CN111472799A - 一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统，涉及控制技术领域。本系统包括数据存储系统37、人机交互操作管理系统38、主控制系统39、节能控制模块40、节能效果评价系统41、数据采集系统36、显示系统42、掘进机截割头43、掘进机回转台44、装载机构45、装运机构46、液压系统47、切割机构48、电气系统49、喷雾降尘机构50；对掘进机的各机构以及系统的运行参数进行监测，并对参数进行反馈调节，减少掘进机整机正常工作时的能源消耗，同时提高工作效率，技术进一步开发应用于掘进机制造生产以及应用企业，可提高企业效益，同时符合我国建设“绿色矿山”的理念。
Description
技术领域
本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制 系统。
背景技术
我国是煤炭生产大国，随着自动化技术的进步，煤矿掘进效率以及掘进长度都有了较大 的突破，但由于我国地质条件复杂，使得我国煤炭采掘的矿井条件变得十分复杂，采掘伴随 着的能源消耗与环境污染与日俱增。
从现有的技术来看，我国煤巷掘进技术主要分为：煤巷综合机械化掘进、连续采煤掘进 技术、掘锚一体化掘进技术三大类，在提升掘进效率的同时所产生的能源消耗以及粉尘、噪 声污染较为严重。
当前，国内外对于机器设备运行过程中，基于数据驱动的监测系统技术发展迅速，但应 用领域在通信、医疗、船舶及电力等方面较为广泛，因煤矿井巷所存在着工作环境恶劣、供 电、通信较难等问题，监测系统在机械制造方面，尤其是矿山机械方面应用相对较少。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明对掘进机的各机构以及系统的运行参数进行监测，并对参 数进行反馈调节，提供一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统。
本发明所采取的技术方案是，一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统， 包括：包括数据存储系统37、人机交互操作管理系统38、主控制系统39、节能控制模块40、 节能效果评价系统41、数据采集系统36、显示系统42、掘进机截割头43、掘进机回转台44、 装载机构45、装运机构46、液压系统47、切割机构48、电气系统49、喷雾降尘机构50；
所述数据存储系统37包括内存芯片、系统程序存储芯片、全功能监控器、核心处理器以 及智能报警系统；所述内存芯片对掘进机各机构以及系统运行状态数据进行储存，所述核心 处理器对存储数据进行分析处理以获取累计量统计、瞬时量统计，所述全功能监控器用于监 测各路电源供电的实时状态，所述智能报警系统，用于对数据进行整合对比并发出报警信号； 所述数据存储系统37输出端通过网络通讯分别连接所述人机交互操作管理系统38、主控制 系统39的输入端，人机交互操作管理系统38的输出端通过网络通讯分别连接至主控制系统39、显示系统42的输入端；
所述主控制系统39包括工业级处理器、PLC智能控制系统、全功能监视器，所述PLC智能控制系统实现对所述工业级处理器与全功能监视器进行通讯，所述主控制系统39的输出 端分别连接人机交互操作管理系统38、节能控制模块40的输入端；
所述节能控制模块40包括切割机构反馈调速控制模块、切割机构联调控制模块、掘进机 装载机构节能控制模块、掘进机装运机构节能控制模块、掘进机液压系统节能控制模块、掘 进机喷雾降尘系统节能控制模块、电气系统49；
所述切割机构反馈调速控制模块包括：信号比较器1、信号放大器2、转速控制器3、切 割电机4、转速-负载耦合器5；所述信号比较器1以切割机切割负载预设值作为输入信号， 其输出端连接所述信号放大器2输入端，信号放大器2输出端连接所述转速控制器3的输入 端，转速控制器3的输出端连接所述切割电机4的输入端，切割电机4输出切割机滚筒转速， 并作为输入信号传入所述转速-负载耦合器5以及掘进机截割头43，所述转速-负载耦合器5 的输出端连接信号比较器1的输入端；
