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[摘 要]采用自动化设备和技术是实现综采自动化的必由之路，综采自动化系统工程是由采煤机远程监控系统、刮板输远程监控系统和液压支架远程监控系统等设备构成。通过应用这种新技术、新设备，能有效地提高采煤效率，为安全生产提供保障。
[关键词]煤炭；综采自动化；系统
中图分类号：TD823.97 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）48-0100-01
煤炭综采自动化系统工程是自动控制技术、计算机技术、传感技术、电液控制技术、集中控制技术、设备工程检测及故障诊断技术等多种自动化技术的融合，从而构成了机电一体化的综合机械化采煤自动化技术。自动化采煤工作面主要包括：液压支架远程控制系统、采煤机自动采煤监控系统和刮板远程控制系统。液压支架远程控制系统是利用已成功应用的采煤工作面无线局域网系统，使各液压支架数据的传输实现了无线化。通过3DVR操作系统，使液压支架的所有姿态能以三维立体兼数据的形式展现出来，并能对数据进行实时的分析和优化，使得升架、降架和移架变得更加合理。刮板远程控制系统可以使刮板运输机的移动速度、位置、倾角和起停通过3DVR来真实再现，同时，通过采煤机上的本安型物位传感器来对刮板机上的集煤情况进行分析，对刮板运输机的传送速度和启停指令做出相应判断，从而达到远程控制刮板输送机的智能化。
采煤机、液压支架和刮板运输机的工作过程是：在采煤机上装配红外发射装置，每个液压支架都装一个红外接收装置。在采煤机割煤的过程中，收到红外信号的液压支架收护帮板，被前滚筒采过之后的液压支架开始降架，液压千斤顶推溜，刮板运输机移动，进而液压支架移动、升架，来支护新暴露的顶板；后滚筒采过之后的一组液压支架沿着固定的曲线将刮板运输机推向煤壁。在这个过程中，采煤机的远程控制系统对实现各个设备的协调起着非常关键的作用，也为工作面操作节省了不少人力。
一、煤炭综采自动化系统设备的组成
煤炭综采自动化系统设备主要包括采煤机、带式输送机、刮板输送机、转载机、液压支架、乳化液泵站和移动变电站等。它的工作过程主要是由采煤机、刮板输送机和液压支架组成工作面，用端头的支架来维护输送机的机头和机尾，并且支护端头空间，超前支架是用于两巷的超前支护，转载机的机尾和传输机的机头为整体结构，用来提供整个工艺动力的主要是乳化液泵站和移动变电站。综采的主要工序就是破煤、转载、运输、支护。要实现整个过程自动化、无人化，必须要有计算机安全监控系统来设定好程序。
二、综采自动化各个系统的功能
1.采煤机无线远程监控系统
采煤机是煤炭综采工作面的重要设备之一，实现对采煤机的可靠远程控制是提高综采工作面自动化水平的重要内容。目前，煤炭井下工作面普遍采用采煤机自身配备的控制系统来监视采煤机运行时的电压、电流、速度、摇臂角度和温度等参数，并有工作人员对现场操作进行实时监控。这种简单的本地检测，还需工作人员对采煤机进行近距离的操作，若出现重大事故，对综采工作人员的生命安全造成威胁，也满足不了煤炭综采自动化的要求。为实现综采自动化工作面的远程控制，一定要建立一套完整有效的采煤机远程控制系统，进行地面控制和井下采煤机之间的控制指令和数据传输，包括工作状态显示、可靠的数据采集、数据传输及组态分析和远程控制的数字化平台，实现真正意义上的采煤无线远程监控。控制器的主要作用就是利用无线发送器把顺槽主机的采煤机控制命令发射出去，实现对采煤机的远程控制。利用电液控制器来检测采煤机的位置，这样就能实现综采自动化控制平台的远程监控。
采煤机无线网络远程控制系统主要由三部分构成：无线网络控制部分，井上控制部分和井下主机控制部分。无线网络控制部分是由采煤机机载控制器和无线收发控制器组成，无线收发控制器通过无线网把地面主机发出的控制指令发送到机载控制器，然后由机载控制器对采煤机进行实际控制。井上控制部分主要是由地面主机、地面交换机和数据服务器组成，它们之间通过以太网来连接。井下控制部分主要是顺槽主机和连接网络。通过以太网来使井下主机和井下交换机相连，又通过总线连接到采煤机的无线网络部分。
