專利名稱：一種綜采工作面生產(chǎn)自動(dòng)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在煤礦井下綜采工作面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的方法，尤其涉及一種使 用工業(yè)以太網(wǎng)為數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)綜采工作面自動(dòng)監(jiān)視、控制的方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)90年代以來，世界煤礦工業(yè)向高效集約化生產(chǎn)迅猛發(fā)展，工作面自動(dòng)化、 信息化程度不斷升級(jí)。我國有數(shù)百個(gè)大型煤礦，數(shù)萬個(gè)中小煤礦，對(duì)高效生產(chǎn)設(shè)備和安全裝 備的需求很大。廣大煤礦企業(yè)從國際國內(nèi)先進(jìn)礦井的經(jīng)驗(yàn)中已經(jīng)看到，走高效自動(dòng)化采掘 成套裝備集成控制之路，是煤礦企業(yè)的必由之路。國外，已有成熟的采煤機(jī)綜采工作面控制技術(shù)，以DBT、J0Y公司為代表。這兩家均 是國際綜采設(shè)備高端供應(yīng)商，提供工作面成套綜采設(shè)備，并形成一套獨(dú)立、完善的綜采自動(dòng) 化控制體系。但其對(duì)軟、硬件要求較高，工作原理復(fù)雜，不適合在中國的大規(guī)模應(yīng)用。國內(nèi)，目前還沒有成熟的綜采工作面自動(dòng)化控制理論，如天津貝克、天津華寧等公 司雖做出過一些初步研究，但其主要是針對(duì)工作面語音通訊、三機(jī)集中控制、閉鎖、保護(hù)等 的分別研究，沒有從整體的高度考慮綜采工作面生產(chǎn)自動(dòng)化的問題。為了滿足高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井對(duì)煤礦綜采工作面自動(dòng)化和信息化的需要，由一種 符合中國國情的煤礦井下綜采工作面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化方法，使其可以實(shí)現(xiàn)井下綜采工作面 生產(chǎn)信息在地面調(diào)度中心的實(shí)時(shí)顯示和管理，及順槽的集中自動(dòng)化控制。使地面工作人員 可以隨時(shí)了解井下工作面的生產(chǎn)情況，進(jìn)行科學(xué)的生產(chǎn)管理，最大程度地提高生產(chǎn)設(shè)備的 開機(jī)率，實(shí)現(xiàn)連續(xù)高效生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提出一種綜采工作面生產(chǎn)自動(dòng)化的方法，包括①建立工作面本安型工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)包括在整個(gè)工作面布置以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)視頻、音頻接入與傳輸和綜采設(shè)備數(shù) 據(jù)接入及傳輸；數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、音頻傳輸網(wǎng)、視頻傳輸網(wǎng)三網(wǎng)合一；所述工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)由工 作面綜合接入器通過鎧裝電纜連接器串聯(lián)起來，綜合接入器作為工作面數(shù)據(jù)傳輸執(zhí)行裝置 和預(yù)處理裝置；通過設(shè)置網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理和診斷功能；根據(jù)上述要求建立工作面本安型工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；②建立工作面視頻系統(tǒng)包括設(shè)置攝像頭實(shí)現(xiàn)在井下實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控工作面的情況，數(shù)字化的視頻采集； 通過工作面中央調(diào)度指揮中心切換任意位置攝像頭的畫面，實(shí)現(xiàn)視頻的集中顯示；根據(jù)上述要求建立工作面視頻系統(tǒng)；③建立工作面語音通信系統(tǒng)包括通過工作面調(diào)度指揮中心對(duì)工作面綜合接入器的控制實(shí)現(xiàn)工作面設(shè)備開停 預(yù)警；通過對(duì)工作面綜合接入器的操作實(shí)現(xiàn)工作面的語音通話；通過在工作面綜合接入器中設(shè)置無線通信部件，實(shí)現(xiàn)無線通話裝置語音通信；根據(jù)上述要求建立工作面語音通信系統(tǒng)；④建立工作面中央調(diào)度指揮中心包括設(shè)置計(jì)算機(jī)和PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備的集中控制；通過計(jì)算機(jī) 控制軟件和工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)工作面信息化管理；通過工業(yè)以太網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)攝像頭連接實(shí)現(xiàn)全 工作面視頻實(shí)時(shí)顯示；通過工作面語音通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作面語音通信；通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)管軟 件實(shí)現(xiàn)工作面工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理；根據(jù)上述要求建立工作面中央調(diào)度指揮中心；⑤組成綜采工作面生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)工作面中央調(diào)度指揮中心、工作面視頻系統(tǒng)、工作面語音通信系統(tǒng)、工作面綜采設(shè) 備通過工作面綜合接入器或直接連接所述工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，由工作面中央調(diào)度指揮中心通 過工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作面視頻系統(tǒng)、工作面語音通信系統(tǒng)和工作面綜采設(shè)備的正 