一、智能工作面系統(tǒng)發(fā)展
上世紀(jì)80年代以來，以德國，澳大利亞和美國為代表的工業(yè)國家先后采用大功率電牽引采煤機(jī)，重載刮板輸送機(jī)，液壓支架電液控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，逐步提高了綜采工作面的自動(dòng)化水平。
經(jīng)過多年的實(shí)踐在國內(nèi)逐漸形成了一種人工干預(yù)型綜合自動(dòng)化的模式，即以采煤機(jī)記憶割煤，液壓支架自動(dòng)跟機(jī)和三機(jī)集成控制為主，在順槽控制室內(nèi)以操作人員觀察視頻圖像，人工遠(yuǎn)程干預(yù)為輔的割煤模式，如2015年黃陵自動(dòng)化工作面。
2014年德國魯爾集團(tuán)在漢尼爾礦，在采用現(xiàn)代工控平臺(tái)基礎(chǔ)上，通過采煤機(jī)路徑規(guī)劃，液壓支架自動(dòng)跟機(jī)和煤機(jī)設(shè)備自動(dòng)協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了德國版的智能化采煤模式。
在澳大利亞通過采用慣性導(dǎo)航技術(shù)，確定采煤機(jī)在工作面上的三維定位，并以此為基礎(chǔ)，工控平臺(tái)協(xié)調(diào)工作面設(shè)備運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)澳大利亞版的工作面智能化。
在智能化工作面發(fā)展上，相對(duì)于國內(nèi)采用的人工干預(yù)的指導(dǎo)思想，德國，澳大利亞和美國采用的是在工控平臺(tái)基礎(chǔ)上的自適應(yīng)控制的指導(dǎo)思想。
在實(shí)際生產(chǎn)中因煤塵，水霧和光線強(qiáng)度的原因，以視頻觀察為基礎(chǔ)，來調(diào)整綜采設(shè)備的人工干預(yù)型的自動(dòng)化模式所取得的效果和智能工作面的要求還有一定的距離。
相對(duì)國內(nèi)版的自動(dòng)化，德國和澳大利亞版的工作面自動(dòng)化是建立在提高設(shè)備控制效率的基礎(chǔ)上，而不是以建立無人工作面為目的。
2015年德國marco公司在和魯爾集團(tuán)合作建設(shè)自動(dòng)化工作面的基礎(chǔ)上，提出智能工作面應(yīng)該建立在，以采用以太網(wǎng)技術(shù)的電液控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的工作面數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)上，應(yīng)該建立在高性能的自動(dòng)化的工控平臺(tái)上，建立在先進(jìn)的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上，智能工作面必然是融合設(shè)備，環(huán)境和人員的有機(jī)的統(tǒng)一體，智能工作面建設(shè)必然是以無人化為目的。
二、智能工作面系統(tǒng)功能
智能工作面通過工作面數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)采集全工作面設(shè)備環(huán)境和人員信息，通過高性能工控平臺(tái)對(duì)全工作面信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用預(yù)警報(bào)警機(jī)制，通過運(yùn)行規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自動(dòng)割煤，工作面自動(dòng)平直控制，液壓支架自動(dòng)自適應(yīng)控制，協(xié)調(diào)和修正綜采設(shè)備動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)無人員直接干預(yù)的系統(tǒng)自主決策和執(zhí)行的智能化采煤。
智能工作面包含如下基本要素：
（1）工作面具備唯一數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)
（2）工作面全部數(shù)據(jù)要接入到工控平臺(tái)
（3）工控平臺(tái)采用同一數(shù)據(jù)庫，通過自主算法確定系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)劃
（4）具備采煤機(jī)路徑規(guī)劃，工作面自動(dòng)找直，液壓支架自適應(yīng)功能
