CN114071259A - 一种矿用机运智能集成调度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿生产安全管理技术领域，具体涉及一种矿用机运智能集成调度控制系统。包括工控机、安全监控子系统以及若干本安型区域控制器，本安型区域控制器用于将安全监控子系统上传的监控数据通过工业以太环网传输至工控机，以及将工控机下发的控制指令和/或根据操作人员操作生成的人员操作指令发送至安全监控子系统，安全监控子系统用于对煤矿运输设备进行运行状态信息采集，并生成监控数据上传至本安型区域控制器，以及根据本安型区域控制器发送的控制指令和/或人员操作指令进行煤矿运输设备的运行状态控制。本发明可以实现对矿井煤矿运输环节的智能化、标准化集控安全管理，节省大量人力，有利于矿井煤矿运输环节的经济安全运行。

Description

一种矿用机运智能集成调度控制系统

技术领域

本发明涉及煤矿生产安全管理技术领域，具体涉及一种矿用机运智能集成调度控制系统。

背景技术

煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。

煤矿资源的开采生产需要投入大量的人员以及各种煤矿机械来完成。煤矿机械指主要用于煤矿的采掘、支护、运输、洗选等生产过程的矿山机械。煤矿机械是专门用于煤矿开采的机械，由于其专业特点而不同于其他矿山机械。矿井生产系统是指在煤矿生产过程中为提升、运输、排水、通风、人员安全出入、材料设备的上下升降、矸石排运、供气、供电、供水等而形成的线路和设施的总称，主要包括地面生产系统与井下生产系统两大部分。在矿井的地面，以主井、副井和铁路装车站为核心建立起一套为生产、管理等服务的地面生产系统。而矿井地下生产除了掘进和回采两个主要生产环节外，还包括运输、提升、排水、材料和动力供应等生产环节，这些生产环节组成了井下生产系统。

矿井运输的对象包括人员、煤炭以及生产中需要的设备和材料等，其中煤炭的运输占矿井运输工作的主要部分。煤炭从回采工作面采出之后，通过各种相互衔接的运输设备将煤炭由工作面运至井底车场，再经提升设备或其他运输设备提升或运至地面。矿井运输是煤炭生产过程中必不可少的重要环节，选择合理的运输方式和设备，对提高矿井的生产能力及高产高效具有重要的作用。

目前对矿井运输环节的安全管理，主要还是依靠人员以及各分立使用的监控设备来完成的各监控端相对独立运行，达不到集控的要求，且需要大量的管理人员分散进行现场操控，劳动强度高，随意性能强，不利于经济安全运行。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种矿用机运智能集成调度控制系统，其应用时，可以实现对矿井煤矿运输环节的智能化、标准化集控安全管理，节省大量人力，有利于矿井煤矿运输环节的经济安全运行，通过智能集成做到减员提效，按照无人则安的理念达到无人值守的目的。

本发明所采用的技术方案为：

一种矿用机运智能集成调度控制系统，包括工控机、安全监控子系统以及若干本安型区域控制器，所述本安型区域控制器分别与工控机以及安全监控子系统通信连接，用于将安全监控子系统上传的监控数据通过工业以太环网传输至工控机，以及将工控机下发的控制指令和/或根据操作人员操作生成的人员操作指令发送至安全监控子系统，所述安全监控子系统用于对煤矿运输设备进行运行状态信息采集，并生成监控数据上传至本安型区域控制器，以及根据本安型区域控制器发送的控制指令和/或人员操作指令进行煤矿运输设备的运行状态控制。

基于上述技术内容，通过安全监控子系统可以对相应煤矿运输设备进行相应的运行状态信息采集，并生成监控数据上传至本安型区域控制器，由本安型区域控制器通过工业以太环网传输至工控机进行分析处理，工控机可向本安型区域控制器发送控制指令，操作人员可在本安型区域控制器上进行相应操作，生成人员操作指令，本安型区域控制器将控制指令和/或人员操作指令发送至安全监控子系统，通过安全监控子系统执行控制指令和/或人员操作指令，实现对相应煤矿运输设备的运行状态控制。通过该系统可以实现对矿井煤矿运输环节的智能化、标准化集控安全管理，节省大量人力，有利于矿井煤矿运输环节的经济安全运行。

