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面向综采工作面的自动化软件设计与应用

李重重 刘清 刘军锋 冯银辉

李重重,刘清,刘军锋,等. 面向综采工作面的自动化软件设计与应用[J]. 工矿自动化,2023,49(3):124-130.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022080078
引用本文: 李重重,刘清,刘军锋,等. 面向综采工作面的自动化软件设计与应用[J]. 工矿自动化,2023,49(3):124-130.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022080078
LI Zhongzhong, LIU Qing, LIU Junfeng, et al. Automation software design and application for fully mechanized working face[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(3):124-130.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022080078
Citation: LI Zhongzhong, LIU Qing, LIU Junfeng, et al. Automation software design and application for fully mechanized working face[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(3):124-130.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022080078

面向综采工作面的自动化软件设计与应用

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022080078
基金项目: 山东省重大科技创新工程项目(2020CXGC011501)。
详细信息
    作者简介:

    李重重(1986—),男,河北石家庄人,助理研究员,主要从事综采自动化软件设计、智能化无人开采等方面研究工作,E-mail:lzzlizhong@163.com

  • 中图分类号: TD67

Automation software design and application for fully mechanized working face

  • 摘要: 针对综采工作面高效开采需求,以及开采过程中面临的自动化软件产品缺乏,通用的工业组态软件缺乏行业针对性、设备接口协议繁多、对业务场景的适应性不足等问题,提出了一种面向综采工作面的自动化软件设计方案。面向综采工作面的自动化软件包括井下服务端、地面服务端、地面客户端3层架构。井下服务端是整个架构的基础,由驱动层、数据库模块、模型逻辑层、数据可视化层构成。驱动层负责接入适配工作面的各类设备及通信协议,实现与各设备的实时双向通信。数据库模块包括实时数据库和历史数据库,实时数据库为驱动层提供实时读写服务,历史数据库为驱动层提供数据记录服务。针对煤矿开采业务场景构建了综采工作面的数据模型,模型逻辑层用以解决软件缺乏行业针对性和适应性不足的问题。模型逻辑层通过与驱动层交互实现设备数据的实时上传和控制指令的实时下发,为数据可视化提供数据驱动,并且通过加载控制分析组件,完成各类设备的协同控制和数据分析功能。数据可视化层集成了多种数据展示技术,便于对数据进行多维度展示。实际应用效果表明:① 在辅助生产方面,该自动化软件应用后,可以实现对工作面工况信息和设备状态的连续在线实时监测,支持对工作面设备的远程集中控制,将井下需要在各设备附近的多人值守减少至2人在监控中心远程集中监控,有效减少了操作人员数量。② 在提升自动化的高级应用方面,该自动化软件应用后,对各系统数据进行分类融合,实现了多类设备自动化协同控制功能,提升了综采工作面自动化水平。

     

  • 图  1  面向综采工作面的自动化软件架构

    Figure  1.  Automation software architecture of fully mechanized working face

    图  2  驱动层类图

    Figure  2.  Class diagram of driver layer

    图  3  驱动层框架

    Figure  3.  Framework of driver layer

    图  4  数据模型树

    Figure  4.  Data model tree

    图  5  启停控制状态机

    Figure  5.  Start-stop control state machine

    图  6  客户端与服务器端数据同步

    Figure  6.  Data synchronize between client and server

    图  7  数据驱动三维实时可视化

    Figure  7.  Data-driven 3D realtime visualization

    图  8  面向综采工作面的自动化软件部署

    Figure  8.  Automation software deployment of fully mechanized working face

    图  9  自动化软件应用前井下工作人员分布

    Figure  9.  Distribution of underground personnel before automation software application

    图  10  自动化软件应用后井下工作人员分布

    Figure  10.  Distribution of underground personnel after automation software application

  • [1] 李全生. 我国井工煤矿开采技术现状和发展展望[J]. 煤矿开采,2002,7(3):1-5. doi: 10.3969/j.issn.1006-6225.2002.03.001

    LI Quansheng. Present situation of underground coal mining technology and its prospects in China[J]. Coal Mining Technology,2002,7(3):1-5. doi: 10.3969/j.issn.1006-6225.2002.03.001
    [2] 张世龙,张民波,朱仁豪,等. 近5年我国煤矿事故特征分析及防治对策[J]. 煤炭与化工,2021,44(8):101-106,109.

    ZHANG Shilong,ZHANG Minbo,ZHU Renhao,et al. Analysis of the characteristics of China's mine accidents in the past five years and countermeasures for prevention and control[J]. Coal and Chemical Industry,2021,44(8):101-106,109.
    [3] 张胜利,汤家轩,王猛. “双碳”背景下我国煤炭行业发展面临的挑战与机遇[J]. 中国煤炭,2022,48(5):1-5. doi: 10.3969/j.issn.1006-530X.2022.05.001

    ZHANG Shengli,TANG Jiaxuan,WANG Meng. Challenges and opportunities for the development of China's coal industry under the background of carbon peak and carbon neutrality[J]. China Coal,2022,48(5):1-5. doi: 10.3969/j.issn.1006-530X.2022.05.001
    [4] 李浩荡. 减碳背景下煤炭如何直面挑战[N]. 中国煤炭报, 2021-04-01(2).

    LI Haodang. How to face the challenges in the context of carbon reduction[N]. China Coal News, 2021-04-01(2).
    [5] 王国法. 煤矿高效开采工作面成套装备技术创新与发展[J]. 煤炭科学技术,2010,38(1):63-68,106.