常工作；工作面生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液壓支架電液控制、綜采設(shè)備智能自動(dòng)化控制、集成 供液系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)集成、視頻、音頻、通訊于一體，對(duì)綜采工作面的液壓支架、采煤機(jī)、刮 板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、順槽皮帶運(yùn)輸機(jī)、電氣開關(guān)、泵站進(jìn)行集中自動(dòng)化控制；綜采工 作面生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)集成視頻系統(tǒng)、語音系統(tǒng)、轉(zhuǎn)載機(jī)控制系統(tǒng)、破碎機(jī)控制系統(tǒng)、運(yùn)輸機(jī) 控制系統(tǒng)、采煤機(jī)控制系統(tǒng)、支架控制系統(tǒng)、泵站控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)于一體。工業(yè)以太網(wǎng)第一個(gè)工作面綜合接入器和最后一個(gè)工作面綜合接入器通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn) 換器、光纜連接形成工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)；工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中相鄰工作面綜合接入器之間的最大 間隔距離取擴(kuò)音傳輸有效距離、視頻攝像頭照射有效距離、以太網(wǎng)電纜傳輸有效距離三者 的最小值；以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中光纜的連接采用快速插接接頭。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全工作面無線覆蓋，并通過軟件的方式建立傳輸數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)系 統(tǒng)，按控制信號(hào)、音頻、視頻優(yōu)先級(jí)由高到低的順序設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級(jí)。工作面語音通信系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)模擬語音通信和數(shù)字語音通信。工作面視頻系統(tǒng)通過設(shè)置數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像頭實(shí)現(xiàn)工作面全數(shù)字視頻覆蓋。本發(fā)明的有益效果在于1、首次提出工作面中央調(diào)度指揮中心的概念，將工作面的設(shè)備、人員和工作環(huán)境 進(jìn)行綜合考慮；2、在綜采工作面應(yīng)用冗余工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，提高系統(tǒng)可靠性；3、解決工作面視頻采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸及順槽集中顯示；4、實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)合一”，將數(shù)據(jù)、音頻、視頻同時(shí)在以太網(wǎng)上傳輸；
5、區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)，保證關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵工作的正常運(yùn)行。


附圖1為本發(fā)明所述綜采工作面生產(chǎn)自動(dòng)化的方法的步驟簡圖。
具體實(shí)施例方式參見附圖1，一種綜采工作面生產(chǎn)自動(dòng)化的方法，包括
①建立工作面本安型工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)包括在整個(gè)工作面布置以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)視頻、音頻接入與傳輸和綜采設(shè)備數(shù) 據(jù)接入及傳輸；數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、音頻傳輸網(wǎng)、視頻傳輸網(wǎng)三網(wǎng)合一；所述工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)由工 作面綜合接入器通過鎧裝電纜連接器串聯(lián)起來，綜合接入器作為工作面數(shù)據(jù)傳輸執(zhí)行裝置 和預(yù)處理裝置；通過設(shè)置網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理和診斷功能；根據(jù)上述要求建立工作面本安型工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；②建立工作面視頻系統(tǒng)包括設(shè)置攝像頭實(shí)現(xiàn)在井下實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控工作面的情況，數(shù)字化的視頻采集； 通過工作面中央調(diào)度指揮中心切換任意位置攝像頭的畫面，實(shí)現(xiàn)視頻的集中顯示；根據(jù)上述要求建立工作面視頻系統(tǒng)；③建立工作面語音通信系統(tǒng)包括通過工作面調(diào)度指揮中心對(duì)工作面綜合接入器的控制實(shí)現(xiàn)工作面設(shè)備開停 預(yù)警；通過對(duì)工作面綜合接入器的操作實(shí)現(xiàn)工作面的語音通話；通過在工作面綜合接入器 中設(shè)置無線通信部件，實(shí)現(xiàn)無線通話裝置語音通信；根據(jù)上述要求建立工作面語音通信系統(tǒng)；④建立工作面中央調(diào)度指揮中心包括設(shè)置計(jì)算機(jī)和PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備的集中控制；通過計(jì)算機(jī) 控制軟件和工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)工作面信息化管理；通過工業(yè)以太網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)攝像頭連接實(shí)現(xiàn)全 