在一个可能的设计中，所述系统还包括地面交换机和若干井下交换机，所述地面交换机与各井下交换机通信连接，组成工业以太环网。

在一个可能的设计中，所述安全监控子系统包括若干矿用本安型撕裂传感器、矿用本安型烟雾传感器、矿用本安型跑偏传感器、矿用本安型温度传感器、矿用本安型堆煤传感器、矿用本安型速度传感器和矿用本安型急停闭锁开关，所述矿用本安型撕裂传感器、矿用本安型烟雾传感器、矿用本安型跑偏传感器、矿用本安型温度传感器、矿用本安型堆煤传感器、矿用本安型速度传感器和矿用本安型急停闭锁开关均与本安型区域控制器信号连接。

在一个可能的设计中，所述安全监控子系统包括若干矿用本安型急停扩音电话和矿用本安型多功能终端，所述矿用本安型急停扩音电话和矿用本安型多功能终端均与本安型区域控制器信号连接。

在一个可能的设计中，所述本安型区域控制器与矿用本安型撕裂传感器、矿用本安型烟雾传感器、矿用本安型跑偏传感器、矿用本安型温度传感器、矿用本安型堆煤传感器、矿用本安型速度传感器、矿用本安型急停闭锁开关、矿用本安型急停扩音电话以及矿用本安型多功能终端之间通过煤矿用聚乙烯绝缘镀锌钢丝编织铠装聚氯乙烯护套通信电缆连接，所述本安型区域控制器采用矿用隔爆兼本安型直流稳压电源供电。

在一个可能的设计中，所述系统还包括用于进行人员定位监测的人员定位子系统，所述人员定位子系统包括无线通信基站、矿用本安型手机、人员定位卡和无线热像仪，所述无线通信基站与本安型区域控制器通信连接，所述矿用本安型手机、人员定位卡和无线热像仪均与无线通信基站建立无线信号连接。

在一个可能的设计中，所述系统还包括用于播放广播信息的广播信息子系统，所述广播信息子系统包括广播终端和LED显示屏，所述广播终端和LED显示屏均与本安型区域控制器信号连接。

在一个可能的设计中，所述系统还包括用于进行电力供应控制的电力控制子系统，所述电力控制子系统包括若干高压开关和低压开关，所述高压开关和低压开关均与本安型区域控制器电连接。

在一个可能的设计中，所述所述系统还包括用于进行监控图像采集的视频监控子系统，所述视频监控子系统包括红外热成像仪和监控摄像头，所述红外热成像仪和监控摄像头均与本安型区域控制器信号连接。

在一个可能的设计中，所述系统还包括与工控机信号连接的地面广播终端，所述地面广播终端连接有麦克风和喇叭。

本发明的有益效果为：

本发明通过安全监控子系统可以对相应煤矿运输设备进行相应的运行状态信息采集，并生成监控数据上传至本安型区域控制器，由本安型区域控制器通过工业以太环网传输至工控机进行分析处理，工控机可向本安型区域控制器发送控制指令，操作人员可在本安型区域控制器上进行相应操作，生成人员操作指令，本安型区域控制器将控制指令和/或人员操作指令发送至安全监控子系统，通过安全监控子系统执行控制指令和/或人员操作指令，实现对相应煤矿运输设备的运行状态控制。通过该系统可以实现对矿井煤矿运输环节的智能化、标准化集控安全管理，节省大量人力，有利于矿井煤矿运输环节的经济安全运行，通过智能集成做到减员提效，按照无人则安的理念达到无人值守的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为安全监控子系统的电器连接示意图；

图3为矿用本安型急停闭锁开关与矿用本安型急停扩音电话组合示意图。

图中：1、矿用本安型撕裂传感器；2、矿用本安型烟雾传感器；3、矿用本安型跑偏传感器；4、矿用本安型温度传感器；5、矿用本安型堆煤传感器；6、矿用本安型速度传感器；7、矿用本安型急停闭锁开关；8、矿用本安型急停扩音电话；9、矿用本安型多功能终端；10、本安型区域控制器；11、煤矿用聚乙烯绝缘镀锌钢丝编织铠装聚氯乙烯护套通信电缆；12、矿用隔爆兼本安型直流稳压电源。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1：