    WANG Guofa. Innovation and development of completed set equipment and technology for high efficient coal mining face in underground mine[J]. Coal Science and Technology,2010,38(1):63-68,106.
    [6] 葛世荣,胡而已,裴文良. 煤矿机器人体系及关键技术[J]. 煤炭学报,2020,45(1):455-463.

    GE Shirong,HU Eryi,PEI Wenliang. Classification system and key technology of coal mine robot[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(1):455-463.
    [7] 刘峰,曹文君,张建明,等. 我国煤炭工业科技创新进展及“十四五”发展方向[J]. 煤炭学报,2021,46(1):1-15.

    LIU Feng,CAO Wenjun,ZHANG Jianming,et al. Current technological innovation and development direction of the 14th Five-Year Plan period in China coal industry[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(1):1-15.
    [8] 王峰. 综采无人工作面自动化开采技术研究与应用[J]. 工矿自动化,2015,41(7):5-9.

    WANG Feng. Research and application of automatic mining technology of unmanned fully-mechanized coal mining face[J]. Industry and Mine Automation,2015,41(7):5-9.
    [9] 丁琰. 煤矿安全生产监控与通信技术分析[J]. 矿业装备,2021(4):182-183. doi: 10.3969/j.issn.2095-1418.2021.04.090

    DING Yan. Analysis of safety production monitoring and communication technology in coal mine[J]. Mining Equipment,2021(4):182-183. doi: 10.3969/j.issn.2095-1418.2021.04.090
    [10] 王国法. 煤矿综采自动化成套技术与装备创新和发展[J]. 煤炭科学技术,2013,41(11):1-5,9.

    WANG Guofa. Innovation and development on automatic completed set technology and equipment of fully-mechanized coal mining face[J]. Coal Science and Technology,2013,41(11):1-5,9.
    [11] 任怀伟,赵国瑞,周杰,等. 智能开采装备全位姿测量及虚拟仿真控制技术[J]. 煤炭学报,2020,45(3):956-971.

    REN Huaiwei,ZHAO Guorui,ZHOU Jie,et al. Key technologies of all position and orientation monitoring and virtual simulation and control for smart mining equipment[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(3):956-971.
    [12] 田成金. 可视化远程干预型智能化采煤关键控制技术研究[J]. 煤炭科学技术,2016,44(7):97-102.

    TIAN Chengjin. Study on key control technology of visualized remote interference type intelligent mining[J]. Coal Science and Technology,2016,44(7):97-102.
    [13] 刘清,韩秀琪,徐兰欣,等. 综采工作面采煤机和液压支架协同控制技术[J]. 工矿自动化,2020,46(5):43-48.

    LIU Qing,HAN Xiuqi,XU Lanxin,et al. Cooperrative control technology of shear and hydraulic support on fully-mechanized coal mining face[J]. Industry and Mine Automation,2020,46(5):43-48.
    [14] 路正雄,郭卫,张帆,等. 基于数据驱动的综采装备协同控制系统架构及关键技术[J]. 煤炭科学技术,2020,48(7):195-205.

    LU Zhengxiong,GUO Wei,ZHANG Fan,et al. Collaborative control system architecture and key technologies of fully-mechanized mining equipment based on data drive[J]. Coal Science and Technology,2020,48(7):195-205.
    [15] 李首滨,李森,张守祥,等. 综采工作面智能感知与智能控制关键技术与应用[J]. 煤炭科学技术,2021,49(4):28-39.

    LI Shoubin,LI Sen,ZHANG Shouxiang,et al. Key technology and application of intelligent perception and intelligent control in fully mechanized mining face[J]. Coal Science and Technology,2021,49(4):28-39.
    [16] 黄曾华. 综采装备单机智能化向智能协同模式转型的探索研究[J]. 煤炭科学技术,2021,49(4):169-175.

    HUANG Zenghua. Exploration and research on transformation from intelligent single machine equipment to intelligent synergy in coal mine[J]. Coal Science and Technology,2021,49(4):169-175.
    [17] 葛世荣,郝雪弟,田凯,等. 采煤机自主导航截割原理及关键技术[J]. 煤炭学报,2021,46(3):774-788. doi: 10.13225/j.cnki.jccs.yt21.0114

    GE Shirong,HAO Xuedi,TIAN Kai,et al. Principle and key technology of autonomous navigation cutting for deep coal seam[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(3):774-788. doi: 10.13225/j.cnki.jccs.yt21.0114
    [18] 冯银辉,黄曾华,李昊. 互联网+综采自动化专家决策平台设计与应用[J]. 煤炭科学技术,2016,44(7):73-79.

    FENG Yinhui,HUANG Zenghua,LI Hao. Design and application of internet plus experts decision making platform to fully-mechanized mining automation[J]. Coal Science and Technology,2016,44(7):73-79.
    [19] 杜毅博,赵国瑞,巩师鑫. 智能化煤矿大数据平台架构及数据处理关键技术研究[J]. 煤炭科学技术,2020,48(7):177-185.

    DU Yibo,ZHAO Guorui,GONG Shixin. Study on big data platform architecture of intelligent coal mine and key technologies of data processing[J]. Coal Science and Technology,2020,48(7):177-185.
    [20] 葛世荣,张帆,王世博,等. 数字孪生智采工作面技术架构研究[J]. 煤炭学报,2020,45(6):1925-1936. doi: 10.13225/j.cnki.jccs.ZN20.0327

    GE Shirong,ZHNAG Fan,WANG Shibo,et al. Digital twin for smart coal mining workface:technological frame and construction[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(6):1925-1936. doi: 10.13225/j.cnki.jccs.ZN20.0327
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-29
  • 修回日期:  2023-02-25
  • 网络出版日期:  2022-10-12

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