CN102508471A

CN102508471A - 基于电力线的煤矿监控信息传输装置及方法

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Publication number: CN102508471A
Application number: CN2011103308542A
Authority: CN
Inventors: 伍小杰; 宗伟林; 左东升; 戴鹏; 于月森; 王贵峰; 吴玮; 朱杏元; 宋中仓; 毛江; 张永磊; 唐族坤; 王才华; 路进军
Original assignee: XUZHOU BAODI ELECTRIC CO Ltd; China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: XUZHOU BAODI ELECTRIC CO Ltd; China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-10-27
Also published as: CN102508471B

Abstract

一种基于电力线的煤矿监控信息传输装置及方法，在采煤工作面内采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机不同位置分别安装第一、二、三、四、五、六电力载波通信装置，利用煤矿井下的电力线或者电力线中的通信芯线作为信息传输的通信介质，实现采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机设备的电压，电流，开停等信息的双向传输，并对这些设备的启停控制和设备运行状态信息的实时监测。通过电力线进行信号的传输，能够很好解决设备运行参数信号传输通道问题。既减少了施工和材料成本，又使得通信线路稳定可靠，实现煤矿设备运行参数及控制信息的有效及时传输。其结构简单、操作方便、传输线路稳定、信号可靠、故障率低。

Description

基于电力线的煤矿监控信息传输装置及方法

技术领域

本发明涉及一种基于电力线的监控信息传输装置及方法，尤其是一种适用于煤矿的基于电力线的视频图像和设备运行参数及控制信息传输装置及方法。

背景技术

随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和煤炭企业自身发展的需要，我国各大、中、小煤矿陆续装备矿井监控系统，系统的装备能够大大提高矿井安全生产水平和安全生产管理效率。监控系统能够实现环境和生产监测。环境监测主要包括监测煤矿井下各种有毒有害气体及工作面的作业环境；生产状况监测主要监控井上、下主要生产环节的各种生产参数和重要设备的运行状态参数，如煤仓煤位、水仓水位、供电电压、供电电流、功率等模拟量，水泵、提升机、局扇、主扇、胶带机、采煤机、掘进机、开关、磁力起动器运行状态和参数等。其中最重要的是对采煤和掘进工作面的环境和生产运行状况的监测。采煤和掘进工作面是矿井生产的第一线，确保采煤和掘进工作面的安全生产才能保证煤矿企业的正常运行，采煤和掘进工作面运行环境复杂，设备移动频繁，为了能够实现无人化工作面发展趋势，煤矿井下采煤和掘进工作面大型设备远程视频图像和运行参数监测至关重要，在采煤和掘进工作面安装视频图像和运行参数监测系统，可以及时获知采煤和掘进工作面的生产运行状态，满足自动化开采的需求，同时利用远程视频监控系统，地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监测，直观地监视和记录井下工作现场的安全生产情况，合理安排生产进度，并且有利于远程专家视频诊断的实现。煤矿监控的系统组成包括监控前端、网络通信平台、监控中心、监控终端等部分。网络通信平台由路由器、交换机、无线网桥、防火墙、通信线路等设备组成。通信线路可以采用多种方法:双绞线、光纤、有线电缆、专线、无线等，但在煤矿特殊的环境下，特别是在生产的一线，这些方法都存在着弊端。

目前，煤矿采用的通信线路主要有：1.有线通信，通过铺设专用通信电缆或光纤传输视频图像和运行参数信息，有线传输可以实现信号及时、准确传输，但是煤矿生产现场地形复杂、多粉尘、电磁干扰严重、设备拆卸频繁,因此电缆及接头部件容易损坏,而且布线成本一般与数据带宽成正比,传输信号的花费较高，一旦出现问题，查找和更换线缆困难，而且容易造成浪费。2.无线通信，它的布线简单，成本低，信号通过微波传输，降低了系统成本和施工难度；但煤矿井下由于工作面起伏变化，采用这种方法经常会丢失信号。

发明内容

技术方案：本发明的目的是要解决煤矿现有视频图像和设备运行参数及控制信息传输的问题，提供一种结构简单、操作方便、信号传输性能稳定的基于电力线的煤矿监控信息传输装置及方法。