本实施例提供了一种矿用机运智能集成调度控制系统，如图1所示，包括工控机、安全监控子系统以及若干本安型区域控制器10，所述本安型区域控制器10分别与工控机以及安全监控子系统通信连接，用于将安全监控子系统上传的监控数据通过工业以太环网传输至工控机，以及将工控机下发的控制指令和/或根据操作人员操作生成的人员操作指令发送至安全监控子系统，所述安全监控子系统用于对煤矿运输设备进行运行状态信息采集，并生成监控数据上传至本安型区域控制器10，以及根据本安型区域控制器发送的控制指令和/或人员操作指令进行煤矿运输设备的运行状态控制。

具体实施时，通过安全监控子系统可以对相应煤矿运输设备进行相应的运行状态信息采集，并生成监控数据上传至本安型区域控制器10，由本安型区域控制器10通过工业以太环网传输至工控机进行分析处理，工控机可向本安型区域控制器10发送控制指令，操作人员可在本安型区域控制器10上进行相应操作，生成人员操作指令，本安型区域控制器10将控制指令和/或人员操作指令发送至安全监控子系统，通过安全监控子系统执行控制指令和/或人员操作指令，实现对相应煤矿运输设备的运行状态控制。通过该系统可以实现对矿井煤矿运输环节的智能化、标准化集控安全管理，节省大量人力，有利于矿井煤矿运输环节的经济安全运行。系统运用工业自动化、计算机软件与网络技术、电子技术、电力驱动与控制、通信网络、大数据分析、人工智能、机械设计等技术，通过智能集成做到减员提效，按照无人则安的理念达到无人值守的目的。

更进一步地，所述系统还包括地面交换机和若干井下交换机，所述地面交换机与各井下交换机通信连接，组成工业以太环网。工业以太环网通过ABN光纤进行数据传输，本安型区域控制器10可选用相应适配的计算机主机来与本安箱、隔爆箱和安装架进行组装使用，以提升安全性，运行环境条件：a.大气压力：80kPa～110kPa；b.环境温度：0℃～40℃；c.平均相对湿度≤95％25℃；d.具有甲烷、煤尘爆炸性混合物的煤矿井下；e.无足以腐蚀破坏金属壳体及电器绝缘性的气体；f.无淋水及其它液体浸入；g.无强烈振动冲击的环境中。本安型区域控制器10可实现单机控制，也可多机联控。

更进一步地，所述系统还包括用于供电的UPS电源，UPS电源是专为电力行业设计，将自备直流屏的220V、110V直流电逆变成AC 220V/380V，50Hz纯正弦波输出，供各需要交流电的核心设备使用。所述工业以太环网连接方式兼容以太网、光纤、无线通讯(4G、5G等无线通讯)等连接方式，支持RJ45、RS485、CAN总线等多种接口。

实施例2：

作为对上述实施例的优化，如图2所示，所述安全监控子系统包括若干矿用本安型撕裂传感器1、矿用本安型烟雾传感器2、矿用本安型跑偏传感器3、矿用本安型温度传感器4、矿用本安型堆煤传感器5、矿用本安型速度传感器6和矿用本安型急停闭锁开关7，所述矿用本安型撕裂传感器1、矿用本安型烟雾传感器2、矿用本安型跑偏传感器3、矿用本安型温度传感器4、矿用本安型堆煤传感器5、矿用本安型速度传感器6和矿用本安型急停闭锁开关7均与本安型区域控制器10信号连接。

具体实施时，矿用本安型撕裂传感器1可安装在相应煤矿运输设备距胶带运输机装煤点落煤处适当位置胶带下面，当胶带出现撕裂故障时，可被矿用本安型撕裂传感器1检测到；矿用本安型烟雾传感器2可对矿井环境进行烟雾检测；矿用本安型跑偏传感器3可对相应煤矿运输设备胶带跑偏检测和保护；矿用本安型温度传感器4可用于对矿井环境进行温度检测；矿用本安型堆煤传感器5可用于皮带运输堆煤和煤仓、煤位信号检测；矿用本安型速度传感器6可安装在相应皮带运输机的机架上，其测速轮与下皮带接触并检测皮带速度；矿用本安型急停闭锁开关7用于煤矿井下有瓦斯及煤尘爆炸危险的场所，主要用于带式输送机沿线拉绳急停和开关量的输入采集。安全监控子系统还可包括相应的激光甲烷监测仪器、巡检机器人、高低压漏电保护仪器等，这些仪器均与本安型区域控制器10连接，以实现区域内相应安全指标的智能监视。

