一种采煤工作面用通讯控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及煤矿业通讯控制系统领域，尤其涉及一种采煤工作面用通讯控制系统。


背景技术：

2.采煤工作面的循环作业是指采煤工作面周而复始地从采煤、装煤、运煤、支架、移输送机、控顶、检修等所有工序进行一遍为一个循环。搞好循环作业的关键是处理好工作面各工序、作业的时空关系。不同采煤工艺工作面的循环作业又各有其特点。
3.采煤工作面是指煤炭的第一生产现场，具有作业空间狭小、机械设备多、视觉环境差、温度高的特点，其安全事故频发，严重影响了整个煤矿的安全管理工作，是煤矿安全管理工作中的重点区域。
4.现有技术中，采煤工作面的安全监测靠人工手动检测或检测设备进行检测，但是由于设备繁多，监测项目繁杂，因此对每个设备或者故障的处理效率较低，采煤工作面的安全性较低。


技术实现要素：

5.为了克服上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种采煤工作面用通讯控制系统，体现了通讯控制系统的整体性和可控制性，提高了采煤设备的控制效率，提高了发现故障的速度和故障处理效率，提高了采煤工作面的安全性。
6.本实用新型公开了一种采煤工作面用通讯控制系统，包括总控制器及所述总控制器通信连接的设备控制器、监控装置和通话装置，所述监控装置设置于采煤设备和采矿工作面；
7.所述设备控制器与所述监控装置和所述采煤设备连接；
8.所述通话装置与所述监控装置和设备控制器连接，所述通话装置包括若干个急停扩音电话，每个所述采煤设备连接至少一个所述急停扩音电话；
9.所述监控装置包括用于监控所述采煤设备的电源的电源检测模块，所述电源检测模块连接所述总控制器和所述采煤设备的电源；
10.所述采煤设备包括带式输送机，所述监控装置包括设置于所述带式输送机上的速度传感器，所述设备控制器连接带式输送机的电机。
11.优选地，相邻两个所述急停扩音电话通过通讯接插电缆连接。
12.优选地，还包括终端设备，所述终端设备连接所有所述急停扩音电话。
13.优选地，所述急停扩音电话包括警报模块和控制模块，所述警报模块连接所述监控装置和控制模块，所述控制模块连接所述采煤设备。
14.优选地，所述急停扩音电话还包括显示装置，所述显示装置连接所述监控装置。
15.优选地，所述监控装置还包括设置于所述带式输送机上的跑偏传感器和胶带纵向撕裂传感器。
16.优选地，所述监控装置还包括设置于所述采矿工作面中的堆煤传感器、温度传感器和烟雾传感器。
17.采用了上述技术方案后，与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
18.1.通过总控制器控制设备控制器、监控装置和通话装置，体现了通讯控制系统的整体性和可控制性和系统性；
19.2.通过设备控制器和通话装置直接控制采煤设备，提高了采煤设备的控制效率；也可通过总控制器向设备控制器或通话装置发布控制指令从而控制采煤设备，提高了采煤设备控制的容错性，为采煤设备的故障处理提供了更多的控制路径，提高了故障处理的安全性；
20.3.通过监控装置自动监控采煤设备和采煤工作面，提高了发现故障的速度和故障处理效率，配合设备控制器和通话装置依据采煤设备的工作状态来相应控制采煤设备，提高了故障处理的能力和效率，提高了采煤工作面的安全性；
21.4.通过电源检测模块监控设备的电源，保证每个采煤设备的正常工作，保证采煤工作面的工作效率；
22.5.通过速度传感器检测带式输送机的皮带速度，并通过设备控制器连接带式输送机的电机来控制带式输送机的皮带速度；并且在带式输送机发生故障时设备控制器可以控制带式输送机的电机停机实现带式输送机的停机，提高了停机控制效率。
附图说明
23.图1为本实用新型的采煤工作面用通讯控制系统的结构示意图；
24.图2为本实用新型的采煤工作面用通讯控制系统的连接框图。
25.附图标记：
26.1-总控制器；
27.2-设备控制器；21-自动控制器；22-无线遥控器；