（5）具備綜采設(shè)備協(xié)調(diào)和修正功能
（6）具備綜采設(shè)備，環(huán)境和人員三者協(xié)調(diào)功能
（7）具備自動(dòng)生成工作面運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告，實(shí)現(xiàn)智能維護(hù)的功能
三、智能工作面技術(shù)要求
智能工作面是建立在各綜采設(shè)備自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，是建立在各綜采設(shè)備作為工控平臺(tái)執(zhí)行層的前提下，因此綜采設(shè)備/子系統(tǒng)需要滿足智能工作面的技術(shù)要求：
1.采煤機(jī)控制子系統(tǒng)
（1）需具備數(shù)據(jù)雙向通訊功能。提供牽引電機(jī)/截割電機(jī)實(shí)時(shí)電流，功率，電機(jī)油溫，軸承溫度，搖臂高度，機(jī)身仰俯角，行進(jìn)速度，行進(jìn)方向，煤機(jī)位置，故障信息，通訊狀態(tài)等數(shù)據(jù)。
（2）需具備記憶割煤功能。
（3）需向工控平臺(tái)全面開放控制權(quán)限，執(zhí)行工控平臺(tái)控制，包含啟停截割/牽引電機(jī)，升降搖臂，加速減速，改變行進(jìn)方向，接受路徑規(guī)劃控制的功能。
（4）需提供采煤機(jī)定位系統(tǒng)安裝空間，提供符合要求的直流電流給定位系統(tǒng)。
（5）需允許通過采煤機(jī)定位系統(tǒng)向數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)傳輸采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。
（6）硬件可靠耐用，故障率少。
2.液壓支架電液控制子系統(tǒng)
（1）需具備液壓支架狀態(tài)測(cè)量功能。提供立柱壓力，推移油缸行程，支架高度，支架狀態(tài)等數(shù)據(jù)。
（2）具備數(shù)據(jù)雙向傳輸功能。
（3）具備單鍵單動(dòng)作，成組動(dòng)作，跟機(jī)自動(dòng)化和自動(dòng)補(bǔ)壓等功能。
（4）需向工控平臺(tái)全面開放控制權(quán)限，執(zhí)行工控平臺(tái)控制指令。
（5）具備無線遙控功能。
（6）具備時(shí)間控制模式，參數(shù)控制模式，具備自適應(yīng)控制能力。
（7）控制器之間采用以太網(wǎng)傳輸協(xié)議，作為全工作面數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)。
（8）硬件可靠耐用，故障率少。
3.三機(jī)(刮板運(yùn)輸機(jī)，轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī))控制系統(tǒng)
（1）具備數(shù)據(jù)雙向傳輸功能。提供電機(jī)啟停狀態(tài)，電機(jī)電流/功率/電壓，電機(jī)溫度，減速機(jī)油溫，冷卻水溫度/流量，鏈條張力，故障信息等數(shù)據(jù)。
（2）向工控平臺(tái)全面開放控制權(quán)限，執(zhí)行工控平臺(tái)的控制指令，包含單鍵啟停，一鍵啟停和急停等功能。
（3）硬件可靠耐用，故障率少。
4.乳化液泵站控制系統(tǒng)
（1）具備數(shù)據(jù)雙向傳輸功能。提供電機(jī)電流/功率，出口壓力，電機(jī)油溫/油位，液箱液位，乳化液濃度，泵振動(dòng)狀態(tài)，泵站工作模式和泵站控制模式等數(shù)據(jù)。
（2）向工控平臺(tái)全面開放控制權(quán)限，執(zhí)行工控平臺(tái)的控制指令，包含單泵啟停，自動(dòng)配比啟停，泵站聯(lián)動(dòng)，泵站急停等功能。
（3）硬件可靠耐用，故障率少。
5.視頻系統(tǒng)
（1）具備圖像傳輸功能；
（2）具備旋轉(zhuǎn)功能，旋轉(zhuǎn)角度不小于300°，具備自清潔功能；
（3）具備紅外補(bǔ)光，彩色圖片功能；
（4）應(yīng)和液壓支架控制系統(tǒng)直接相連；
（5）硬件可靠耐用，故障率少。
6.工作面人員定位系統(tǒng)
（1）具備數(shù)據(jù)無線雙向傳輸功能；
（2）定位精度不大于30cm的誤差；
（3）具備權(quán)限設(shè)定功能；
（4）硬件可靠耐用，故障率小。
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