技术方案：本发明的基于电力线的煤矿监控信息传输装置，在采煤工作面的顺槽内安设有与交换机相连的多个第一电力载波通信装置，在采煤机上安设与采煤机控制装置相连接的第二电力载波通信装置，在顺槽一侧的液压支架端头处安设第三电力载波通信装置，第三电力载波通信装置与设在液压支架上的液压支架控制器相连，在刮板机上安设第四电力载波通信装置，在回风巷中的破碎机上安设第五电力载波通信装置，在转载机上安设第六电力载波通信装置，第二、三、四、五、六电力载波通信装置分别通过电力线或电力线中通信芯线与多个第一电力载波通信装置一一对应相连，多个第一电力载波通信装置经交换机与煤矿综合自动化环网相连，通过煤矿综合自动化环网连接地面监控主机；所有的电力载波通信装置均由电力载波机、与电力载波机相连的耦合器和连接电力载波机的电源构成。

本发明的基于电力线的煤矿监控信息传输方法：分别将第一、二、三、四、五、六电力载波通信装置安设在井下不同位置，通过地面监控主机发出控制命令至交换机，交换机将命令信息传输给多个第一电力载波通信装置，多个第一电力载波通信装置中的各电力载波机分别将命令信息转换为能在电力线上传输的电力载波信号，经过多个第一电力载波通信装置的耦合器将电力载波信号上传给电力线或电力线中通信芯线，当电力载波信号经电力线或电力线中通信芯线分别传输至第二、三、四、五、六电力载波通信装置时，第二、三、四、五、六电力载波通信装置中的耦合器将电力线或电力线中通信芯线上的电力载波信号耦合下来，并传输至第二、三、四、五、六电力载波通信装置中的电力载波机, 电力载波机将电力载波信号还原成初始控制信号，并分别将命令信息传输至采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机的设备控制装置，设备控制装置根据收到的命令对相应设备进行启停控制；安设在采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机的设备控制装置分别将采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机的运行状态信息上传给第二、三、四、五、六电力载波通信装置中的电力载波机，电力载波机将信号转换为能在电力线上传输的电力载波信号，然后分别经过第二、三、四、五、六电力载波通信装置中的耦合器将电力载波信号上传至电力线或电力线中通信芯线，电力载波信号通过电力线或电力线中通信芯线进行传输，当电力载波信号分别传输至多个第一电力载波通信装置时，多个第一电力载波通信装置中的耦合器将电力线或电力线中通信芯线上的载波信号耦合下来，并分别传输至多个第一电力载波通信装置中的电力载波机，电力载波机将电力载波信号还原成初始信号，并将信号传输至交换机，通过煤矿综合自动化环网，将采集到的信号传输至地面监控主机，实现地面监控主机实时显示采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机的电压、电流、开停状态信息，当采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机出现故障或电压、电流超限时，地面监控主机及时报警。

有益效果：本发明利用煤矿井下的电力线或者电力线中的通信芯线作为信息传输的通信介质，实现煤矿重要设备运行状态信息的及时有效传输，这些设备运行状态信息包括采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机等设备的电压，电流，开停等信息，并且能够实现数据的双向传输，即可以实现这些设备的启停控制和设备运行状态信息的实时监测。通过电力线进行信号的传输，能够很好解决设备运行参数信号传输通道问题。该方式既减少了施工和材料成本，又使得通信线路稳定可靠，能够实时监测煤矿设备的运行状态。其设计合理，能够实现煤矿设备运行参数及控制信息的有效及时传输。与已有技术比较：本发明传输线路稳定、可靠、故障率低，在煤矿井下恶劣环境中能够保证信号可靠、稳定传输。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明的采煤工作面布置结构示意图。

图中：图中：1—设备控制装置；2—电力载波机； 3—耦合器；4 —电力线或电力线中通信芯线；5—交换机；6—电源；7—电力载波通信装置； 8 —采煤机；9 —液压支架；10—刮板机；11—破碎机；12—转载机；13—地面监控主机；14—煤矿综合自动化环网。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1所示，基于电力线的煤矿监控信息传输装置中电力载波机2、耦合器3和电源6构成电力载波通信装置7，设备控制装置1与电力载波通信装置7中的电力载波机2相连接，进行数据的双向通信，耦合器3将数据耦合到电力线4上，电力线4的另一端连接到另一个电力载波通信装置7，通过其中的耦合器3将数据从电力线上耦合下来，然后通过其中的电力载波机2与交换机5进行通信，将数据传输至煤矿综合自动化环网14，进而传输至地面监控主机13。设备控制装置1一方面采集现场的设备运行信息；另一方面接收控制命令，并解析，根据命令对相应设备做出控制。电力载波机2与设备控制装置1和交换机5进行通信，并实现数字信号和电力载波信号的相互转换，其中电力载波信号能够在电力线上传输。耦合器3把电力载波信号耦合到电力线上，它由无源元件电容、电感组成，能够阻挡工频，而对载波信号提供低阻通道。交换机5用于连接井下电力载波机，交换机对接收的数据进行完整快速传输处理，把经过处理的数据转发并传输到地面监控中心或电力载波机。电源6提供设备控制装置1和电力载波机2正常工作所需电源。