工作面視頻實(shí)時(shí)顯示；通過工作面語音通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作面語音通信；通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)管軟 件實(shí)現(xiàn)工作面工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理；根據(jù)上述要求建立工作面中央調(diào)度指揮中心；⑤組成綜采工作面生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)工作面中央調(diào)度指揮中心、工作面視頻系統(tǒng)、工作面語音通信系統(tǒng)、工作面綜采設(shè) 備通過工作面綜合接入器或直接連接所述工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，由工作面中央調(diào)度指揮中心通 過工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作面視頻系統(tǒng)、工作面語音通信系統(tǒng)和工作面綜采設(shè)備的正 常工作；工作面生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液壓支架電液控制、綜采設(shè)備智能自動(dòng)化控制、集成 供液系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)集成、視頻、音頻、通訊于一體，對(duì)綜采工作面的液壓支架、采煤機(jī)、刮 板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、順槽皮帶運(yùn)輸機(jī)、電氣開關(guān)、泵站進(jìn)行集中自動(dòng)化控制；綜采工 作面生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)集成視頻系統(tǒng)、語音系統(tǒng)、轉(zhuǎn)載機(jī)控制系統(tǒng)、破碎機(jī)控制系統(tǒng)、運(yùn)輸機(jī) 控制系統(tǒng)、采煤機(jī)控制系統(tǒng)、支架控制系統(tǒng)、泵站控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)于一體?？梢岳斫獾氖?，上述工作面本安型工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、工作面視頻系統(tǒng)、工作面語音 通信系統(tǒng)、工作面中央調(diào)度指揮中心并不必一定按所述的順序建立，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根 據(jù)需要和實(shí)際情況自由設(shè)置，只要最后完成的系統(tǒng)能滿足所述要求即可。工業(yè)以太網(wǎng)第一個(gè)工作面綜合接入器和最后一個(gè)工作面綜合接入器通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn) 換器、光纜連接形成工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)；工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中相鄰工作面綜合接入器之間的最大 間隔距離取擴(kuò)音傳輸有效距離、視頻攝像頭照射有效距離、以太網(wǎng)電纜傳輸有效距離三者 的最小值；以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中光纜的連接采用快速插接接頭，所述快速插接接頭可以采用現(xiàn)有 的產(chǎn)品，也可以使用自定義的接頭。
以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全工作面無線覆蓋，并通過軟件的方式建立傳輸數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)系 統(tǒng)，按控制信號(hào)、音頻、視頻優(yōu)先級(jí)由高到低的順序設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級(jí)。工作面語音通信系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)模擬語音通信和數(shù)字語音通信。工作面視頻系統(tǒng)通過設(shè)置數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像頭實(shí)現(xiàn)工作面全數(shù)字視頻覆蓋。以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種綜采工作面生產(chǎn)自動(dòng)化的方法，包括①建立工作面本安型工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)包括在整個(gè)工作面布置以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)視頻、音頻接入與傳輸和綜采設(shè)備數(shù)據(jù)接 入及傳輸；數(shù)據(jù)、音頻、視頻通過同一網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一；網(wǎng)絡(luò)中通過鎧裝電纜串接 有多個(gè)工作面綜合接入器，綜合接入器作為工作面數(shù)據(jù)傳輸執(zhí)行裝置和預(yù)處理裝置；通過 設(shè)置網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理和診斷功能；根據(jù)上述要求建立工作面本安型工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；②建立工作面視頻系統(tǒng)包括設(shè)置攝像頭實(shí)現(xiàn)在井下實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控工作面的情況，數(shù)字化的視頻采集；通過 工作面中央調(diào)度指揮中心切換任意位置攝像頭的畫面，實(shí)現(xiàn)視頻在工作面中央調(diào)度指揮中 心的集中顯示；根據(jù)上述要求建立工作面視頻系統(tǒng)；③建立工作面語音通信系統(tǒng)包括通過工作面調(diào)度指揮中心對(duì)工作面綜合接入器的控制實(shí)現(xiàn)工作面設(shè)備開停的語 音預(yù)警；通過對(duì)工作面綜合接入器的操作實(shí)現(xiàn)工作面的語音通話；通過在工作面綜合接入 器中設(shè)置無線通信部件，實(shí)現(xiàn)無線通話裝置語音通信；根據(jù)上述要求建立工作面語音通信系統(tǒng)；④建立工作面中央調(diào)度指揮中心包括設(shè)置計(jì)算機(jī)和PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備的集中控制；通過計(jì)算機(jī)控制 