28.3-监控装置；31-速度传感器；32-跑偏传感器；33-胶带纵向撕裂传感器；34-堆煤传感器；35-温度传感器；36-烟雾传感器；37-电源检测模块；
29.4-通话装置；41-急停扩音电话；42-通讯接插电缆；43-警报模块；44-跑偏开关；45-急停闭锁开关；46-显示装置；
30.5-电源；
31.6-采煤设备；61-采煤机；62-带式输送机；63-转载机；64-破碎机；65-刮板运输机；
32.7-终端设备；8-喷洒装置。
具体实施方式
33.以下结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的优点。
34.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
35.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。
在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种采煤工作面用通讯控制系统”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
36.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
39.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
40.本实用新型公开了一种采煤工作面用通讯控制系统，下文的通讯控制系统即本实用新型的采煤工作面用通讯控制系统的简称，参照图1和图2，包括总控制器1及所述总控制器1通信连接的设备控制器2、监控装置3和通话装置4；
41.一些实施例中，总控制器1通过通信电缆或无线通信的方式与设备控制器2、监控装置3和通话装置4通信连接，以完成总控制器1与设备控制器2、监控装置3和通话装置4的沟通、通讯和控制。
42.一些具体实施例中，通信电缆为矿用不锈钢铠装接插屏蔽信号电缆，其采用井下专用铠装屏蔽拉力电缆，通过拉动自身电缆或按闭锁按钮均可实现拉线急停；采用不锈钢快速接插件，经过镀金处理，通过u型销连接，强度高，防护好。
43.一些实施例中，总控制器1为可编程控制器。
44.一些具体实施例中，总控制器1为kxh18(a)矿用本安型可编程控制器。kxh18(a)矿用本安型可编程控制器适用于煤矿井下有瓦斯及煤尘爆炸危险的场所，作为胶带输送机、工作面三机、泵站等多种设备自动监测、控制装置的主机，也可作为井下其他设备的控制主机。kxh18(a)矿用本安型可编程控制器具有现场可组态和现场可编程功能、将故障历史和运行历史数据导出功能、配置参数一键恢复的功能、沿线设备的地址识别功能、显示及故障语音播报功能、内置电话功能、实现和沿线电话进行通信和打点联络功能、本机急停闭锁功能、远程控制功能、无线遥控功能、自动控制功能、手动控制功能、检修实时故障并显示功能、存储及历史故障查询功能、可扩展外线功能以及通过井下电话网络以实现皮带广播功能。
45.所述监控装置3设置于采煤设备和采矿工作面；
46.所述设备控制器2与所述监控装置3和所述采煤设备连接，设备控制器2用于依据所述监控装置3的监测结果控制所述采煤设备的工作状态；
47.一些实施例中，所述设备控制器2包括自动控制器21和无线遥控器22。
48.一些具体实施例中，自动控制器21为kxh18(e)矿用本安型控制器，无线遥控器22为fyf50矿用本安型无线遥控器22。
49.一些具体实施例中，无线遥控器22通过发送控制指令至设备的执行单元如开关、电磁阀，从而对控制器实行相应的控制。
50.一些具体实施例中，设备控制器2通过电磁阀(图中未示出)来控制采煤设备6。电磁阀采用dfb20/10矿用隔爆型电磁阀。设备控制器2根据监控装置3提供的保护区温度、烟雾、胶带打滑等一种或多种传感器提供的信号控制电磁阀的开启或关闭。
51.所述通话装置4与所述监控装置3和设备控制器2连接，所述通话装置4包括若干个急停扩音电话41，每个所述采煤设备匹配至少一个所述急停扩音电话41。急停扩音电话41用于语音通话，并在所述监控装置监测到设备故障时控制所述采煤设备急停。