2.液压支架电液控制系统
液压支架的稳定性和安全性是制约采煤工作面生产的重要因素之一，使用液压支架电液控制系统已经成为当前综合机械化采煤的核心技术。支架电液控制是将计算机控制技术、液压技术和电子技术结合起来的新技术。支架电液控制系统现已成为煤炭综采工作面生产技术水平的重要标志。支架电液控制系统主要是由主控制台、电液控制单元和远程数据传输控制单元组成。设在工作面的运输巷内是主控制台，电液控制单元主要由信号转换原件（行程传感器、角度传感器、压力传感器、红外传感器），电源箱，支架控制器、电液控制阀（电磁先导阀、主控制阀）等部件组成。支架电液控制系统一般是由在工作面设置的支架控制器、压力传感器、监控主机、支架人机操作界面、采煤机位置传感器、行程传感器、电源、过滤元件、主阀、电磁先导阀和电源电缆组成。
3.工作面数据集成监控系统
工作面巷道数据集成监控系统主要由两台隔爆兼本安型主控制计算机和一台本安型的光纤环网交换机组成。主控制计算机主要是提供Modbus/TCP、Modbus等多种标准接口与协议，从而有利于综采工作面设备的相互通信得以实现并且要还能够将信息传入网络。通过总线实现工作面电液控制主机与支架控制器和RS485通信相互冗余构成一个操作、存储、监控系统。该系统对工作面液压支架的跟机控制和远程控制提供支持的作用，能够对液压支架电液控制系统的网络故障、传感器故障等进行诊断，而且还具有在线诊断能力；对数据进行转换可以通过光纤环网交换机进行，使工作面的支架电液控制系统其他设备的数据集成和上传得以完成；支持支架控制器的程序更新和参数配置等。主控计算机含有综采工作面支架的所有相关信息，其使用的操作系统是Linux操作系统，工作面液压支架的有效数据可以做到在线监测、显示，包括采煤位置信息、支架立柱下腔压力、支架动作、推移千斤顶行程、工作面开采信息、传感器状态信息及网络状态（以太网络/CAN）信息等。
4.数据传输和地面监控系统
綜采工作面自动化系统综合信息传输的平台使用工业以太网，数据传输装置安装在工作面巷道列车上，其主要提供Modbus、Modbus/TCP等多种标准协议与接口，与工作面综采设备进行通信；同时，矿井的环网可以与提供的光纤接口连接，实现数据的传输。主干线采用MGTB-4光缆负责矿井上下数据传送，不同的通信协议可以通过交换机进行转换为TCP/IP协议，实现信号的集成，从而实现在统一的工业以太网上传输。综采工作面采用的IP网络视频监控，在不同部位安装摄像头其位置分别是在工作面的上下端头、中部和工作面巷道控制台，这样做的好处是方便将工作面视频系统、电液控制计算机、系统集成计算机利用交换机集成组网，再把监测数据通过光纤以太网络上传到监控计算机。
地面监控系统主要是由系统集成主机和地面视频监控计算机两部分组成。为了实现三机、泵站、负荷中心、液压支架、工作面采煤机及通信系统的集中传输、存储、处理、显示，还能通过地面系统集成主机修改工作面控制器的程序和参数，使地面监控工作人员可以及时掌握工作面设备的各种运行信息，还需要对组态软件进行二次开发。
三、总结
煤炭综采自动化系统控制技术还不太成熟，还有许多的问题需要解决。例如，在地面控制井下情况，怎样将采集到的数据显示到软件界面上，根据界面上显示的信息，如何避免盲目的操作。另外，采煤机工作状态需要精确的远程监视，并要实时更新采集到的数据。综采工作面用到的设备很多，怎样保证井下设备的运行状态能快速上传到地面工作站，实现液压支架监控系统的数据可视化。视频图像接入的实现，还要解决摄像视场受限的情况，如何解决好这些问题，是煤炭综采自动化系统工程能否广泛应用的关键。总之，煤炭综采自动化的实现是一个曲折的过程，需要国家不断的大力培养技术型人才，提高创新能力，早日实现技术完善。
参考文献
[1] 钟华.煤矿综采自动化系统工程的探讨[J].数字技术与应用，2012（5）.