所述切割机构联调控制模块包括：信号比较器6、信号放大器7、转速控制器8、泵电机 9、压力-负载耦合器10；所述信号比较器6以切割机切割负载预设值作为输入信号，其输出 端连接所述信号放大器7输入端，信号放大器7输出端连接所述转速控制器8的输入端，转 速控制器8的输出端连接所述泵电机9的输入端，泵电机9输出切割机旋转及升举速度，并 作为输入信号传入所述压力-负载耦合器10以及掘进机回转台44，压力-负载耦合器10的输 出端连接信号比较器6以及切割机构48的输入端；
掘进机装载机构节能控制模块包括：信号比较器11、信号放大器12、转速控制器13、 星轮电机14、转速-负载耦合器15；所述信号比较器11以掘进机星轮负载预设值作为输入信 号，其输出端连接所述信号放大器12输入端，信号放大器12输出端连接所述转速控制器13 的输入端，转速控制器13的输出端连接所述星轮电机14的输入端，星轮电机14输出掘进机 星轮转度，并作为输入信号传入所述转速-负载耦合器15以及装载机构45，转速-负载耦合器 15的输出端连接信号比较器11的输入端；
掘进机装运机构节能控制模块包括：信号比较器16、信号放大器17、转速控制器18、 星轮电机19、转速-负载耦合器20；所述信号比较器16以掘进机输送机负载预设值作为输入 信号，其输出端连接所述信号放大器17输入端，信号放大器17输出端连接所述转速控制器 18的输入端，转速控制器18的输出端连接所述星轮电机19的输入端，星轮电机19输出掘 进机星轮转度，并作为输入信号传入所述转速-负载耦合器20以及装运机构46，转速-负载耦 合器20的输出端连接信号比较器16的输入端；
掘进机液压系统节能控制模块包括：辅助泵21、单向阀22、变量泵23、回路安全阀24、 辅助泵溢流阀25、定/变量马达26，构成液压系统恒功率调节以及液压系统恒扭矩调节；
所述液压系统恒功率调节通过所述辅助泵21对液压系统节能控制液压回路提供液压动 力，液压油经所述单向阀22进入所述变量泵23中，对液压油流量进行调节后输入所述变量 马达26，变量马达26输出机械能对液压系统进行恒功率调节；
所述液压系统恒扭矩调节通过所述辅助泵21对液压系统节能控制液压回路提供液压动 力，液压油经所述单向阀22进入所述变量泵23中，对液压油流量进行调节后输入所述定量 马达26，定量马达26输出机械能作为所述液压系统47的输入信号；
掘进机喷雾降尘系统节能控制模块包括：信号比较器27、信号放大器28、控制器29、 泵电机30、阀门31、喷雾降尘机构50；所述信号比较器27以粉尘浓度预设值以及实时粉尘 浓度值作为输入信号，其输出端连接所述信号放大器28输入端，信号放大器28的输出端连 接所述控制器29的输入端，控制器29的输出端分别连接所述泵电机30以及阀门31的输入 端，泵电机30以及阀门31协同工作，共同控制经所述喷雾降尘机构50输出的流量和水压并 作为所述电气系统49的输入信号；
掘进机设备管理系统节能控制模块包括：信号比较器32、信号放大器33、设备管理控制 系统34、整机系统35；所述信号比较器32以各系统实时负载值与切割负载预设值作为输入 信号，其输出端连接所述信号放大器33的输入端，信号放大器33的输出端连接所述设备管 理控制系统34的输入端，设备管理控制系统34的输出端连接所述整机系统35的输入端，整 机系统输出各系统实时负载值并根据信号对整机系统35各机构和系统依次进行停机处理；
所述数据采集系统36接收来自所述切割机构48、装载机构45、装运机构46、液压系统 47、喷雾降尘机构50、电气系统49、设备管理控制系统34以及节能效果评价系统41的数据 参数，包括负载、转速、链速、水压、油压、速度、流量、粉尘浓度、电机电压、电流、电 阻、功率，数据参数经网络通讯传入数据存储系统37；
所述节能控制模块40分别通过网络通讯以及数据采集监测装置连接所述节能效果评价 系统41、数据采集系统36的输入端；节能效果评价系统41为PLC控制系统，包括电机负载 效率参数评价系统、液压效率参数评价系统、功耗效率参数评价系统、切割比能耗参数评价 系统以及节能量参数评价系统，分别对电机负载效率、液压效率、功耗效率、切割比能耗以 及节能量进行检验和评价。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明的一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统，可通过对掘进机各系 统及机构的节能控制，减少掘进机整机正常工作时的能源消耗，同时提高工作效率，技术进 一步开发应用于掘进机制造生产以及应用企业，可提高企业效益，同时符合我国建设“绿色 矿山”的理念。