52.所述监控装置3包括用于监控所述采煤设备的电源的电源检测模块37，所述电源检测模块37连接所述总控制器1和所述采煤设备6的电源(图中未示出)；
53.一些实施例中，电源检测模块37用于检测采煤设备的电源的电流和采煤设备尾部的终端电压。
54.所述采煤设备6包括带式输送机62，所述监控装置3包括设置于所述带式输送机62上的速度传感器31，所述设备控制器2连接带式输送机62的电机(图中未示出)。
55.一些实施例中，速度传感器31采用gsh6矿用本安型速度传感器，适用于煤矿井下有瓦斯及煤尘爆炸危险的场所，为带式输送机保护装置的关联设备，用于带式输送机速度的检测。
56.一些实施例中，当速度传感器31检测到的速度大于预设的皮带标准速度且不大于皮带的速度阈值或小于预设的皮带标准速度时，设备控制器2通过调节电机的转速从而调整皮带的速度，使得皮带的速度达到预设的皮带标准速度。当速度传感器31检测的速度大于或等于皮带的速度阈值或带式输送机发生故障时，设备控制器31立即控制电机停机，达到控制带式输送机停机的效果，提高了停机效率。
57.一些具体实施例中，带式输送机的故障可通过监控装置检测出来，包括：通过跑偏传感器32检测到皮带跑偏、通过胶带纵向撕裂传感器33检测到皮带撕裂、通过堆煤传感器检测到有堆煤现象、通过温度传感器35检测到带式输送机温度过高、通过烟雾传感器36检测到高温或火灾。
58.作为本实用新型一种优选的实施方式，相邻两个所述急停扩音电话41通过通讯接插电缆42连接，任意两个急停扩音电话41之间通信连接。
59.一些实施例中，急停扩音电话41包括ktk18(b)矿用本安型急停扩音电话、ktk18(c)矿用本安型急停扩音电话、ktk18(d)矿用本安型急停扩音电话。
60.ktk18(b)矿用本安型急停扩音电话用于控制采煤机61和刮板运输机65的停机并显示采煤机61和刮板运输机65的工作状态；ktk18(c)矿用本安型急停扩音电话用于控制带式输送机62的急停，并显示带式输送机62的状态；ktk18(d)矿用本安型急停扩音电话用于
控制转载机63和破碎机64的急停并显示转载机63和破碎机64的工作状态。
61.ktk18(c)矿用本安型扩音电话为矿用本质安全型产品，适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的拉绳急停、语音预警、通话和打点、无线遥控的接收和联锁的控制输出。
62.ktk18(b)和ktk18(d)型号的矿用本安型急停扩音电话为矿用本质安全型产品，适用于煤矿井下有瓦斯及煤尘爆炸危险的场所，主要用于皮带机、三机等设备的远程启停和急停，以及语音通信、打点和语音预警。具有设备启停和锁定、急停闭锁、电话模块自检能、充电电流自动调节、不锈钢电缆接插件和u型销连接等功能。
63.本实用新型的急停扩音电话41具有如下特点：
64.声强大于105分贝、声音清晰；自带电池，停电后可正常通话不小于48小时；总控制器1能显示每台急停扩音电话41的电量状态，以便于工作人员及时检查和为急停扩音电话41进行充电；任意两急停扩音电话41之间都可以实现语音对讲和打点的功能，防护等级为ip65。
65.一些实施例中，所述采煤设备6包括带式输送机62、转载机63、破碎机64、刮板运输机65和采煤机61，总控制器1、设备控制器2和急停扩音电话41的组合用来实现对上述采煤设备的控制与保护。
66.一些实施例中，一个总控制器1可以控制带式输送机上的多个皮带，节省用户对控制设备的投资；可以控制变频、涡轮技术传输(turbine technology transmission，ttt)电机、高低速转载机和运输机；还可以控制工作面乳化液泵站和喷雾泵站。
67.作为本实用新型一种优选的实施方式，参照图1和图2，所述监控装置3包括设置于所述采煤设备6、跑偏传感器32和胶带纵向撕裂传感器33。
68.一些实施例中，胶带纵向撕裂传感器33采用gvc20矿用本安型纵撕传感器，适用于煤矿井下有瓦斯及煤尘爆炸危险的场所，用于带式输送机胶带的纵撕检测和保护。