[2] 许爱国.煤炭自动化综采工作面技术分析[J].华人时刊（中旬刊），2013（12）.
[关键词]煤炭；综采自动化；系统
中图分类号：TD823.97 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）48-0100-01
煤炭综采自动化系统工程是自动控制技术、计算机技术、传感技术、电液控制技术、集中控制技术、设备工程检测及故障诊断技术等多种自动化技术的融合，从而构成了机电一体化的综合机械化采煤自动化技术。自动化采煤工作面主要包括：液压支架远程控制系统、采煤机自动采煤监控系统和刮板远程控制系统。液压支架远程控制系统是利用已成功应用的采煤工作面无线局域网系统，使各液压支架数据的传输实现了无线化。通过3DVR操作系统，使液压支架的所有姿态能以三维立体兼数据的形式展现出来，并能对数据进行实时的分析和优化，使得升架、降架和移架变得更加合理。刮板远程控制系统可以使刮板运输机的移动速度、位置、倾角和起停通过3DVR来真实再现，同时，通过采煤机上的本安型物位传感器来对刮板机上的集煤情况进行分析，对刮板运输机的传送速度和启停指令做出相应判断，从而达到远程控制刮板输送机的智能化。
采煤机、液压支架和刮板运输机的工作过程是：在采煤机上装配红外发射装置，每个液压支架都装一个红外接收装置。在采煤机割煤的过程中，收到红外信号的液压支架收护帮板，被前滚筒采过之后的液压支架开始降架，液压千斤顶推溜，刮板运输机移动，进而液压支架移动、升架，来支护新暴露的顶板；后滚筒采过之后的一组液压支架沿着固定的曲线将刮板运输机推向煤壁。在这个过程中，采煤机的远程控制系统对实现各个设备的协调起着非常关键的作用，也为工作面操作节省了不少人力。
一、煤炭综采自动化系统设备的组成
煤炭综采自动化系统设备主要包括采煤机、带式输送机、刮板输送机、转载机、液压支架、乳化液泵站和移动变电站等。它的工作过程主要是由采煤机、刮板输送机和液压支架组成工作面，用端头的支架来维护输送机的机头和机尾，并且支护端头空间，超前支架是用于两巷的超前支护，转载机的机尾和传输机的机头为整体结构，用来提供整个工艺动力的主要是乳化液泵站和移动变电站。综采的主要工序就是破煤、转载、运输、支护。要实现整个过程自动化、无人化，必须要有计算机安全监控系统来设定好程序。
二、综采自动化各个系统的功能
1.采煤机无线远程监控系统
采煤机是煤炭综采工作面的重要设备之一，实现对采煤机的可靠远程控制是提高综采工作面自动化水平的重要内容。目前，煤炭井下工作面普遍采用采煤机自身配备的控制系统来监视采煤机运行时的电压、电流、速度、摇臂角度和温度等参数，并有工作人员对现场操作进行实时监控。这种简单的本地检测，还需工作人员对采煤机进行近距离的操作，若出现重大事故，对综采工作人员的生命安全造成威胁，也满足不了煤炭综采自动化的要求。为实现综采自动化工作面的远程控制，一定要建立一套完整有效的采煤机远程控制系统，进行地面控制和井下采煤机之间的控制指令和数据传输，包括工作状态显示、可靠的数据采集、数据传输及组态分析和远程控制的数字化平台，实现真正意义上的采煤无线远程监控。控制器的主要作用就是利用无线发送器把顺槽主机的采煤机控制命令发射出去，实现对采煤机的远程控制。利用电液控制器来检测采煤机的位置，这样就能实现综采自动化控制平台的远程监控。
采煤机无线网络远程控制系统主要由三部分构成：无线网络控制部分，井上控制部分和井下主机控制部分。无线网络控制部分是由采煤机机载控制器和无线收发控制器组成，无线收发控制器通过无线网把地面主机发出的控制指令发送到机载控制器，然后由机载控制器对采煤机进行实际控制。井上控制部分主要是由地面主机、地面交换机和数据服务器组成，它们之间通过以太网来连接。井下控制部分主要是顺槽主机和连接网络。通过以太网来使井下主机和井下交换机相连，又通过总线连接到采煤机的无线网络部分。
2.液压支架电液控制系统