附图说明
图1为本发明提供的一种掘进机整机控制原理图；
其中36-数据采集系统、37-数据存储系统、38-人机交互操作管理系统、39-主控制系统、 40-节能控制模块、41-节能效果评价系统、42-显示系统；
图2为本发明提供的一种掘进机整机控制结构图；
其中43-掘进机截割头、44-回转台、45-装载机构、46-装运机构、47-液压系统、48-切割 机构、49-电气系统、50-喷雾降尘机构；
图3为本发明提供的一种切割机构反馈调速控制模块原理图；
其中1-信号比较器、2-信号放大器、3-转速控制器、4-切割电机、5-转速-负载耦合器；
图4为本发明提供的一种切割机构联调控制模块原理图；
其中6-信号比较器、7-信号放大器、8-转速控制器、9-泵电机、10-压力-负载耦合器；
图5为本发明提供的一种掘进机装载机构节能控制模块原理图；
其中11-信号比较器、12-信号放大器、13-转速控制器、14-星轮电机、15-转速-负载耦合 器；
图6为本发明提供的一种掘进机装运机构节能控制模块原理图；
其中16-信号比较器、17-信号放大器、18-转速控制器、19-星轮电机、20-转速-负载耦合 器；
图7为本发明提供的一种掘进机液压系统节能控制模块原理图；
其中21-辅助泵、22-单向阀、23-变量泵、24-回路安全阀、25-辅助泵溢流阀、26-定/变量 马达；
图8为本发明提供的一种掘进机喷雾降尘系统节能控制模块原理图；
其中27-信号比较器、28-信号放大器、29-控制器、30-泵电机、31-阀门；
图9为本发明提供的一种掘进机设备管理系统节能控制模块原理图；
其中，32-信号比较器、33-信号放大器、34-设备管理控制系统、35-整机系统；
图10为本发明实施例人机交互操作管理系统显示界面示意图；
图11为本发明实施例节能效果评价系统掘进机功耗效率运算流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式加以详细的说明。
一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统，如图1、图2所示，包括：包 括数据存储系统37、人机交互操作管理系统38、主控制系统39、节能控制模块40、节能效果评价系统41、数据采集系统36、显示系统42、掘进机截割头43、掘进机回转台44、装载 机构45、装运机构46、液压系统47、切割机构48、电气系统49、喷雾降尘机构50；
所述数据存储系统37包括内存芯片、系统程序存储芯片、全功能监控器、核心处理器以 及智能报警系统；所述内存芯片对掘进机各机构以及系统运行状态数据进行储存，所述核心 处理器对存储数据进行分析处理以获取累计量统计、瞬时量统计，所述全功能监控器用于监 测各路电源供电的实时状态，所述智能报警系统，用于对数据进行整合对比并发出报警信号； 所述数据存储系统37输出端通过网络通讯分别连接所述人机交互操作管理系统38、主控制 系统39的输入端，所述人机交互操作管理系统38的输出端通过网络通讯分别连接至主控制 系统39、显示系统42的输入端；
所述主控制系统39包括工业级处理器、PLC智能控制系统、全功能监视器，所述PLC智能控制系统实现对所述工业级处理器与全功能监视器进行通讯，所述主控制系统39的输出 端分别连接人机交互操作管理系统38、节能控制模块40的输入端；
所述节能控制模块40包括切割机构反馈调速控制模块、切割机构联调控制模块、掘进机 装载机构节能控制模块、掘进机装运机构节能控制模块、掘进机液压系统节能控制模块、掘 进机喷雾降尘系统节能控制模块、电气系统49；
所述切割机构反馈调速控制模块如图3所示，包括：信号比较器1、信号放大器2、转速 控制器3、切割电机4、转速-负载耦合器5；所述信号比较器1以切割机切割负载预设值作为 输入信号，其输出端连接所述信号放大器2输入端，信号放大器2输出端连接所述转速控制 器3的输入端，转速控制器3的输出端连接所述切割电机4的输入端，切割电机4输出切割机滚筒转速，并作为输入信号传入所述转速-负载耦合器5以及掘进机截割头43，所述转速-负载耦合器5的输出端连接信号比较器1的输入端；
