浅谈自动控制系统在煤矿安全生产中的应用

[摘 要]煤矿综合自动化控制平台系统能将矿井各类监控子系统集成到综合自动化控制网络平台中，与企业信息管理系统实现无缝联接。将生产、安全、管理等方面的信息有机地整合到一起，进行分析处理、统计、优化、，从而实现矿井“管、控、监”一体化及减员增效的目标。

[关键词]自动控制 煤矿 生产 发展 技术 应用

中图分类号：TB486+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0358-01

现代全球经济的快速发展，有力的促进了我国煤炭工业的技术进步。我国煤矿生产的发展与煤矿安全技术的进步密不可分，煤矿安全技术的发展不断支持着煤矿生产技术的进步和生产水平的提高，对煤炭工业为国民经济发展提高可靠的能源保障起到了重要的作用。

一、煤矿自动控制概述

煤矿综合控制自动化既是完整的生产过程自动化系统，又是煤矿信息化中生产要素（人、设备、安全和相关地理等）的数据平台。煤矿综合自动化系统是我国研制的矿井监测、报警、生产操作一体化的系统。系统由应用层、网络层、现场设备层三层结构构成。应用层采用统一的数据平台和登录界面，用户可以进行各子系统间互访。网络层主干网络采用千兆冗余工业以太环网保证网络通讯的高带宽和可靠性，能接入工业控制、视频、音频、通讯等各种系统，现场采用百兆工业以太环网和多种矿用本安型现场工业总线，确保用户可兼容接入各种监控系统和设备；现场设备层由各种总线通讯分站、无线通讯分站、监控装置、智能仪表和传感器组成。

二、煤矿综合自动化系统的构成

矿井安全监控系统、瓦斯抽放监控系统、通风机监控系统、矿井人员管理系统、矿井供电监控系统、主通风机在线监控系统、胶带输送机监控系统、井下排水自动控制系统、井下机车运输信集闭系统、压风机监控系统、选煤厂监控系统、调度大屏幕显示、矿井移动通讯系统、煤矿产量调运系统、工业电视系统、提升监控系统、锅炉房监控系统、束管监测系统、防尘喷雾系统、火灾采煤工作面自动化系统等。

三、各种自动控制系统在矿井的应用

1.防尘降尘方面的应用

目前，国内大部分煤矿已经实现了粉尘抑制的自动化。在容易产生大量粉尘的场所，如皮带转载点、采煤工作面、综采支架、打眼放炮工作面等都安装了各种不同的传感器。目前应用较多的是基于AVR单片机开发的自动控制系统。这种系统主要由传感器、控制主机、电动球阀等组成。其工作原理是：传感器将采集到的信号传输至基于AVR单片机开发的控制主机，控制主机接收到信号后会给电动球阀相应的信号，从而控制电动球阀的开启或者关闭，这样就可以打开球阀所控制的水路洒水降尘。各个工作点的煤尘情况以及工作情况不同从而所用到的传感器也不相同。例如，在运煤皮带的转载点煤尘浓度较高，只要皮带运行就必须洒水降尘，所以一般在皮带转载点安装触控传感器，检测到皮带的运动就开始洒水降尘。在采煤大巷也需要随时洒水降尘，大巷中经常有工作人员通行，故通常安装热释光控传感器，当有人通过时停止洒水降尘以防止喷淋到工作人员，行人通过后再继续洒水降尘。放炮采煤工作点一般采用声控传感器，综采支架一般采用红外对射传感器，煤尘浓度很高的工作点采用粉尘浓度传感器，温度较高的地方采用温度传感器等等。

2.井下水文自动检测系统的应用

井下水文监测包括挡水墙压力监测、水文钻孔的水位水文监测、井下水仓水位监测、明渠流量监测、管道流量监测等。该系统主要包括传感器、监控分站、通讯网络、监控中心等。不同的数据监测需要不同的传感器。主要包括：位移传感器、智能水位水温传感器、明渠流量传感器、管道流量传感器等。监控分站主要由数据转换模块（信号转换器、网络交换机等）组成，用来对传感器检测到的信号进行数据模式转换，将转换后的数据经过光纤或者RS485总线传输到监控中心。监控中心上位机软件通常使用组态王和WinCC，它们均具有网络的功能，只要局域网内具有固定的IP地址即可将监测到的数据到Internet。

四、自动控制系统主要功能

1、矿井扇风机监控系统

风机监控系统主要功能

1）具有就地、检修、遥控三种控制方式

2）按工艺要求自动控制风机、风门的开停及故障检测。

3）按送风工业要求自动控制风机的风

4）检测主电机电气参数（电流、电压、功率、功率因数等），检测电机定子及轴承温度，检测风机静压、风量、瓦斯等参数，所有检测参数经工业控制网或以太环网上传矿调度室。

5）所有运行状态及检测参数，就地均有集中显示。

2、井下排水监控系统

水泵监控系统主要功能

1）具有就地、检修、远程及自动四种控制方式远程控制是由矿调度员控制水泵开停及水泵

轮换自动控制是根据水仓水位高低，自动开泵及轮换

2）水泵房不设岗位司机

3）水泵监控系统与中央变电所三遥系统做为一个节点与以太网联网。

4）实时检测水泵运行参数、管道流量参数，并上传到调度室。

3、辅助运输（提升）监控系统

矿井辅助运输均采用无轨胶轮运输方式，根据运输种类，分为：中型客货、 12 座厢式运人车、悬挂式胶轮车、支架搬运车、大设备铲运车、材料铲运车等等。

4、井下皮带运输监控系统

工作面开采的煤炭需通过一定的运输系统将煤从井下运输到地面，大多数矿井的运输距离在 10 公里以上，运输系统的监测监控对煤矿生产起到至关重要的作用。皮带运输系统起点为综采工作面、连采掘进工作面，终点为地面原煤储煤仓，运输系统中的胶带机包括：连采掘进、顺槽、大巷、主斜井、上仓、配仓等胶带机。

每条胶带机均设有以 PLC控制器为核心的监控系统主机，主机控制范围：（1）胶带机高低压配电设备；（2）胶带机软启动设备（如CST软启动器，变频器调速系统）；（3）皮带机保护系统；（4）皮带机张紧装置；同时PLC主机实时采集上述四种设备的运行参数。

5、掘进皮带及掘进工作面监控系统

考虑掘进皮带及掘进工作面生产工艺要求及存在的问题，掘进皮带控制系统以简单为宜，与最近的控制网络站点链接，实现调度系统对掘进生产的监控。

6、综采工作面监测系统

将综放工作面设备的运行情况整合进矿井综合自动化调度监测系统，呈现给调度及矿各级领导，通过实现对综放工作面的监测，和已有的系统一起构成一个完整的矿井综合自动化系统。

综放工作面数据上传的监测画面：

1）采煤机工作状况。

2）刮板运输机、转载机、破碎机工作状况。

3）组合开关工作状况。

4）喷雾泵、乳化液泵工作状况。

5）实时状态及运行参数显示。

6）实时报警。