1煤矿智能化综采工作面系统的概述
智能化综采工作面系统是一套具备智能化、自动化、无人化技术等集成的生产工作系统，进行采煤作业的自动化控制、远程遥控以及安全预控。通过采煤机记忆截割调节控制，采煤机、支架电液控制、运输系统的整体协调控制技术，实现设备的就地/集中/远程三级网络管理，系统能够根据运输系统负荷的大小，自动调控采煤机的生产能力；通过无线网络覆盖，实现移动设备采煤机在工作面环境下的可靠通讯，视频、语音、数据三网合一，解决整个作业面的通讯瓶颈，割煤过程视频自动跟踪监控；根据设备之间传感器的物联网技术，实现相关设备的姿态识别，故障提前预警，实现工作面协调、安全、可靠的生产。
2智能化综采工作面系统设计研究
2.1综合智能化控制系统
具体要求：1）实现对采煤机控制系统、网络通信控制系统、集成供液系统、运输控制系统、语音通讯系统等的集成，应具有在监控中心对综采工作面所有设备的监控功能，监控功能包括设备控制模式、运行状态、通讯状态及主要运行参数。2）工作面自动化控制系统检修或出现故障时，各子系统应互不影响，且能单独开机。3）具有实时通讯检测功能，设置检测及校验，当通讯失败或是校验出错的情况下，单机设备保护锁定，不能启动及操作（就地模式除外）。4）具有一键启停功能，实现对综采工作面泵站、采煤机、破碎机、转载机、刮板输送机、液压支架的一键顺序启停。5）一键启动前，应具有对采煤机、刮板输送机、带式输送机的视频安全确认功能。6）宜通过电液控制系统实现转载机、带式输送机自移机尾和工作面端头支架的自移联动控制功能。7）具备就地操作、遥控控制、远程自动控制模式，并实现几种模式互锁；在就地模式下，不应遥控控制；在遥控模式下，不应远程自动控制；但遥控、远程自动控制模式下均允许就地控制。8）具有设备启动语音预警功能，具有设备启动语音预警功能，设备送电及启动前均发出预警信号；液压支架动作前应有声光报警。9）具有设备运行参数的临界值报警和保护功能，并及时提示系统操作员。10）具有采煤机位置限制功能，在液压支架自动跟机时限制采煤机位置跳变，当位置跳变大于设定值时液压支架能立即停止自动跟机功能，同时可在两端头设置位置临界，限制采煤机行走范围。11）具有密码权限控制功能，未经授权的用户无法进行远程控制。12）具有疲劳提醒功能，当操作台处于无人值守时，系统自动报警，到达设定时间后，将自动停机保护。13）应具有可靠的闭锁保护功能，防止人为误操作。
2.2采煤机控制系统
具体要求：1）在远程遥控模式下，应具有通讯安全检测功能，在通讯失效时，自动进入安全停机状态。2）具有采煤机运行工况数据监测和显示功能，监测及显示内容包括：启停状态、通电状态、通讯状态，各电机的电压、电流、功率，左右截割和牵引电机温度，牵引方向、速度，变频器冷却水流量、压力，油箱温度，左右滚筒采高或卧底量，采煤机在工作面位置，各种故障显示及存储等，并能分各部件显示。3）具有采煤机远程控制功能，主要包括：采煤机滚筒升、降、左牵、右牵、加速、减速以及急停等功能。4）应具有全工作面自动记忆截割功能。5）具备三角煤区域机架协同控制功能。6）应具备故障自诊断功能，并实时显示故障信息、各项保护运行状态。7）应具备故障报警及设备启动语音预警功能。
2.3液压支架电液控制系统
具体要求：1）具备数据实时监测、上传、显示功能，显示内容主要包括通讯状态、架号、压力、倾角、行程、电磁阀动作状态等。2）具有液压支架远程快捷控制功能，主要包括：单架或成组推溜、降架、拉架、升架，液压支架跟机自动化控制启停。3）具有全工作面自动跟机功能，可以远程开启或关闭跟机自动化功能，具备跟机运行参数配置功能。4）具备三角煤区域机架协同控制功能。5）具有压力监测，自动补压功能。6）具备故障自诊断功能，并实时显示故障信息。7）能够依据刮板输送机的负荷大小，自动调整推溜范围、次数。8）具有防止采煤机滚筒与护帮板相互干扰功能。
2.4超前支架电液控制系统
具体要求：1）实现数据实时监测、上传、显示功能，显示内容包括超前液压支架通讯状态、架号、立柱压力、电磁阀动作状态等参数。2）具备就地、遥控、远程控制功能，实现单架控制、成组控制和自动化控制。3）具备故障自诊断功能，并实时显示故障信息。4）具备动作预警功能。5）具有远程急停、闭锁控制功能。
2.5集成方案分析
智能化综采工作面系统是以智能控制为中心，同时将采煤机控制系统、支架电液控制系统、泵站控制系统、工作面三机通信控制系统、运输控制系统以及供电控制系统相结合，实现对在智能综采工作面上对这些系统进行集中管理控制。这种综合的系统通过在地面的调度中心，建立相应的智能综采工作面测控工作平台，能够实时对设备状态进行监测、分析运行数据、诊断存在问题及故障报警。
1）在支架电液控制系统的基础上，可通过添加各种传感器来获得液压支架智能控制系统。液压支架智能控制系统可以通过多种智能设备，实时的对各种数据进行智能化的监控和处理。2）通过工作面的视频系统，采煤机智能控制系统可以跟踪和定位采煤机的工作状态，并可通过工作台的远程操控对采煤机的工作状态进行干预和控制，同时在采煤机的具体操作需要人工干预时，人员可及时采取措施。这种智能操作系统要求采煤机具有更加成熟和强大的功能，如参数检测功能、传感和控制功能、主动采煤机与运输系统状态自动协调功能等。3）刮板输送机智能控制系统是综合利用工作面刮板输送机、转载机、破碎机等机械的在线监测和集中控制系统。具备各种复杂功能如高速电机、“三机”启停和软启动集成控制。4）泵站智能控制系统配备各种传感器，对泵站进行预警和保护，并具有电控液压等功能，可以实现乳化液泵站的空载启停，使系统压力波动最小化，并采用智能控制系统，使系统瞬时流体供应最大化。
3结语
综采工作面是现代化煤矿生产的主要环节，是煤矿生产中设备最多、环境最恶劣、工作最复杂的系统，直接关系到矿井的生产效益。目前，煤矿智能化综采工作面系统在实际应用过程中存在一些不足，未来仍需要不断的进步和发展。今后，我们需要致力于研发煤矿核心技术，通过智能化技术建立安全可靠的生产系统，将煤矿工人从危险、恶劣的环境中解放出来，提高煤矿开采效率及质量水平。
参考文献
[1]张富强.刍议煤矿机械工程智能化展望以及应用[J].南方农机,2020,51(05）.
[2]黄乐亭，黄曾华，张科学.大采高综采智能化工作面开采关键技术研究[J].煤矿开采，2016.21（02）.
[3]谢嘉成,王学文,杨兆建.基于数字孪生的综采工作面生产系统设计与运行模式[J].计算机集成制造系统,2019,25(6）.
[4]韩菲娟,任芳,谢嘉成,等.综采工作面三机虚拟仿真系统设计及关键技术研究[J].机械设计与制造,2019,(8）.
[5]张勇.综采工作面刮板输送机智能化监控系统设计[J].煤,2018,27(6）.