本实施例中将切割电机转速耦合变换后的切割负载值与系统切割负载预设值比较并作为 反馈信号，对切割头转速进行调整。当切割头负载超过预设负载时，降低滚筒转速，直至达 到或低于切割头预设负载。
所述切割机构联调控制模块如图4所示，包括：信号比较器6、信号放大器7、转速控制 器8、泵电机9、压力-负载耦合器10；所述信号比较器6以切割机切割负载预设值作为输入 信号，其输出端连接所述信号放大器7输入端，信号放大器7输出端连接所述转速控制器8 的输入端，转速控制器8的输出端连接所述泵电机9的输入端，泵电机9输出切割机旋转及升举速度，并作为输入信号传入所述压力-负载耦合器10以及掘进机回转台44，压力-负载耦 合器10的输出端连接信号比较器6以及切割机构48的输入端；
本实施例中将泵电机油压压力耦合变换后的切割负载值与系统切割负载预设值比较并作 为反馈信号，对旋转台的旋转、举升速度进行调整。当切割头负载超过预设负载时，降低旋 转台水平转速或举升速度，直至达到或低于切割头预设负载。
掘进机装载机构节能控制模块如图5所示，包括：信号比较器11、信号放大器12、转速 控制器13、星轮电机14、转速-负载耦合器15；所述信号比较器11以掘进机星轮负载预设值 作为输入信号，其输出端连接所述信号放大器12输入端，信号放大器12输出端连接所述转 速控制器13的输入端，转速控制器13的输出端连接所述星轮电机14的输入端，星轮电机14输出掘进机星轮转度，并作为输入信号传入所述转速-负载耦合器15以及装载机构45，转速-负载耦合器15的输出端连接信号比较器11的输入端；
本实施例中将星轮电机转速耦合变换后的星轮负载值与系统星轮负载预设值比较并作为 反馈信号，对星轮转速进行调整。当星轮负载超过预设负载时，降低星轮转速，直至达到或 低于星轮预设负载。
掘进机装运机构节能控制模块如图6所示，包括：信号比较器16、信号放大器17、转速 控制器18、星轮电机19、转速-负载耦合器20；所述信号比较器16以掘进机输送机负载预设 值作为输入信号，其输出端连接所述信号放大器17输入端，信号放大器17输出端连接所述 转速控制器18的输入端，转速控制器18的输出端连接所述星轮电机19的输入端，星轮电机 19输出掘进机星轮转度，并作为输入信号传入所述转速-负载耦合器20以及装运机构46，转 速-负载耦合器20的输出端连接信号比较器16的输入端；
本实施例中将星轮电机转速耦合变换后的输送机负载值与输送机负载预设值比较并作为 反馈信号，对星轮转速进行调整。当输送机负载超过预设负载时，降低星轮转速，直至达到 或低于输送机预设负载。
掘进机液压系统节能控制模块如图7所示，包括：辅助泵21、单向阀22、变量泵23、回路安全阀24、辅助泵溢流阀25、定/变量马达26，构成液压系统恒功率调节以及液压系统恒扭矩调节；
所述液压系统恒功率调节通过所述辅助泵21对液压系统节能控制液压回路提供液压动 力，液压油经所述单向阀22进入所述变量泵23中，对液压油流量进行调节后输入所述变量 马达26，变量马达26输出机械能对液压系统进行恒功率调节；
所述液压系统恒扭矩调节通过所述辅助泵21对液压系统节能控制液压回路提供液压动 力，液压油经所述单向阀22进入所述变量泵23中，对液压油流量进行调节后输入所述定量 马达26，定量马达26输出机械能作为所述液压系统47的输入信号；
本实施例中液压系统根据掘进机工作实时负载调节变量泵排量，从而调节液压马达转速 和功率，保证掘进机液压系统恒功率/恒转矩起动。
掘进机喷雾降尘系统节能控制模块如图8所示，包括：信号比较器27、信号放大器28、 控制器29、泵电机30、阀门31、喷雾降尘机构50；所述信号比较器27以粉尘浓度预设值以 及实时粉尘浓度值作为输入信号，其输出端连接所述信号放大器28输入端，信号放大器28 的输出端连接所述控制器29的输入端，控制器29的输出端分别连接所述泵电机30以及阀门 31的输入端，泵电机30以及阀门31协同工作，共同控制经所述喷雾降尘机构50输出的流 量和水压并作为所述电气系统49的输入信号；
本实施例中将泵电机水压耦合变换后的粉尘浓度值与系统粉尘浓度预设值比较并作为反 馈信号，对水压进行调整。当粉尘浓度高于预设值时，增大喷雾水流量和水压，直至粉尘浓 度达到或小于预设值。
