CN117967405B - 一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统，本发明涉及智能化监视控制技术领域。该基于煤矿充填智能化监视及控制系统，通过设置有监测管理系统，利用监测模组采集各项设备的驱动件运行温度和运行时间，用于对采集的数据进行整理、计算和比对，并形成结果数据，以此可以在达到温度预测阈值时生成降温指令和减速指令，在达到温度预警阈值时生成降温指令、停机指令和切换设备指令，以此完成对各项设备运行数据监视的过程中可以预测设备将要出现的问题或针对于问题及时的生成处理指令进行传输，以此完成智能化监视操作的同时减少了问题发生后再进行处理的时间。
Description
技术领域
本发明涉及智能化监视控制技术领域，具体为一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统。
背景技术
参考中国专利，专利名称为：一种煤矿采煤工作面智能化综合监控控制系统（专利公开号：CN213517941U，专利公开日：2021-06-22），包括监控调度层、区域控制层以及设备层，数据库服务器、多屏监控显示器、呼叫设备以及工控机通过干线环网与区域控制层的集控中心设备连接，采煤机子系统、支架电液控子系统、泵站子系统、供配电子系统、三机子系统、影音监控系统、传感器数据采集系统通过区域环网与数据交换器连接并接入工业计算机和电液控主机，该设备控制框架层搭建合理，总监控调度层以及区域控制层分级进行监控配调控制，职责分明，保证了设备层的稳定运行。
基于上述文件的表述，现有的在针对于煤矿充填的各项设备进行使用监视的过程中，使用的设备发生停机后人员才能知晓设备产生损坏的问题，而通过监视的操作后，依据对数据的监测及反馈虽然能够监视设备并预测设备问题的产生，但是未能针对于问题的产生进行及时的控制并基于产生的问题进行处理操作，为此，本发明提供了一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统，解决了现有的在针对于煤矿充填的各项设备进行使用监视的过程中，使用的设备发生停机后人员才能知晓设备产生损坏的问题，而通过监视的操作后，依据对数据的监测及反馈虽然能够监视设备并预测设备问题的产生，但是未能针对于问题的产生进行及时的控制并基于产生的问题进行处理操作的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统，包括：
监测模组，包含有多个温度传感器和时间计时器；
中央控制器，用于完成对监测管理系统和控制管理系统的双向控制；
监测管理系统，用于对监测采集的数据接收，并完成对数据的处理操作，实现对设备使用后的温度和时间数据进行处理，将处理的结果向中央控制器传输；
控制管理系统，用于将中央控制器传输的数据进行识别并完成指令转换，将指令数据传输至施工设备机组和备用替换机组进行控制操作；
控制处理模组，用于完成对施工设备机组和备用替换机组的降温或停机处理操作；
预警通知模块，预测问题产生并通过蜂鸣器和信号灯告知人员；
施工设备机组，用于完成充填物加工的各项设备；
备用替换机组，用于对应充填物加工各项设备替换的备用设备。
优选的，所述监测管理系统包括：
数据接收单元，用于对监测模组采集的数据进行接收，包含各项设备的驱动件运行温度和运行时间；
数据处理单元，用于对采集的数据进行整理、计算和比对，并形成结果数据向下一单元传输；
数据传输单元，用于将处理后的数据进行传输至中央控制器识别分配指令，以及传输至预警通知模块提前预知问题和提醒控制人员。
优选的，所述数据处理单元中对于采集的数据进行处理具体操作为：
A1、首先将采集到的数据进行整理，过滤掉无用数据，将保留数据中采集得到的单项设备运行温度数据标记为，而采集得到的各项设备运作时间数据标记为；
A2、根据单项设备运行温度值计算出单项设备的平均温度值，并依据设备出厂情况进行阈值设定，将每个单项设备的平均温度值和时间值与设定的阈值进行比对操作；
A3、依据比对的结果进行状况问题预测和预警的操作。
优选的，所述A1中针对于无用数据进行过滤的操作为：
a11、通过对监测模组采集的数据接收后，将数据进行分类，剔除其他监视操作无需的数据，保留每个设备的单项设备运行温度数据以及各项设备运作时间数据；