69.一些实施例中，跑偏传感器32为gej20/40矿用本安型跑偏传感器，适用于煤矿井下有瓦斯及煤尘爆炸危险的场所，用于带式输送机胶带的跑偏检测和保护。
70.作为本实用新型一种优选的实施方式，参照图1和图2，所述监控装置3还包括设置于所述采矿工作面中的堆煤传感器34、温度传感器35和烟雾传感器36。
71.一些实施例中，堆煤传感器34采用guj19矿用本安型堆煤传感器，适用于煤矿井下有瓦斯及煤尘爆炸危险的场所，用于固体物料的料位检测，实现料仓物料的高位、输送机溜槽堵塞、转载点物料堆积的检测和保护。
72.一些实施例中，温度传感器35采用gwh300矿用本安型红外温度传感器。适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境，用于非接触检测被测物体的温度，以此判断超温故障情况。
73.一些实施例中，烟雾传感器36采用gqq5(a)型烟雾传感器，用于监测煤矿井下因机械磨擦、电缆发热、煤层自燃等原因引起的火灾事故。可安装在煤矿井下的皮带运输巷、机电峒室、采空区和工作面。
74.一些实施例中，通讯控制系统包括喷洒装置8，喷洒装置8连接设备控制器2和水源。当烟雾传感器36检测到的烟雾浓度达到预设的烟雾浓度阈值时，设备控制器2控制喷洒装置8启动，向相应的位置或地点喷洒水，以达到灭火或降温的目的，提高了安全性。
75.作为本实用新型一种优选的实施方式，还包括终端设备7，所述终端设备连7接所有所述急停扩音电话41。
76.一些实施例中，终端设备7采用kfd18矿用本安型多功能终端，kfd18矿用本安型多功能终端为矿用本质安全型产品。适用于煤矿井下有瓦斯及煤尘爆炸危险的场所，为带式输送机保护装置和工作面通信控制装置的关联设备，用于沿线终端状态的监测。其特点为体积小、快速接插件连接、安装方便、密封性能好。
77.作为本实用新型一种优选的实施方式，参照图1和图2，所述急停扩音电话41包括警报模块43和控制模块，所述警报模块43连接所述监控装置3和控制模块，所述控制模块连接所述采煤设备。
78.一些实施例中，警报模块43在单个采煤设备6的启停、沿线设备动作及故障状态、故障名称及故障位置、各种传感器接入故障等信息时发出语音报警及提示；控制模块用于在所述监控装置3监测到设备故障时控制所述采煤设备6急停。
79.一些具体实施例中，所述控制模块连接设置于带式输送机的皮带上的跑偏开关44，当监控装置3监测到设备故障时，控制模块控制跑偏开关44锁紧皮带，以实现对采煤设备6的急停控制。
80.一些实施例中，参照图1和图2，通讯接插电缆42上设置急停闭锁开关45，控制模块连接急停闭锁开关45，急停闭锁开关45采用khj18矿用本安型拉绳急停闭锁开关45，适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。当控制模块接收到监控装置3发送的设备故障的信号时，控制khj18矿用本安型拉绳急停闭锁开关通过拉沿线电缆，即拉动通讯接插电缆42实现拉绳急停闭锁功能。
81.其特点为：双总线结构、拉沿线电缆实现拉绳急停闭锁功能、不锈钢电缆接插件、u型销连接、可以显示闭锁的位置、可以扩展开关量输入，用于跑偏和纵撕等传感器接入、可以扩展连锁输出。
82.作为本实用新型一种优选的实施方式，所述急停扩音电话41还包括显示装置46，所述显示装置46连接所述监控装置3以显示所述采煤设备的状态。
83.一些实施例中，显示装置46为电子显示屏。
84.所述急停扩音电话包括设置于所述采煤设备上的定位模块，所述定位模块连接所述总控制器1；当所述监控装置3检测到所述采煤设备的故障信号时，所述定位模块依据所述采煤设备的定位产生故障定位信号，并将所述故障定位信号发送至所述总控制器1。总控制器1还能对设备的开机时间、开机率等进行统计；可对装置的报警信息、故障信息进行历史记录，方便后续问题查找。
85.一些实施例中，故障定位信号包括故障设备的编号、故障设备的地理位置及故障设备的零件名称的组合。
86.一些实施例中，本实用新型的通讯控制系统还包括电源5，电源5用于对总控制器1、设备控制器2、监控装置3和通话装置4进行供电。