掘进机设备管理系统节能控制模块如图9所示，包括：信号比较器32、信号放大器33、 设备管理控制系统34、整机系统35；所述信号比较器32以各系统实时负载值与切割负载预 设值作为输入信号，其输出端连接所述信号放大器33的输入端，信号放大器33的输出端连 接所述设备管理控制系统34的输入端，设备管理控制系统34的输出端连接所述整机系统35 的输入端，整机系统输出各系统实时负载值并根据信号对整机系统35各机构和系统依次进行 停机处理；
本实施例中当掘进机实时切割负载长时间为零、设备检修等需要关停掘进机进行作业时， 关停与之相关的所有掘进设备，当各运输设备完成运输任务后，依次关停运输设备。
所述数据采集系统36接收来自所述切割机构48、装载机构45、装运机构46、液压系统 47、喷雾降尘机构50、电气系统49、设备管理控制系统34以及节能效果评价系统41的数据， 包括负载、转速、链速、水压、油压、速度、流量、粉尘浓度、电机电压、电流、电阻、功 率；参数经网络通讯传入所述数据存储系统37；
所述节能控制模块40分别通过网络通讯以及数据采集监测装置连接所述节能效果评价 系统41、数据采集系统36的输入端；节能效果评价系统41为PLC控制系统，包括电机负载 效率参数评价系统、液压效率参数评价系统、功耗效率参数评价系统、切割比能耗参数评价 系统以及节能量参数评价系统，分别对电机负载效率参数、液压效率参数、功耗效率参数、 切割比能耗参数以及节能量参数进行检验和评价。
本实施例以悬臂式掘进机作为实验对象，搭载以SDN(Software DefinedNetwork)技术为 支撑，基于网络通讯，对所述控制系统建立通讯数据融合决策，实现接收数据整合分析，通 过开发以元数据为核心，实现掘进机状态感知与外界有线无线连接，主控制系统采用ARM Cortex-A8 CPU架构的处理器，信号比较器采用电压信号比较器，运用LM393双电压比较器 集成电路；信号放大器采用FBX矿用隔爆型信号放大器；转速控制器采用RS485总线控制 微型步进电机驱动器控制器一体机；所述耦合器采用KTA10系列矿用光电安全耦合器。另外， 本系统中提出的元器件应符合矿用本安防爆型要求。
本实施例中人机交互操作管理系统38包括操作键盘与数据显示屏，进一步的，操作键盘 与所述主控制系统39相连接，数据显示屏采用320*240的液晶显示屏，人机交互操作管理系 统38显示界面示意图如图10所述：
数据采集系统36得到掘进机各机构运行参数，通过节能效果评价系统41的PLC对所述 切割电机负载效率、液压效率、掘进机功耗效率、切割比能耗和节能量进行运算，并与同类 型未使用本发明节能调控方案掘进机进行对比，得出掘进机各机构以及整机节能效果，并加 以评价。本实施例中内置PLC选用S7-300PLC型号，其中以掘进机功耗效率的计算为例，计 算流程图如图11所示，其它各参数运算流程与其相同。
本实施例中一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统，通过以下步骤运行：
步骤1：切割机构反馈调速控制模块将切割电机转速耦合变换后的切割负载值与系统切 割负载预设值比较并作为反馈信号，对切割头转速进行调整。当切割头负载超过预设负载时， 降低滚筒转速，直至达到或低于切割头预设负载。
步骤2：切割机构联调控制模块将泵电机油压压力耦合变换后的切割负载值与系统切割 负载预设值比较并作为反馈信号，对旋转台的旋转、举升速度进行调整。当切割头负载超过 预设负载时，降低旋转台水平转速或举升速度，直至达到或低于切割头预设负载。
步骤3：掘进机装载机构节能控制模块将星轮电机转速耦合变换后的星轮负载值与系统 星轮负载预设值比较并作为反馈信号，对星轮转速进行调整。当星轮负载超过预设负载时， 降低星轮转速，直至达到或低于星轮预设负载。
步骤4：掘进机装运机构节能控制模块将星轮电机转速耦合变换后的输送机负载值与输 送机负载预设值比较并作为反馈信号，对星轮转速进行调整。当输送机负载超过预设负载时， 降低星轮转速，直至达到或低于输送机预设负载；
步骤5：液压系统根据掘进机工作实时负载调节变量泵排量，从而调节液压马达转速和 功率，保证掘进机液压系统恒功率/恒转矩起动；
步骤6：喷雾降尘系统节能控制模块将泵电机水压耦合变换后的粉尘浓度值与系统粉尘 浓度预设值比较并作为反馈信号，对水压进行调整。当粉尘浓度高于预设值时，增大喷雾水 流量和水压，直至粉尘浓度达到或小于预设值；
步骤7：在满足供电电压的情况下，提高供电电压等级；
