[發明專利]一種煤礦井下綜合自動化系統

在審

• 申請號: 201810031337.7
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108131165A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 邢金嶺;于宏溪;蒲紹寧;陳旸
• 申請（專利權）人: 青島天信電氣有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G05D27/02
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

1.一種煤礦井下綜合自動化系統，包括自動化本體（1），其特征在于，所述自動化系統本體（1）包括現場設備層（2）、網絡層（3）和應用層（4），所述現場設備層（2）、網絡層（3）和應用層（4）均與自動化系統本體（1）電性連接，所述現場設備層（2）和應用層（4）均與網絡層（3）通過無線連接，所述現場設備層（2）包括相互固定連接的監測裝置（21）、傳輸設備（22）、采礦設備（23）、運輸設備（24）、照明設備（25）、通風設備（26）、溫控設備（27）和濕控設備（28），所述監測裝置（21）包括相互固定連接的防火瓦斯檢測器（211）、一氧化碳監測器（212）、頂板壓力監測器（213）、超聲液位傳感器（214）及投入式液位傳感器（2112）、與電機連接的電機電流傳感器（215）和電機轉子溫度傳感器（216）、與水泵連接的水泵軸承溫度傳感器（217）和水泵出口壓力傳感器（218）、與排水管連接的流量傳感器（219）、與電磁閥和電動閘閥連接的閥門開度傳感器（2110）以及真空傳感器（2111）；所述傳輸設備（22）層用于全面獲取和感知井下系統的靜態數據和動態數據，實現現場動態信息的監測、檢測、采集以及相關設備狀態的有效控制，為所述系統的應用層（4）的構建及系統應用提供重要的數據支撐和數據來源，所述傳輸設備（22）層包括基礎數據采集設備、監測及檢測設備和現場業務處理移動終端，所述傳輸設備（22）采集的數據包括基礎數據、設施監測及檢測數據和業務管理數據；

所述網絡層（3）位于所述系統的中間層，是聯系監控中心與各個現場站點之間的紐帶，可根據實際情況采用有線通訊或無線通訊或兩者結合的方式，通過現有的有線網或無線網網絡，將現場設備層（2）的數據上傳到監控中心，同時將監控中心的指令下發，實現應用層（4）與感知層之間信息雙向傳輸；

所述應用層（4）位于所述系統的最頂層，所述應用層（4）可實現井下資產管理、井下在線監測、井下業務管理以及井下決策分析，包括數據庫及管理控制系統，其通過網絡層（3）接收現場設備層（2）采集到的井下環境和人員信息，管理控制系統負責對數據進行分析處理，同時判斷自動控制條件及報警條件，如果滿足，則通過網絡層（3）向控制報警模塊發送相應的指令，數據庫負責對數據進行存儲；主要實現對現場設備層（2）采集的并通過網絡層（3）傳輸的數據的管理，同時基于數據統計分析方法和井下流體力學、空氣動力學模型進行數據匯總分析和深度挖掘，以指導井下系統的管理與運營維護，并最終形成井下系統的智能化管理。

2.根據權利要求1所述的一種煤礦井下綜合自動化系統，其特征在于，所述現場設備層（2）位于系統的最底層，還包括傳輸設備（22）層組成，用于全面獲取和感知井下系統的靜態數據和動態數據，實現現場動態信息的監測、檢測、采集以及相關設備狀態的有效控制，為所述系統的應用層（4）的構建及系統應用提供重要的數據支撐和數據來源。

3.根據權利要求1所述的一種煤礦井下綜合自動化系統，其特征在于，當井下現場設備層（2）的運行狀態在應用層（4）中判斷為故障時，所述應用層（4）將正常運行模型中的參數傳輸至所述現場設備層（2），所述應用層（4）預設現場設備層（2）的運行參數閾值和關鍵部位閾值；所述應用層（4）根據一段時間內的運行參數和傳感器信號，預測下一段時間內的運行參數和傳感器信號，并將所述預測的運行參數和傳感器信號與運行參數閾值和關鍵部位閾值相比較，從而生成故障預警，所述現場設備層（2）的運行參數包括電機、現場設備結構、傳輸設備（22）、采礦設備（23）、運輸設備（24）、照明設備（25）、通風設備（26）、溫控設備（27）、濕控設備（28）的運行參數，應用層（4）根據運行參數和傳感器信號進行載荷譜分析和應力譜分析、故障模型、壽命預估、預防性維修分析、音頻分析。

4.根據權利要求1所述的一種煤礦井下綜合自動化系統，其特征在于，所述現場設備層（2）還包括主動視頻監控單元，所述主動視頻監控單元將具有多媒體傳感器的物聯網節點部署在井下的重要位置處，通過事件觸發或時間驅動機制主動監測井下失信行為，并通過井下網絡將數據傳輸至井上，對失信行為進行主動監測。