罗建平

摘 要：工作面監控中心的设计与应用有助于实现井下开采的无人化、自动化，做到对井下工作面生产全过程的动态监控，推动井下综采作业的开展朝着自动化、智能化的方向持续发展。本文以自动化监控中心设计的分析为切入点，进一步提出自动化监控中心在实践综采工作面生产作业中的应用。

关键词：自动化;监控中心;应用

自动化开采作业已然成为我国采矿事业发展的必然趋势，并且当前国内外对自动化技术在综采工作面中的应用已经加大研究力度。但是相较于国外发达国家，我国在自动监控中心方面的研究与应用相对滞后。鉴于此，需立足于国内外自动化监控中心的发展与应用进行分析，集成姿态定位、视频图像处理、传感、计算机等技术的应用，进行自动化综采工作面监控中心的研制与应用，以此为自动化综采作业的开展提供安全保障。

1 监控中心组成

作为采矿自动控制系统中的核心组成，监控中心担当着“大脑”的角色，涉及到对综采工作面海量数据信息的收集、分析以及处理。为确保监控中心功能的科学划分，采用模块化设计，具体组成包括网络交换机、显示器、隔爆计算机、控制台等。依据对综采工作面实际情况的分析，进行架构中心主体的架设，主体采用长方体钢架构，设置时按照功能需求区分成设备舱、操作舱，操作舱内设置显示器、控制台等设备，按照人机工程学进行合理布置;设备舱布设隔爆计算机、交换机等设备，操作舱内预留2～3人的操作空间，具体监控中心结构如图一所示[1]。

2 监控中心具体设计

2.1 隔爆计算机设计

隔爆计算机的设置需做到对显示器集中布置，具体设计中，需进行主板电路与显示屏的分离设置，显示屏采用低耗技术，并采用隔爆方式进行主板的设置，尽可能减少计算机的质量与外形尺寸面积（如图2）。针对隔爆计算机不同构件的设计，具体为：①主板选型。以及对主板运行环境的分析，选用AMD的Fusion APU主板，具有性能强、稳定性强等优势，该主板可支持DX11图形的运行，并为监控中心进行高清视频的呈现提供保证[2];②隔离模块设计。依据相关标准要求的分析，进行隔爆主机接口的本安化设计。分析其设计原理，主要是利用电气隔离耦合的方式进行隔爆电路信号的隔离，确保隔爆电路的能量被有效限制在隔爆腔内;③不间断电源设计。若监控中心运行期间出现掉电、断电现象，极易影响到监控中心作用的发挥，甚至造成系统资源、文件的大量损坏。对此，需重视对电源进行掉电保护功能的设计，将锂电池设置于12V后端，当系统发生掉电现象时，锂电池会当做备用电源维持正常供电。

2.2 系统软件架构

监控中心软件架构囊括驱动层、数据层以及数据可视化层（如图3）。①系统中驱动层、数据可视化以及实时数据共同组成地下部分，虽三层之间可实现灵活部署，但是各层之间呈现出相互独立的状态;②实时数据层是软件系统架构中的核心组成，具体功能体现为：a、依托于驱动层进行现场设备的连接与通信;b、为数据可视化构建完善的设备模型数据;c、进行数据的实时采集与记录;d、数据可视化。可在工作面任意一台计算机进行独立服务的部署，操作人员可依托于CS模式进行人机交互操作。

2.3 数据库设计

在综采设备建模中采用面对对象建模技术，以此为基础构建数据库。运行期间对监控对象利用关系数据库进行历史数据的存储，具体体现为：①设备及其功能建模采用面向对象数据库模型;②进行SQL数据存储系统的研发，并进行关系数据库的转化。

2.4 通信设计

采用统一控制接口进行系统软件连接，可以在保证各软件稳定连接的前提下，实现第三方设备的灵活接入[3]。通过对通信链路层与协议解析进行抽象，实现对串口、UDP、TCP等链路通道组建的提供，确保通信数据可以在各个链路中有效获取。同时，该监控中心通信设计囊括S7-300等常规协议规约，为监控中心进行综采设备的远程监控提供支撑。

3 监控中心在综采工作面中的具体应用

将该监控中心应用于某矿业集团工作面中，具体应用情况体现如下：

3.1 工作面概况分析

该工作面走向长度约为230m，运输巷、回风巷均呈现为矩形断面，长与高分别为4.5m、2.8m。该工作面设备采用包括：液压支架为ZY6800型号，高度约为1.15～2.40m;采煤机选用MG×200型号，功率为2×200kW;刮板输送机选用SGZ800型号，输送产量为100t/h。

3.2 应用效果

综采工作面进行自动化监控中心的布设，采煤机作业的开展受到计算机控制;具体作业期间依托于计算机控制进行记忆截割，并以相关工艺程序为基准，进行采煤机的自动化运行;监控中心可实现对采矿设备状态信息、运行环境、机身画面的高清显示，帮助管理人员进行综采情况的全面掌握，并做到在开采作业期间进行采煤机设备运行的随时干预;进行液压支架远程控制，以及对监控画面的分析，对液压支架移动进行远程控制，并做到对刮板输送机降架、升架等操作的远程控制;监控中心的画面监控覆盖整个工作面，视频信号共28路，摄像头设备的设置间隔为每6个支架设置一个，达到自动化、动态化、实时化监控综采工作面的目的。

4 结束语

煤矿综采作业的开展，依托于自动监控中心的布设，可以在远程控制采矿设备运行的同时，达到综采工作面实际情况全面掌握的目的。所以，进行自动监控中心的设计与应用，可以为煤矿综采自动化、智能化的发展提供基础支撑。

参考文献：

[1]姜文峰.自动化综采工作面监控中心的研制及应用[C]//煤炭科技创新高峰论坛，2014.

[2]过秉坤，王京涛，赵松.综采工作面远程智能监控系统的研究[C]//全国煤矿自动化与信息化学术会议暨中国煤矿信息化与自动化高层论坛.

[3]闫孝妲，付华，刘南，等.综采自动化监控系统设计与实现[J].仪表技术与传感器，2011（10）：73-75.