更进一步地，所述安全监控子系统包括若干矿用本安型急停扩音电话8和矿用本安型多功能终端9，所述矿用本安型急停扩音电话8和矿用本安型多功能终端9均与本安型区域控制器10信号连接。具体实施时，矿用本安型急停扩音电话8可用于煤矿运输设备皮带沿线，实现沿线通话、闭锁、报警及拉线线缆急停，同时本安型区域控制器10也可接入沿线，进行通讯；矿用本安型多功能终端9用在安全监控子系统沿线的末端，作为一个系统数据通讯的结束点，矿用本安型多功能终端9上的闭锁按钮与各自侧沿线的闭锁按钮功能相同。如图3所示，矿用本安型急停闭锁开关7可于矿用本安型急停扩音电话8组合集成为矿用本安型急停闭锁电话进行组合使用。

更进一步地，所述本安型区域控制器10与矿用本安型撕裂传感器1、矿用本安型烟雾传感器2、矿用本安型跑偏传感器3、矿用本安型温度传感器4、矿用本安型堆煤传感器5、矿用本安型速度传感器6、矿用本安型急停闭锁开关7、矿用本安型急停扩音电话8以及矿用本安型多功能终端9之间通过煤矿用聚乙烯绝缘镀锌钢丝编织铠装聚氯乙烯护套通信电缆11连接，所述本安型区域控制器10采用矿用隔爆兼本安型直流稳压电源12供电。

本安型区域控制器10可通过控制指令和/或人员操作指令实现对相应煤矿运输设备的相应功能保护：如速度保护：接收传感器的开关量信号，当速度输入端和地接通，保护动作，实现故障停车。b.堆煤保护：接收传感器的开关量信号，当堆煤输入端和地接通，保护动作，实现故障停车。c.跑偏保护：接收传感器的开关量信号，当跑偏输入端和地接通，保护动作，实现故障停车。d.烟雾保护：接收传感器的开关量信号，当烟雾输入端和地接通，保护动作，实现故障停车。e.温度保护：接收传感器的开关量信号，当温度输入端和地接通，保护动作，实现故障停车。f.沿线紧急停车保护：接收传感器的开关量信号，当急停输入端和地接通，保护动作，实现故障停车。g.纵撕保护：接收传感器的开关量信号，当纵撕输入端和地接通，保护动作，实现故障停车。h.张力保护：接受张力传感器的4～20mA信号，通过液晶显示具体的张力值，当张力大于或小于设定的值时，保护动作，实现故障停车。i.各种故障在本台上均具有相应的显示，同时发出语音报警。保护后均处于故障自锁状态，并发出对应的语言报警声。

实施例3：

作为对上述实施例的优化，所述系统还包括用于进行人员定位监测的人员定位子系统，所述人员定位子系统包括无线通信基站、矿用本安型手机、人员定位卡和无线热像仪，所述无线通信基站与本安型区域控制器10通信连接，所述矿用本安型手机、人员定位卡和无线热像仪均与无线通信基站建立无线信号连接。具体实施时，通过无线通信基站可以实现矿用本安型手机、人员定位卡和无线热像仪与本安型区域控制器10的无线通信连接，矿用本安型手机可用于联机通话使用，人员定位卡可采用无线射频识别技术实现人员位置的无线定位，无线热像仪可以对人员或设备进行基于温度的实时监测。

更进一步地，所述系统还包括用于播放广播信息的广播信息子系统，所述广播信息子系统包括广播终端和LED显示屏，所述广播终端和LED显示屏均与本安型区域控制器10信号连接。具体实施时，通过广播终端和LED显示屏可以进行音频和视频信号播放，以实现工控后端对生产前端的广播提示信息播放。所述系统还包括与工控机信号连接的地面广播终端，所述地面广播终端连接有麦克风和喇叭，工控后端可通过地面广播终端实现与生产前端的语音信息交互。

更进一步地，所述系统还包括用于进行电力供应控制的电力控制子系统，所述电力控制子系统包括若干高压开关和低压开关，所述高压开关和低压开关均与本安型区域控制器10电连接。具体实施时，通过高压开关可以实现额定电压3kV及以上导电回路电器的开断和关合，通过低压开关可以实现低压导电回路电器的开断和关合。

