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智能化主煤流系统

解决方案

北京瑞华高科技术有限公司

二零二零年五月

概述

智能化主煤流系统，是指全煤流运输无人值守，采用多重保护机电一体化单机输送带控制技术，通过载荷检测和协同控制实现煤流线无人化的经济协同运行，通过顺煤流启动和根据载荷经济运行策略，降低煤流线运输能耗，同时降低输送带运行损耗。其关键技术包括基于视频AI技术的节能调速优化系统，智能强化综合保护技术及主运输系统智能调整管理。

智能化煤矿顶层设计

智能化主煤流系统建设属于智能化煤矿建设的一项子系统，合理的顶层设计是进行智能化煤矿建设的基础。

智能化系统总体架构

从分层的角度考虑智能化煤矿总体架构可分为感知层、传输层、平台层和应用层。

感知层将会愈加紧密地与设备结合，在传统煤矿安全生产环境及设备运行数据全面感知的基础上，尽量用设备替代人工工作。

传输层汇集多种制式信号并完成各种协议数据的转换处理，为智能化煤矿的各种应用提供一条信息高速通道。可采用骨干网与多种分支网结合的架构，骨干网要保证带宽、速度与冗余，分支网络要确保布置灵活并形成全覆盖，核心在于多制式信号的高速透传。

平台层为各智能化系统提供统一的数据、统一的权限管理、统一的模块化系统拼接管理，实现各智能化系统的通用性与共性服务接口。4D-GIS，是指全面整合三维地质构模、三维数字模型、三维高程模型、三维景观建模，并在生产过程中实时更新、修正形成动态四维模型，与实际空间物理状态保持一致，可随时针对某一变量、特征查询其历史变化特征。煤矿知识图谱逻辑模型（或称数据体系系统）是指能将信息进行有效关联，并能完成更深层次的信息处理、知识发现与运用，主要解决煤矿多源异构数据的统一表达问题、信息智能交互匹配问题、信息实体的进化和更新问题。矿山云图，用于信息的综合、直观展示。

应用层是围绕煤炭开采和煤矿业务开发的各类应用系统，主要包括：智能化主煤流系统、辅助运输系统、人员定位及其衍生系统、智能化主排水系统、智能化主供电系统、智能化主通风系统等六大系统，能真正解决煤矿安全生产问题。

与其他系统逻辑关系

从主煤流系统架构的角度，延续整个智能化煤矿的顶层设计框架，细化各层的组成内容，主煤流系统与其他各子系统的逻辑关系图如下图所示：

子系统分层逻辑关系图

主煤流系统与其他系统的逻辑关系，依据顶层设计，可以分为三个层次：传输层、平台层、应用层。整个过程，接入--存储/分类--分析/综合--逻辑判断--控制，从下到上形成闭环。

1）传输层主要是数据的传输以及数据的下发控制，传输层涉及到的系统包括：大型机电故障诊断系统、工作面设备监测系统、皮带自动化控制系统、皮带秤煤流计量系统，变频器（CST）自动化监测系统、（环境）监测监控系统、皮带保护装置系统等。

2）平台层主要分为两类，一类是存储/分类性质的系统，包括大数据系统以及煤矿知识图谱/数据体系系统；一类是分析/综合应用性质的系统，包括AI视频分析系统、矿山云图、4D-GIS透明地质模型及动态信息系统以及用于整合各个系统服务的系统模块化耦合平台。

3）应用层一方面利用平台提供的数据与服务，进行逻辑判断，处理载煤量的预测，过载判断，逆煤流启动和顺煤流停止，顺煤流启动，变频调速控制，设备故障检测预警处理等。另一方面应用层将功能打包成服务，供综合性系统例如矿山云图、4D-GIS透明地质模型及动态信息系统等集成。

大型机电故障诊断系统

矿上现有大型设备故障诊断系统主机位于井口办公楼三楼运输一队监控室，由天地（常州）自动化公司负责建设，已经将1070头部及主井皮带的各类传感器信息进行了采集汇总，具备对皮带故障进行分析诊断的功能。

对大型设备故障诊断数据进行接入，需要从运输一队就近位于管路队机房的交换机敷设网线至运输一队监控室机房，连接至大型设备故障诊断系统主机。大型设备故障诊断系统的数据存储方式为SQLServer2008，需要对该数据库中的相关设备信息进行读取、解析，并通过服务器SCADA软件以OPC方式发布，供智能化产量均衡预警预控系统所用。

大型设备故障诊断系统数据接入流程图

主煤流天津华宁设备控制

塔山矿主煤流主井和8115胶带机控制系统皮带控制器为天津华宁公司制造，目前该控制系统仅具备对皮带、刮板输送设备的就地启停功能，而实现远程调度指挥设备开停，则需要对华宁KTC101控制器进行改造升级，使其开放通讯接口，采用modbusTCP协议控制。

华宁设备控制数据流程图

主煤流天津贝克设备控制

塔山矿主煤流系统皮带控制器除主井和8115胶带机控制控制系统外均为天津贝克公司制造，目前该控制系统仅具备对皮带、刮板输送设备的就地启停功能，而实现远程调度指挥设备开停，则需要对天津贝克PROMOS控制器进行改造升级，使其开放通讯接口，采用modbusTCP协议控制。

贝克设备控制数据流程图

皮带机保护