基于嵌入式系統(tǒng)的采煤機監(jiān)控系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著人民生活水平的提高和消費結構的升級,能源的需求結構將發(fā)生重要變化,但我國以煤為主的能源結構將在相當長時間內(nèi)不會改變。因此,滿足國民經(jīng)濟當前和長遠發(fā)展對煤炭的需求,是我國能源領域的重大任務。
　　 目前,國外采煤機通過主電纜的先導回路及高壓回路,采用控制芯線的載波信號傳輸與動力線的載波信號傳輸兩種方式,將采煤機的數(shù)據(jù)信息傳送至順槽監(jiān)控箱,從而實現(xiàn)“三機”協(xié)同工作。而國內(nèi)有關煤礦機械研究、設計及制造單位尚未進行相關“三機”協(xié)調(diào)控

2、制研究與應用。因此,為了滿足我國煤炭資源開采及安全生產(chǎn)需求,實現(xiàn)工作面少人化或無人化開采,本文要求將工作面的“三機”設備所有信息傳至順槽,通過放置于順槽的監(jiān)控裝置實現(xiàn)工作面“三機”聯(lián)動,并將所有信息傳至地面調(diào)度中心便于控制與管理。
　　 本論文主要研究基于嵌入式系統(tǒng)的采煤機監(jiān)控系統(tǒng)設計及硬件實現(xiàn)。在對工作面“三機”等設備進行協(xié)調(diào)控制的系統(tǒng)設計的基礎上,針對工作面采煤機與刮板運輸機系統(tǒng)進行數(shù)學建模設計,得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù),由此采用

3、遺傳算法(GA)進行PID控制器參數(shù)優(yōu)化設計。通過Matlab仿真研究,遺傳算法應用于PID參數(shù)優(yōu)化可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)特性,表明了遺傳算法應用于PID控制器參數(shù)整定的可行性和有效性,與傳統(tǒng)的參數(shù)整定方法相比,明顯地改善了控制系統(tǒng)的動態(tài)性能。
　　 采煤機監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn),涉及到采煤機的數(shù)據(jù)信息傳送至順槽的問題。目前,國內(nèi)大型礦井的井下通信網(wǎng)絡已經(jīng)延伸至順槽,但在工作面到順槽這段通信遇到困難,究其原因主要是工作面環(huán)境復雜,粉塵

4、大,潮濕度高,水平及垂直方向起伏多變,而且隨著采煤機不斷的行走割煤,工作面的所有設備在煤巖中不斷向前推進,整個工作面處于運動狀態(tài)。常規(guī)的有線通信、無線通信、光纖通信在工作面應用都具有一些特殊困難。
　　 本文根據(jù)工作面實際情況,進行了無線通訊系統(tǒng)的設計,將采煤機的數(shù)據(jù)傳輸至順槽,為控制系統(tǒng)的實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)基礎。該無線系統(tǒng)的硬件部分,在神木匯森涼水井礦的井下工作面,于我公司的1620采煤機上成功進行了有關試驗。
　　 該監(jiān)控