更进一步地，所述所述系统还包括用于进行监控图像采集的视频监控子系统，所述视频监控子系统包括红外热成像仪和监控摄像头，所述红外热成像仪和监控摄像头均与本安型区域控制器10信号连接。具体实施时，通过红外热成像仪可以对人员或者设备进行红外成像采集，通过监控摄像头可以对人员或者设备进行现场视频采集。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种矿用机运智能集成调度控制系统，其特征在于：包括工控机、安全监控子系统以及若干本安型区域控制器(10)，所述本安型区域控制器(10)分别与工控机以及安全监控子系统通信连接，用于将安全监控子系统上传的监控数据通过工业以太环网传输至工控机，以及将工控机下发的控制指令和/或根据操作人员操作生成的人员操作指令发送至安全监控子系统，所述安全监控子系统用于对煤矿运输设备进行运行状态信息采集，并生成监控数据上传至本安型区域控制器(10)，以及根据本安型区域控制器发送的控制指令和/或人员操作指令进行煤矿运输设备的运行状态控制。

2.根据权利要求1所述的一种矿用机运智能集成调度控制系统，其特征在于：所述系统还包括地面交换机和若干井下交换机，所述地面交换机与各井下交换机通信连接，组成工业以太环网。

3.根据权利要求1所述的一种矿用机运智能集成调度控制系统，其特征在于：所述安全监控子系统包括若干矿用本安型撕裂传感器(1)、矿用本安型烟雾传感器(2)、矿用本安型跑偏传感器(3)、矿用本安型温度传感器(4)、矿用本安型堆煤传感器(5)、矿用本安型速度传感器(6)和矿用本安型急停闭锁开关(7)，所述矿用本安型撕裂传感器(1)、矿用本安型烟雾传感器(2)、矿用本安型跑偏传感器(3)、矿用本安型温度传感器(4)、矿用本安型堆煤传感器(5)、矿用本安型速度传感器(6)和矿用本安型急停闭锁开关(7)均与本安型区域控制器(10)信号连接。

4.根据权利要求3所述的一种矿用机运智能集成调度控制系统，其特征在于：所述安全监控子系统包括若干矿用本安型急停扩音电话(8)和矿用本安型多功能终端(9)，所述矿用本安型急停扩音电话(8)和矿用本安型多功能终端(9)均与本安型区域控制器(10)信号连接。

5.根据权利要求4所述的一种矿用机运智能集成调度控制系统，其特征在于：所述本安型区域控制器(10)与矿用本安型撕裂传感器(1)、矿用本安型烟雾传感器(2)、矿用本安型跑偏传感器(3)、矿用本安型温度传感器(4)、矿用本安型堆煤传感器(5)、矿用本安型速度传感器(6)、矿用本安型急停闭锁开关(7)、矿用本安型急停扩音电话(8)以及矿用本安型多功能终端(9)之间通过煤矿用聚乙烯绝缘镀锌钢丝编织铠装聚氯乙烯护套通信电缆(11)连接，所述本安型区域控制器(10)采用矿用隔爆兼本安型直流稳压电源(12)供电。

6.根据权利要求1所述的一种矿用机运智能集成调度控制系统，其特征在于：所述系统还包括用于进行人员定位监测的人员定位子系统，所述人员定位子系统包括无线通信基站、矿用本安型手机、人员定位卡和无线热像仪，所述无线通信基站与本安型区域控制器(10)通信连接，所述矿用本安型手机、人员定位卡和无线热像仪均与无线通信基站建立无线信号连接。

7.根据权利要求1所述的一种矿用机运智能集成调度控制系统，其特征在于：所述系统还包括用于播放广播信息的广播信息子系统，所述广播信息子系统包括广播终端和LED显示屏，所述广播终端和LED显示屏均与本安型区域控制器(10)信号连接。

8.根据权利要求1所述的一种矿用机运智能集成调度控制系统，其特征在于：所述系统还包括用于进行电力供应控制的电力控制子系统，所述电力控制子系统包括若干高压开关和低压开关，所述高压开关和低压开关均与本安型区域控制器(10)电连接。

9.根据权利要求1所述的一种矿用机运智能集成调度控制系统，其特征在于：所述系统还包括用于进行监控图像采集的视频监控子系统，所述视频监控子系统包括红外热成像仪和监控摄像头，所述红外热成像仪和监控摄像头均与本安型区域控制器(10)信号连接。

10.根据权利要求1所述的一种矿用机运智能集成调度控制系统，其特征在于：所述系统还包括与工控机信号连接的地面广播终端，所述地面广播终端连接有麦克风和喇叭。

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