87.一些实施例中，所述电源5采用dxj610/18(a)矿用隔爆兼本安型电源箱。dxj610/18(a)矿用隔爆兼本安型电源箱为矿用隔爆兼本质安全型产品，适用于煤矿井下有瓦斯及煤尘爆炸危险的场所，用于向带式输送机保护装置或工作面通信控制装置提供本安电源和本/非安的转换。模块化结构，安装维护方便，具备电流监测功能。
88.本实用新型的通讯控制系统配置以太网、rs485can等多种通信接口，具备完善的远控功能，通过通信可以实现在调度室中通讯控制系统进行数据监控、参数设置、远程控制。
89.一些实施例中，总控制器1通信连接监控装置3，监控装置3检测采煤设备6的工作状态产生设备状态信号后，将设备状态信号传输至总控制器1，总控制器1根据设备状态信号分析采煤设备6的状态；若所述设备状态信号为故障信号，则总控制器1进行故障自诊断以产生诊断结果，便于工作人员分析故障，并依据诊断结果产生相应的控制指令，将控制指令发送至相应的设备控制器2，以控制相应的故障设备，实现了系统的自动化控制和管理。另外，监控装置3还能检测采矿工作面的沿线的全部闭锁状态、扩音电话等设备的状态，任意一个设备的故障不影响其他设备的检测，能检测并显示沿线电缆的全部芯线状态，并定位故障设备以及断线缆断线的位置，便于工作人员及时维修故障设备或断线线缆。总控制器1还设置有显示屏，用于显示检测的数据、设备的状态及故障数据等信息。本实用新型的采煤工作面用通讯控制系统具有现场人员调整维护参数功能，维护人员可以方便的进行运行参数更改，无需厂家派专人修改程序。具备参数u盘导入、导出功能，现场维护方便。具备无线通信功能，能发射、接收无线信号，从而依据无线信号的内容和命令对采煤设备进行相应的控制。
90.一些实施例中，总控制器1和设备控制器2上均设置手动控制模块，包括但不局限于按钮、按键和旋钮中的一种或多种，用于工作人员手动控制。工作人员通过手动控制模块可以手动控制采煤设备、监控装置3和通话装置4等采煤工作面内的设备。
91.实用新型的采煤工作面用通讯控制系统具有以下几种工作模式：
92.远控模式：
93.通讯控制系统接收来自集控系统计算机的起车和停车指令后，自动按顺序起动、运行、联锁与保护、停车全过程的控制和监测方式，此模式通过通信方式控制皮带运行，屏蔽现有故障。此方式下可根据工艺选择运输流程，皮带机启动按逆煤流方向。
94.自动模式：
95.通过总控制器1或设备控制器2的启停旋钮直接控制皮带启停，此时通讯控制系统不受集控系统计算机的遥控，即不接受其控制命令，但仍将各种状态及保护信号传给集控系统计算机；这样集控系统计算机仍可监测该控制器，各种保护及连锁正常投用。
96.(3)检修模式：
97.通过总控制器1的启停旋钮直接控制皮带启停，连锁输入被屏蔽，其它功能同自动模式。
98.(4)手动模式：
99.通过总控制器1的启停旋钮控制皮带启停，电机返回和除急停闭锁外的传感器全部被屏蔽，其它功能同自动模式。
100.综上，本实用新型具有以下优点：
101.(1)通过总控制器控制设备控制器、监控装置和通话装置，体现了通讯控制系统的整体性和可控制性和系统性；
102.(2)通过设备控制器和通话装置直接控制采煤设备，提高了采煤设备的控制效率；也可通过总控制器向设备控制器或通话装置发布控制指令从而控制采煤设备，提高了采煤
设备控制的容错性，为采煤设备的故障处理提供了更多的控制路径，提高了故障处理的安全性；
103.(3)通过监控装置自动监控采煤设备和采煤工作面，提高了发现故障的速度和故障处理效率，配合设备控制器和通话装置依据采煤设备的工作状态来相应控制采煤设备，提高了故障处理的能力和效率，提高了采煤工作面的安全性；
104.(4)通过电源检测模块监控设备的电源，保证每个采煤设备的正常工作，保证采煤工作面的工作效率；
105.(5)通过速度传感器检测带式输送机的皮带速度，并通过设备控制器连接带式输送机的电机来控制带式输送机的皮带速度；并且在带式输送机发生故障时设备控制器可以控制带式输送机的电机停机实现带式输送机的停机，提高了停机控制效率。
106.应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。