步骤8：当掘进机实时切割负载长时间为零、设备检修等需要关停掘进机进行作业时， 关停与之相关的所有掘进设备，当各运输设备完成运输任务后，依次关停运输设备；
步骤9：节能效果评价系统对掘进机节能性能采用掘进机切割电机负载效率、液压效率、 掘进机功耗效率、切割比能耗和节能量评价。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参 照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以 对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1.一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统，其特征在于：包括数据存储系统(37)、人机交互操作管理系统(38)、主控制系统(39)、节能控制模块(40)、节能效果评价系统(41)、数据采集系统(36)、显示系统(42)、掘进机截割头(43)、掘进机回转台(44)、装载机构(45)、装运机构(46)、液压系统(47)、切割机构(48)、电气系统(49)、喷雾降尘机构(50)；
所述数据存储系统(37)包括内存芯片、系统程序存储芯片、全功能监控器、核心处理器以及智能报警系统；所述数据存储系统(37)输出端通过网络通讯分别连接所述人机交互操作管理系统(38)、主控制系统(39)的输入端，人机交互操作管理系统(38)的输出端通过网络通讯分别连接至主控制系统(39)、显示系统(42)的输入端；
所述主控制系统(39)包括工业级处理器、PLC智能控制系统、全功能监视器，所述PLC智能控制系统实现对所述工业级处理器与全功能监视器进行通讯，所述主控制系统(39)的输出端分别连接人机交互操作管理系统(38)、节能控制模块(40)的输入端；
所述节能控制模块(40)包括切割机构反馈调速控制模块、切割机构联调控制模块、掘进机装载机构节能控制模块、掘进机装运机构节能控制模块、掘进机液压系统节能控制模块、掘进机喷雾降尘系统节能控制模块、电气系统(49)；
所述切割机构反馈调速控制模块包括：信号比较器(1)、信号放大器(2)、转速控制器(3)、切割电机(4)、转速-负载耦合器(5)；所述信号比较器(1)以切割机切割负载预设值作为输入信号，其输出端连接所述信号放大器(2)的输入端，信号放大器(2)的输出端连接所述转速控制器(3)的输入端，转速控制器(3)的输出端连接所述切割电机(4)的输入端，切割电机(4)输出切割机滚筒转速，并作为输入信号传入所述转速-负载耦合器(5)以及掘进机截割头(43)，所述转速-负载耦合器(5)的输出端连接信号比较器(1)的输入端；
所述切割机构联调控制模块包括：信号比较器(6)、信号放大器(7)、转速控制器(8)、泵电机(9)、压力-负载耦合器(10)；所述信号比较器(6)以切割机切割负载预设值作为输入信号，其输出端连接所述信号放大器(7)输入端，信号放大器(7)输出端连接所述转速控制器(8)的输入端，转速控制器(8)的输出端连接所述泵电机(9)的输入端，泵电机(9)输出切割机旋转及升举速度，并作为输入信号传入所述压力-负载耦合器(10)以及掘进机回转台(44)，压力-负载耦合器(10)的输出端连接信号比较器(6)以及切割机构(48)的输入端；
掘进机装载机构节能控制模块包括：信号比较器(11)、信号放大器(12)、转速控制器(13)、星轮电机(14)、转速-负载耦合器(15)；所述信号比较器(11)以掘进机星轮负载预设值作为输入信号，其输出端连接所述信号放大器(12)输入端，信号放大器(12)输出端连接所述转速控制器(13)的输入端，转速控制器(13)的输出端连接所述星轮电机(14)的输入端，星轮电机(14)输出掘进机星轮转度，并作为输入信号传入所述转速-负载耦合器(15)以及装载机构(45)，转速-负载耦合器(15)的输出端连接信号比较器(11)的输入端；
掘进机装运机构节能控制模块包括：信号比较器(16)、信号放大器(17)、转速控制器(18)、星轮电机(19)、转速-负载耦合器(20)；所述信号比较器(16)以掘进机输送机负载预设值作为输入信号，其输出端连接所述信号放大器(17)输入端，信号放大器(17)输出端连接所述转速控制器(18)的输入端，转速控制器(18)的输出端连接所述星轮电机(19)的输入端，星轮电机(19)输出掘进机星轮转度，并作为输入信号传入所述转速-负载耦合器(20)以及装运机构(46)，转速-负载耦合器(20)的输出端连接信号比较器(16)的输入端；