a12、对每个设备的单项设备运行温度数据以及各项设备运作时间数据进行二次处理；
a13、将每项数据中显示为极值的数据进行筛选去除，保留剩下的数据得到单项设备运行温度和各项设备运作时间数据/>。
优选的，所述A2中对于单项设备的平均温度值计算公式为：
；
其中，为单项设备的平均温度值，单位为℃，/>表示为单项设备中多个传感器所测温度值总和，且n为传感器的个数。
优选的，所述A2中针对于单项设备的平均温度值与设定的阈值进行比对的具体操作步骤为：
a21、对于温度设定的阈值包含有温度预测阈值标记为t1和温度预警阈值标记为t2，且t1＜t2；
a22、将单项设备的平均温度值先与温度预测阈值t1进行比较，并将结果进行输出；
a23、即≥t1时，将单项设备的平均温度值/>与温度预警阈值t2进行比较，再将结果进行输出。
优选的，所述A2中针对于单项设备运作时间与设定的阈值进行比对的具体操作步骤为：
c21、对于时间设定的阈值包含有时间预测阈值标记为s1和时间预警阈值标记为s2，且s1＜s2；
c22、将单项设备的运作时间数据S先与预测阈值s1进行比较，并将结果进行输出；
c23、即S≥s1时，将单项设备的平均温度值S与时间预警阈值s2进行比较，再将结果进行输出。
优选的，所述控制管理系统包括：
数据转换单元，用于根据a22-a23和c22-c23的结果将数据转换为对应的控制指令进行传输；
控制切换单元，用于将控制指令传输给施工设备机组进行切换操作，以此切换至备用替换机组进行操作；
指令传输单元，将操作的指令传输至控制处理模组、施工设备机组和备用替换机组进行处理操作。
优选的，所述数据转换单元对结果进行数据转换的具体步骤为：
B1、根据a22和c22的结果输出，转换后的指令操作分为两类：
b11、当＜t1或S＜s1时，即单项设备保持正常工作；
b12、当t1＜＜t2或s1＜S＜s2时，即单项设备将进入温度预警值和时间预警值，并生成降温指令或降速指令；
B2、根据a23和c23的结果输出，转换后的指令操作为：
当≥t2或S≥s2时，即单项设备超过温度预警值和时间预警值，并生成降温指令、停机指令和切换设备指令；
B3、将B1-B2中的指令传输至控制切换单元和指令传输单元完成后续指令操作的实施。
优选的，所述b12的指令传输至控制处理模组，并通过预警通知模块将降温和降速信息反馈给控制人员，且对施工设备机组中符合b12条件的单项设备进行降温或减速操作，所述B2的指令传输至控制处理模组将降温、停机和切换信息反馈给控制人员，且对施工设备机组中符合B2条件的单项设备停机并通过控制处理模组完成降温操作，并启动备用替换机组替代施工设备机组对应的设备继续工作。
本发明提供了一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统。与现有技术相比具备以下有益效果：
（1）、该基于煤矿充填智能化监视及控制系统，通过设置有监测管理系统，利用监测模组采集各项设备的驱动件运行温度和运行时间，用于对采集的数据进行整理、计算和比对，并形成结果数据，以此可以在达到温度预测阈值时生成降温指令和减速指令，在达到温度预警阈值时生成降温指令、停机指令和切换设备指令，以此完成对各项设备运行数据监视的过程中可以预测设备将要出现的问题或针对于问题及时的生成处理指令进行传输，以此完成智能化监视操作的同时减少了问题发生后再进行处理的时间。
（2）、该基于煤矿充填智能化监视及控制系统，通过设置有控制管理系统，根据监测管理系统中形成结果数据转换为对应的控制指令进行传输，根据指令的要求可以及时的将控制指令传输给施工设备机组进行切换操作完成填充操作不停止的设备切换操作，将操作的指令传输至控制处理模组完成降温操作或是降速甚至停机的操作，有效的完成监视操作与控制操作间的转化，并可以降低设备的损坏率，同时在无人员监管时能及时的对问题进行预测和处理操作。
（3）、该基于煤矿充填智能化监视及控制系统，通过监测模组对施工设备机组各项设备的驱动件运行温度和运行时间数据进行采集，并根据驱动件周边的多个温度传感器采集数值进行平均计算，从而提高监测过程中的数据稳定性，使得在进行监视和控制的过程中可以有效的发现和解决设备使用时产生的问题。
附图说明