图2中的第一、二、三、四、五、六电力载波通信装置7为图1中的电力载波通信装置7，分别安装于采煤工作面不同位置。如图2 所示，在采煤工作面的顺槽内安设有与交换机5相连的多个第一电力载波通信装置7，在采煤机上安设与采煤机控制装置1相连接的第二电力载波通信装置7，在顺槽一侧的液压支架9端头处安设第三电力载波通信装置7，第三电力载波通信装置7与设在液压支架9上的液压支架控制器相连，在刮板机10上安设第四电力载波通信装置7，在回风巷中的破碎机11上安设第五电力载波通信装置7，在转载机12上安设第六电力载波通信装置7，第二、三、四、五、六电力载波通信装置7分别通过电力线或电力线中通信芯线4与多个第一电力载波通信装置7一一对应相连，多个第一电力载波通信装置7经交换机5与煤矿综合自动化环网14相连，通过煤矿综合自动化环网14连接地面监控主机13；所有的电力载波通信装置7均由电力载波机2、与电力载波机2相连的耦合器3和连接电力载波机2的电源6构成。采煤机8、液压支架9、刮板机10、破碎机11、转载机12各自的设备控制装置1分别采集自身的运行状态信息，并将采集到的状态信息分别传输至第二、三、四、五、六电力载波通信装置7，电力载波通信装置7分别将信号转换成载波信号，并分别上传至为采煤机8、液压支架9、刮板机10、破碎机11、转载机12分别供电的电力线4，载波信号通过电力线4传输至多个第一电力载波通信装置7，多个第一电力载波通信装置7中的耦合器将载波信号从电力线上耦合下来，并通过其中的电力载波机恢复为原始信号，然后多个第一电力载波通信装置7通过通信接口实现与交换机5通信，交换机5将采煤机8、液压支架9、刮板机10、破碎机11、转载机12的运行参数上传至地面监控中心。同样，地面监控中心可以对采煤机8、液压支架9、刮板机10、破碎机11、转载机12发出控制命令，通过煤矿综合自动化环网和电力载波传输线路，将控制命令发送到这些设备，并对这些设备进行控制。

本发明的基于电力线的煤矿监控信息传输方法，分别将第一、二、三、四、五、六电力载波通信装置7安设在井下不同位置，通过地面监控主机13发出控制命令至交换机5，交换机5将命令信息传输给多个第一电力载波通信装置7，多个第一电力载波通信装置7中的各电力载波机2分别将命令信息转换为能在电力线上传输的电力载波信号，经过多个第一电力载波通信装置7的耦合器3将电力载波信号上传给电力线或电力线中通信芯线4，当电力载波信号经电力线或电力线中通信芯线4分别传输至第二、三、四、五、六电力载波通信装置7时，第二、三、四、五、六电力载波通信装置7中的耦合器3将电力线或电力线中通信芯线4上的电力载波信号耦合下来，并传输至第二、三、四、五、六电力载波通信装置7中的电力载波机2, 电力载波机2将电力载波信号还原成初始控制信号，并分别将命令信息传输至采煤机8、液压支架9、刮板机10、破碎机11和转载机12的设备控制装置1，设备控制装置1根据收到的命令对相应设备进行启停控制；安设在采煤机8、液压支架9、刮板机10、破碎机11和转载机12的设备控制装置1分别将采煤机8、液压支架9、刮板机10、破碎机11和转载机12的运行状态信息上传给第二、三、四、五、六电力载波通信装置7中的电力载波机2，电力载波机2将信号转换为能在电力线上传输的电力载波信号，然后分别经过第二、三、四、五、六电力载波通信装置7中的耦合器3将电力载波信号上传至电力线或电力线中通信芯线4,电力载波信号通过电力线或电力线中通信芯线4进行传输，当电力载波信号分别传输至多个第一电力载波通信装置7时，多个第一电力载波通信装置7中的耦合器3将电力线或电力线中通信芯线4上的载波信号耦合下来，并分别传输至多个第一电力载波通信装置7中的电力载波机2，电力载波机2将电力载波信号还原成初始信号,并将信号传输至交换机5，通过煤矿综合自动化环网14，将采集到的信号传输至地面监控主机13，地面监控主机13实时显示采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机的电压、电流、开停状态信息，当采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机出现故障或电压、电流超限时，地面监控主机13及时报警。采煤机在工作面上不断来回割煤，通过电力线进行信号的传输，可以保证信号稳定、可靠传输。