掘进机液压系统节能控制模块包括：辅助泵(21)、单向阀(22)、变量泵(23)、回路安全阀(24)、辅助泵溢流阀(25)、定/变量马达(26)，构成液压系统恒功率调节以及液压系统恒扭矩调节；
所述液压系统恒功率调节通过所述辅助泵(21)对液压系统节能控制液压回路提供液压动力，液压油经所述单向阀(22)进入所述变量泵(23)中，对液压油流量进行调节后输入所述变量马达(26)，变量马达(26)输出机械能对液压系统进行恒功率调节；
所述液压系统恒扭矩调节通过所述辅助泵(21)对液压系统节能控制液压回路提供液压动力，液压油经所述单向阀(22)进入所述变量泵(23)中，对液压油流量进行调节后输入所述定量马达(26)，定量马达(26)输出机械能作为所述液压系统(47)的输入信号；
掘进机喷雾降尘系统节能控制模块包括：信号比较器(27)、信号放大器(28)、控制器(29)、泵电机(30)、阀门(31)、喷雾降尘机构(50)；所述信号比较器(27)以粉尘浓度预设值以及实时粉尘浓度值作为输入信号，其输出端连接所述信号放大器(28)输入端，信号放大器(28)的输出端连接所述控制器(29)的输入端，控制器(29)的输出端分别连接所述泵电机(30)以及阀门(31)的输入端，泵电机(30)以及阀门(31)协同工作，共同控制经所述喷雾降尘机构(50)输出的流量和水压并作为所述电气系统(49)的输入信号；
掘进机设备管理系统节能控制模块包括：信号比较器(32)、信号放大器(33)、设备管理控制系统(34)、整机系统(35)；所述信号比较器(32)以各系统实时负载值与切割负载预设值作为输入信号，其输出端连接所述信号放大器(33)的输入端，信号放大器(33)的输出端连接所述设备管理控制系统(34)的输入端，设备管理控制系统(34)的输出端连接所述整机系统(35)的输入端；
所述数据采集系统(36)接收来自所述切割机构(48)、装载机构(45)、装运机构(46)、液压系统(47)、喷雾降尘机构(50)、电气系统(49)、设备管理控制系统(34)以及节能效果评价系统(41)的数据参数，数据参数经网络通讯传入数据存储系统(37)；
所述节能控制模块(40)分别通过网络通讯以及数据采集监测装置连接所述节能效果评价系统(41)、数据采集系统(36)的输入端；所述节能效果评价系统(41)为PLC控制系统，包括电机负载效率参数评价系统、液压效率参数评价系统、功耗效率参数评价系统、切割比能耗参数评价系统以及节能量参数评价系统。
2.根据权利要求1所述的一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统，其特征在于，所述内存芯片对掘进机各机构以及系统运行状态数据进行储存，所述核心处理器对存储数据进行分析处理以获取累计量统计、瞬时量统计，所述全功能监控器用于监测各路电源供电的实时状态，所述智能报警系统，用于对数据进行整合对比并发出报警信号。
3.根据权利要求1所述的一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统，其特征在于，所述整机系统(35)输出各系统实时负载值并根据信号对整机系统(35)各机构和系统依次进行停机处理。
4.根据权利要求1所述的一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统，其特征在于，所述数据采集系统(36)接收的数据参数包括负载、转速、链速、水压、油压、速度、流量、粉尘浓度、电机电压、电流、电阻、功率。
5.根据权利要求1所述的一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统，其特征在于，所述电机负载效率参数评价系统、液压效率参数评价系统、功耗效率参数评价系统、切割比能耗参数评价系统以及节能量参数评价系统，分别对电机负载效率、液压效率、功耗效率、切割比能耗以及节能量进行检验和评价。
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