图1为本发明监视及控制系统的原理框图；
图2为本发明监视及控制系统的逻辑流程图；
图3为本发明控制处理模组的电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，本发明提供两种技术方案：
实施例一、一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统，包括：
监测模组，包含有多个温度传感器和时间计时器，安装在施工设备机组上；
中央控制器，用于完成对监测管理系统和控制管理系统的双向控制，通过PLC控制器和控制面板实现数据的显示和后续的操控控制操作；
监测管理系统，用于对监测采集的数据接收，并完成对数据的处理操作，实现对设备使用后的温度和时间数据进行处理，将处理的结果向中央控制器传输；
控制管理系统，用于将中央控制器传输的数据进行识别并完成指令转换，将指令数据传输至施工设备机组和备用替换机组进行控制操作；
控制处理模组，用于完成对施工设备机组和备用替换机组的降温或停机处理操作；
预警通知模块，预测问题产生并通过蜂鸣器和信号灯告知人员；
施工设备机组，用于完成充填物加工的各项设备；
备用替换机组，用于对应充填物加工各项设备替换的备用设备。
其中，通过监测模组对施工设备机组各项设备的驱动件运行温度和运行时间数据进行采集，并根据驱动件周边的多个温度传感器采集数值进行平均计算，从而提高监测过程中的数据稳定性，使得在进行监视和控制的过程中可以有效的发现和解决设备使用时产生的问题。
本发明实施例中，监测管理系统包括：
数据接收单元，用于对监测模组采集的数据进行接收，包含各项设备的驱动件运行温度和运行时间；
数据处理单元，用于对采集的数据进行整理、计算和比对，并形成结果数据向下一单元传输；
数据传输单元，用于将处理后的数据进行传输至中央控制器识别分配指令，以及传输至预警通知模块提前预知问题和提醒控制人员。
其中，通过设置有监测管理系统，利用监测模组采集各项设备的驱动件运行温度和运行时间，用于对采集的数据进行整理、计算和比对，并形成结果数据，以此可以在达到温度预测阈值时生成降温指令和减速指令，在达到温度预警阈值时生成降温指令、停机指令和切换设备指令，以此完成对各项设备运行数据监视的过程中可以预测设备将要出现的问题或针对于问题及时的生成处理指令进行传输，以此完成智能化监视操作的同时减少了问题发生后再进行处理的时间。
本发明实施例中，数据处理单元中对于采集的数据进行处理具体操作为：
A1、首先将采集到的数据进行整理，过滤掉无用数据，将保留数据中采集得到的单项设备运行温度数据标记为，而采集得到的各项设备运作时间数据标记为；
A2、根据单项设备运行温度值计算出单项设备的平均温度值，并依据设备出厂情况进行阈值设定，将每个单项设备的平均温度值和时间值与设定的阈值进行比对操作；
A3、依据比对的结果进行状况问题预测和预警的操作。
本发明实施例中，A1中针对于无用数据进行过滤的操作为：
a11、通过对监测模组采集的数据接收后，将数据进行分类，剔除其他监视操作无需的数据，保留每个设备的单项设备运行温度数据以及各项设备运作时间数据；
a12、对每个设备的单项设备运行温度数据以及各项设备运作时间数据进行二次处理；
a13、将每项数据中显示为极值的数据进行筛选去除，其中极值为监测模组显示为0或是监测模组的最大设定值，保留剩下的数据得到单项设备运行温度和各项设备运作时间数据/>。
本发明实施例中，A2中对于单项设备的平均温度值计算公式为：
；
其中，为单项设备的平均温度值，单位为℃，/>表示为单项设备中多个传感器所测温度值总和，且n为传感器的个数。
本发明实施例中，A2中针对于单项设备的平均温度值与设定的阈值进行比对的具体操作步骤为：
a21、对于温度设定的阈值包含有温度预测阈值标记为t1和温度预警阈值标记为t2，且t1＜t2；
a22、将单项设备的平均温度值先与温度预测阈值t1进行比较，并将结果进行输出；
a23、即≥t1时，将单项设备的平均温度值/>与温度预警阈值t2进行比较，再将结果进行输出。
本发明实施例中，A2中针对于单项设备运作时间与设定的阈值进行比对的具体操作步骤为：
c21、对于时间设定的阈值包含有时间预测阈值标记为s1和时间预警阈值标记为s2，且s1＜s2；