軟件和工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)工作面信息化管理；通過工業(yè)以太網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)攝像頭連接實(shí)現(xiàn)全工作 面視頻實(shí)時(shí)顯示；通過工作面語音通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作面語音通信；通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)管軟件實(shí) 現(xiàn)工作面工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理；根據(jù)上述要求建立工作面中央調(diào)度指揮中心；⑤組成綜采工作面生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)工作面中央調(diào)度指揮中心、工作面視頻系統(tǒng)、工作面語音通信系統(tǒng)、工作面綜采設(shè)備通 過工作面綜合接入器或直接連接所述工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，由工作面中央調(diào)度指揮中心通過工 業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作面視頻系統(tǒng)、工作面語音通信系統(tǒng)和工作面綜采設(shè)備的正常工 作；工作面生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液壓支架電液控制、綜采設(shè)備智能自動(dòng)化控制、集成供液 系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)集成、視頻、音頻、通訊于一體，對(duì)綜采工作面的液壓支架、采煤機(jī)、刮板運(yùn) 輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、順槽皮帶運(yùn)輸機(jī)、電氣開關(guān)、泵站進(jìn)行集中自動(dòng)化控制；綜采工作面 生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)集成視頻系統(tǒng)、語音系統(tǒng)、轉(zhuǎn)載機(jī)控制系統(tǒng)、破碎機(jī)控制系統(tǒng)、運(yùn)輸機(jī)控制 系統(tǒng)、采煤機(jī)控制系統(tǒng)、支架控制系統(tǒng)、泵站控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)于一體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，第一個(gè)工作面綜合接入器和最 后一個(gè)工作面綜合接入器之間通過光電轉(zhuǎn)換器和光纜連接，使工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)形成環(huán)網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中相鄰工作面綜合接入器之間 的最大間隔距離取擴(kuò)音傳輸有效距離、視頻攝像頭視頻有效距離、以太網(wǎng)電纜傳輸有效距 離三者的最小值。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中光纜的連接采用快速插接接頭。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全工作面無線覆蓋。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中通過軟件的方式建立傳輸數(shù)據(jù)優(yōu) 先級(jí)系統(tǒng)，按控制信號(hào)、音頻、視頻優(yōu)先級(jí)由高到低的順序設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級(jí)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中工作面語音通信系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)模擬語音通信和數(shù)字語音通信。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中工作面視頻系統(tǒng)通過設(shè)置數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像頭實(shí)現(xiàn)工作 面全數(shù)字視頻覆蓋。
全文摘要
一種綜采工作面生產(chǎn)自動(dòng)化的方法，包括建立工作面中央調(diào)度指揮中心、工作面視頻系統(tǒng)、工作面語音通信系統(tǒng)，通過工作面綜合接入器或直接連接所述工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，所述工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)由工作面綜合接入器通過鎧裝電纜連接器串聯(lián)起來，第一個(gè)工作面綜合接入器和最后一個(gè)工作面綜合接入器通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器、光纜連接形成工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)；工作面生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液壓支架電液控制、綜采設(shè)備智能自動(dòng)化控制、集成供液系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)集成、視頻、音頻、通訊于一體，對(duì)綜采工作面的液壓支架、采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、順槽皮帶運(yùn)輸機(jī)、電氣開關(guān)、泵站等綜采設(shè)備進(jìn)行集中自動(dòng)化控制。
文檔編號(hào)E21C41/18GK102102519SQ20101061342
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者何勇華, 張良, 羅躍勇 申請(qǐng)人:北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司