液压支架的稳定性和安全性是制约采煤工作面生产的重要因素之一，使用液压支架电液控制系统已经成为当前综合机械化采煤的核心技术。支架电液控制是将计算机控制技术、液压技术和电子技术结合起来的新技术。支架电液控制系统现已成为煤炭综采工作面生产技术水平的重要标志。支架电液控制系统主要是由主控制台、电液控制单元和远程数据传输控制单元组成。设在工作面的运输巷内是主控制台，电液控制单元主要由信号转换原件（行程传感器、角度传感器、压力传感器、红外传感器），电源箱，支架控制器、电液控制阀（电磁先导阀、主控制阀）等部件组成。支架电液控制系统一般是由在工作面设置的支架控制器、压力传感器、监控主机、支架人机操作界面、采煤机位置传感器、行程传感器、电源、过滤元件、主阀、电磁先导阀和电源电缆组成。
3.工作面数据集成监控系统
工作面巷道数据集成监控系统主要由两台隔爆兼本安型主控制计算机和一台本安型的光纤环网交换机组成。主控制计算机主要是提供Modbus/TCP、Modbus等多种标准接口与协议，从而有利于综采工作面设备的相互通信得以实现并且要还能够将信息传入网络。通过总线实现工作面电液控制主机与支架控制器和RS485通信相互冗余构成一个操作、存储、监控系统。该系统对工作面液压支架的跟机控制和远程控制提供支持的作用，能够对液压支架电液控制系统的网络故障、传感器故障等进行诊断，而且还具有在线诊断能力；对数据进行转换可以通过光纤环网交换机进行，使工作面的支架电液控制系统其他设备的数据集成和上传得以完成；支持支架控制器的程序更新和参数配置等。主控计算机含有综采工作面支架的所有相关信息，其使用的操作系统是Linux操作系统，工作面液压支架的有效数据可以做到在线监测、显示，包括采煤位置信息、支架立柱下腔压力、支架动作、推移千斤顶行程、工作面开采信息、传感器状态信息及网络状态（以太网络/CAN）信息等。
4.数据传输和地面监控系统
綜采工作面自动化系统综合信息传输的平台使用工业以太网，数据传输装置安装在工作面巷道列车上，其主要提供Modbus、Modbus/TCP等多种标准协议与接口，与工作面综采设备进行通信；同时，矿井的环网可以与提供的光纤接口连接，实现数据的传输。主干线采用MGTB-4光缆负责矿井上下数据传送，不同的通信协议可以通过交换机进行转换为TCP/IP协议，实现信号的集成，从而实现在统一的工业以太网上传输。综采工作面采用的IP网络视频监控，在不同部位安装摄像头其位置分别是在工作面的上下端头、中部和工作面巷道控制台，这样做的好处是方便将工作面视频系统、电液控制计算机、系统集成计算机利用交换机集成组网，再把监测数据通过光纤以太网络上传到监控计算机。
地面监控系统主要是由系统集成主机和地面视频监控计算机两部分组成。为了实现三机、泵站、负荷中心、液压支架、工作面采煤机及通信系统的集中传输、存储、处理、显示，还能通过地面系统集成主机修改工作面控制器的程序和参数，使地面监控工作人员可以及时掌握工作面设备的各种运行信息，还需要对组态软件进行二次开发。
三、总结
煤炭综采自动化系统控制技术还不太成熟，还有许多的问题需要解决。例如，在地面控制井下情况，怎样将采集到的数据显示到软件界面上，根据界面上显示的信息，如何避免盲目的操作。另外，采煤机工作状态需要精确的远程监视，并要实时更新采集到的数据。综采工作面用到的设备很多，怎样保证井下设备的运行状态能快速上传到地面工作站，实现液压支架监控系统的数据可视化。视频图像接入的实现，还要解决摄像视场受限的情况，如何解决好这些问题，是煤炭综采自动化系统工程能否广泛应用的关键。总之，煤炭综采自动化的实现是一个曲折的过程，需要国家不断的大力培养技术型人才，提高创新能力，早日实现技术完善。
参考文献
[1] 钟华.煤矿综采自动化系统工程的探讨[J].数字技术与应用，2012（5）.
[2] 许爱国.煤炭自动化综采工作面技术分析[J].华人时刊（中旬刊），2013（12）.