c22、将单项设备的运作时间数据S先与预测阈值s1进行比较，并将结果进行输出；
c23、即S≥s1时，将单项设备的平均温度值S与时间预警阈值s2进行比较，再将结果进行输出。
实施例二、相较于实施例一的区别在于，控制管理系统包括：
数据转换单元，用于根据a22-a23和c22-c23的结果将数据转换为对应的控制指令进行传输；
控制切换单元，用于将控制指令传输给施工设备机组进行切换操作，以此切换至备用替换机组进行操作；
指令传输单元，将操作的指令传输至控制处理模组、施工设备机组和备用替换机组进行处理操作。
其中，通过设置有控制管理系统，根据监测管理系统中形成结果数据转换为对应的控制指令进行传输，根据指令的要求可以及时的将控制指令传输给施工设备机组进行切换操作完成填充操作不停止的设备切换操作，将操作的指令传输至控制处理模组完成降温操作或是降速甚至停机的操作，有效的完成监视操作与控制操作间的转化，并可以降低设备的损坏率，同时在无人员监管时能及时的对问题进行预测和处理操作。
本发明实施例中，数据转换单元对结果进行数据转换的具体步骤为：
B1、根据a22和c22的结果输出，转换后的指令操作分为两类：
b11、当＜t1或S＜s1时，即单项设备保持正常工作；
b12、当t1＜＜t2或s1＜S＜s2时，即单项设备将进入温度预警值和时间预警值，并生成降温指令或降速指令；
B2、根据a23和c23的结果输出，转换后的指令操作为：
当≥t2或S≥s2时，即单项设备超过温度预警值和时间预警值，并生成降温指令、停机指令和切换设备指令；
B3、将B1-B2中的指令传输至控制切换单元和指令传输单元完成后续指令操作的实施。
本发明实施例中，b12的指令传输至控制处理模组，并通过预警通知模块将降温和降速信息反馈给控制人员，且对施工设备机组中符合b12条件的单项设备进行降温或减速操作，B2的指令传输至控制处理模组将降温、停机和切换信息反馈给控制人员，且对施工设备机组中符合B2条件的单项设备停机并通过控制处理模组完成降温操作，并启动备用替换机组替代施工设备机组对应的设备继续工作。
对比实验，现对所设定的同大小的小型片区进行充填操作，通过基于煤矿充填智能化监视及控制系统与现有的人员监视和控制操作方式进行操作，将使用煤矿充填智能化监视及控制系统的设备线先与现有的人员监视和控制操作方式的设备线所完成片区进行充填结束的时间进行比对的操作，且在完成片区进行充填的时间和充填过程设备损坏率结果如下：
综上，通过本发明煤矿充填智能化监视及控制系统完成充填的操作，其操作的过程中充填用时较短，且最终设备的损坏率低，能够更好的完成煤矿充填智能化监视及控制操作，而现有的图纸翻模方法亦可以进行使用，只是相对用时较长。
如图3所示，当所监测的平均温度值未达到温度预测阈值t1时，此时的控制开关L1和控制开关L3处于闭合状态，而控制开关L2均处于打开状态，驱动件处于工作状态，而降温设备处于停机状态，当所监测的平均温度值/>大于等于温度预测阈值t1时，此时的控制开关L1、控制开关L2和控制开关L3均处于闭合状态，驱动件处于工作状态，且完成对设备驱动件的降温操作，当所监测的平均温度值/>大于等于温度预警阈值t2时，此时的控制开关L1处于打开状态，控制开关L2和控制开关L3均处于闭合状态，驱动件处于停机状态，且完成对设备驱动件的降温操作。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统，其特征在于：包括：
监测模组，包含有多个温度传感器和时间计时器；
中央控制器，用于完成对监测管理系统和控制管理系统的双向控制；
监测管理系统，用于对监测采集的数据接收，并完成对数据的处理操作，实现对设备使用后的温度和时间数据进行处理，将处理的结果向中央控制器传输；
控制管理系统，用于将中央控制器传输的数据进行识别并完成指令转换，将指令数据传输至施工设备机组和备用替换机组进行控制操作；
控制处理模组，用于完成对施工设备机组和备用替换机组的降温或停机处理操作；
预警通知模块，预测问题产生并通过蜂鸣器和信号灯告知人员；
施工设备机组，用于完成充填物加工的各项设备；
备用替换机组，用于对应充填物加工各项设备替换的备用设备；
所述监测管理系统包括：
数据接收单元，用于对监测模组采集的数据进行接收，包含各项设备的驱动件运行温度和运行时间；