Claims

1.一种基于电力线的煤矿监控信息传输装置，其特征在于：在采煤工作面的顺槽内安设有与交换机（5）相连的多个第一电力载波通信装置（7），在采煤机上安设与采煤机控制装置（1）相连接的第二电力载波通信装置（7），在顺槽一侧的液压支架（9）端头处安设第三电力载波通信装置（7），第三电力载波通信装置（7）与设在液压支架（9）上的液压支架控制器相连，在刮板机（10）上安设第四电力载波通信装置（7），在回风巷中的破碎机（11）上安设第五电力载波通信装置（7），在转载机（12）上安设第六电力载波通信装置（7），第二、三、四、五、六电力载波通信装置（7）分别通过电力线或电力线中通信芯线（4）与多个第一电力载波通信装置（7）一一对应相连，多个第一电力载波通信装置（7）经交换机（5）与煤矿综合自动化环网（14）相连，通过煤矿综合自动化环网（14）连接地面监控主机（13）；所有的电力载波通信装置（7）均由电力载波机（2）、与电力载波机（2）相连的耦合器（3）和连接电力载波机（2）的电源（6）构成。

2.一种如权利要求1所述装置的基于电力线的煤矿监控信息传输方法，其特征在于：分别将第一、二、三、四、五、六电力载波通信装置（7）安设在井下不同位置，通过地面监控主机（13）发出控制命令至交换机(5)，交换机(5)将命令信息传输给多个第一电力载波通信装置（7），多个第一电力载波通信装置（7）中的各电力载波机(2)分别将命令信息转换为能在电力线上传输的电力载波信号，经过多个第一电力载波通信装置（7）的耦合器(3)将电力载波信号上传给电力线或电力线中通信芯线(4)，当电力载波信号经电力线或电力线中通信芯线(4)分别传输至第二、三、四、五、六电力载波通信装置（7）时，第二、三、四、五、六电力载波通信装置（7）中的耦合器(3)将电力线或电力线中通信芯线(4)上的电力载波信号耦合下来，并传输至第二、三、四、五、六电力载波通信装置（7）中的电力载波机(2), 电力载波机(2)将电力载波信号还原成初始控制信号，并分别将命令信息传输至采煤机(8)、液压支架(9)、刮板机(10)、破碎机(11)和转载机(12)的设备控制装置(1)，设备控制装置（1）根据收到的命令对相应设备进行启停控制；安设在采煤机（8）、液压支架（9）、刮板机(10)、破碎机(11)和转载机(12)的设备控制装置（1）分别将采煤机（8）、液压支架（9）、刮板机(10)、破碎机(11)和转载机(12)的运行状态信息上传给第二、三、四、五、六电力载波通信装置（7）中的电力载波机（2），电力载波机（2）将信号转换为能在电力线上传输的电力载波信号，然后分别经过第二、三、四、五、六电力载波通信装置（7）中的耦合器（3）将电力载波信号上传至电力线或电力线中通信芯线（4）,电力载波信号通过电力线或电力线中通信芯线（4）进行传输，当电力载波信号分别传输至多个第一电力载波通信装置（7）时，多个第一电力载波通信装置（7）中的耦合器（3）将电力线或电力线中通信芯线（4）上的载波信号耦合下来，并分别传输至多个第一电力载波通信装置（7）中的电力载波机（2），电力载波机（2）将电力载波信号还原成初始信号,并将信号传输至交换机(5)，通过煤矿综合自动化环网（14），将采集到的信号传输至地面监控主机（13），实现地面监控主机（13）实时显示采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机的电压、电流、开停状态信息，当采煤机、液压支架、刮板机、破碎机和转载机出现故障或电压、电流超限时，地面监控主机（13）及时报警。