可以完成擴(kuò)播、報(bào)警、調(diào)度電話三合一功能。

如圖3 所示，程控交換機(jī)PBX 通過耦合器和本安型電話機(jī)相連接，程控交換機(jī)的振鈴信號(hào)經(jīng)過耦合器傳給話機(jī)，當(dāng)話機(jī)聽到振鈴聲時(shí)，摘下耳機(jī)，和呼叫方建立通話鏈路。本安型電話機(jī)通過鍵盤發(fā)出雙音頻呼叫信號(hào)，通過耦合器及程控交換機(jī)呼叫所選需要通話電話，當(dāng)所被選電話聽到振鈴聲，摘機(jī)后，建立通話鏈路。通過地面指揮中心的報(bào)警計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)分組話機(jī)或全部話機(jī)的廣播報(bào)警。

圖3 語音子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

5 組態(tài)軟件地面控制技術(shù)

根據(jù)岳城礦目前皮帶布置情況和運(yùn)行維護(hù)狀態(tài)，皮帶控制系統(tǒng)、工業(yè)視頻系統(tǒng)等子系統(tǒng)對上位機(jī)程序的特定要求，設(shè)計(jì)開發(fā)出一套皮帶集控上位機(jī)軟件，軟件程序界面美觀，易操作性，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定和安全性；系統(tǒng)還具備監(jiān)測和查詢功能，視頻顯示和集中控制功能，見圖4。

圖4 組態(tài)軟件監(jiān)控畫面示意圖

6 結(jié)語

煤礦井下皮帶機(jī)遠(yuǎn)程集控技術(shù)研究是當(dāng)今煤礦行業(yè)機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人的發(fā)展趨勢，只有不斷提高煤礦機(jī)械裝備自動(dòng)化控制水平，才能實(shí)現(xiàn)無人值守，最終提高礦井的安全生產(chǎn)水平。