数据处理单元，用于对采集的数据进行整理、计算和比对，并形成结果数据向下一单元传输；
数据传输单元，用于将处理后的数据进行传输至中央控制器识别分配指令，以及传输至预警通知模块提前预知问题和提醒控制人员；
所述数据处理单元中对于采集的数据进行处理具体操作为：
A1、首先将采集到的数据进行整理，过滤掉无用数据，将保留数据中采集得到的单项设备运行温度数据标记为，而采集得到的各项设备运作时间数据标记为 ；
A2、根据单项设备运行温度值计算出单项设备的平均温度值，并依据设备出厂情况进行阈值设定，将每个单项设备的平均温度值和时间值与设定的阈值进行比对操作；
A3、依据比对的结果进行状况问题预测和预警的操作；
所述A2中针对于单项设备的平均温度值与设定的阈值进行比对的具体操作步骤为：
a21、对于温度设定的阈值包含有温度预测阈值标记为t1和温度预警阈值标记为t2，且t1＜t2；
a22、将单项设备的平均温度值先与温度预测阈值t1进行比较，并将结果进行输出；
a23、即≥t1时，将单项设备的平均温度值/>与温度预警阈值t2进行比较，再将结果进行输出；
所述A2中针对于单项设备运作时间与设定的阈值进行比对的具体操作步骤为：
c21、对于时间设定的阈值包含有时间预测阈值标记为s1和时间预警阈值标记为s2，且s1＜s2；
c22、将单项设备的运作时间数据S先与预测阈值s1进行比较，并将结果进行输出；
c23、即S≥s1时，将单项设备的平均温度值S与时间预警阈值s2进行比较，再将结果进行输出；
所述控制管理系统包括：
数据转换单元，用于根据a22-a23和c22-c23的结果将数据转换为对应的控制指令进行传输；
控制切换单元，用于将控制指令传输给施工设备机组进行切换操作，以此切换至备用替换机组进行操作；
指令传输单元，将操作的指令传输至控制处理模组、施工设备机组和备用替换机组进行处理操作。
2.根据权利要求1所述的一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统，其特征在于：所述A1中针对于无用数据进行过滤的操作为：
a11、通过对监测模组采集的数据接收后，将数据进行分类，剔除其他监视操作无需的数据，保留每个设备的单项设备运行温度数据以及各项设备运作时间数据；
a12、对每个设备的单项设备运行温度数据以及各项设备运作时间数据进行二次处理；
a13、将每项数据中显示为极值的数据进行筛选去除，保留剩下的数据得到单项设备运行温度和各项设备运作时间数据/>。
3.根据权利要求1所述的一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统，其特征在于：所述A2中对于单项设备的平均温度值计算公式为：
；
其中，为单项设备的平均温度值，单位为℃，/>表示为单项设备中多个传感器所测温度值总和，且n为传感器的个数。
4.根据权利要求1所述的一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统，其特征在于：所述数据转换单元对结果进行数据转换的具体步骤为：
B1、根据a22和c22的结果输出，转换后的指令操作分为两类：
b11、当＜t1或S＜s1时，即单项设备保持正常工作；
b12、当t1＜＜t2或s1＜S＜s2时，即单项设备将进入温度预警值和时间预警值，并生成降温指令或降速指令；
B2、根据a23和c23的结果输出，转换后的指令操作为：
当≥t2或S≥s2时，即单项设备超过温度预警值和时间预警值，并生成降温指令、停机指令和切换设备指令；
B3、将B1-B2中的指令传输至控制切换单元和指令传输单元完成后续指令操作的实施。
5.根据权利要求4所述的一种基于煤矿充填智能化监视及控制系统，其特征在于：所述b12的指令传输至控制处理模组，并通过预警通知模块将降温和降速信息反馈给控制人员，且对施工设备机组中符合b12条件的单项设备进行降温或减速操作，所述B2的指令传输至控制处理模组将降温、停机和切换信息反馈给控制人员，且对施工设备机组中符合B2条件的单项设备停机并通过控制处理模组完成降温操作，并启动备用替换机组替代施工设备机组对应的设备继续工作。
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