今天小编为大家推荐《井下数据传输网络管理论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。摘要：研制带遥控控制的履带行走式带式输送机用自移机尾，以解决综掘机牵拉皮带机尾作业效率低下、存在安全隐患、迈步式自移机尾对巷道工况的适应性差、操作性差的问题。
井下数据传输网络管理论文 篇1：
PLC技术在煤矿生产环节中的应用
摘要：各种成熟的先进技术已广泛应用于煤炭生产的各个环节，不仅提高了煤矿生产效率还降低了生产成本，文章对PLC技术在煤矿生产控制环节的应用作了一定程度的分析和讨论。
关键词：控制；可靠性；集控
1PLC技术特点
①可靠性高、准确性高。到目前为止PLC的可靠性超过任何一种工业控制设备。它采用了输入和输出信号的光电隔离、滤波、电源的屏蔽等技术，所以PLC可以在工业控制现场的恶劣环境中可靠地工作，平均无故障时间可高达5万～10万h以上。
②易学上手、操作简单、编程方便。PLC采用与实际电路接线图非常接近的梯形图,这种图形编程方式易懂易编。从硬件方面来说,无论是接线、配置都极其简单,只用螺丝刀即可进行全部接线工作。通常经工作室编程,模拟调试后,在现场很快就能安装调试成功。
③工作环境适应性强。PLC抗粉尘、抗冲击、抗干扰（温度、电磁、振动、湿度等）,适用于恶劣的工业环境。
④运行维护成本低、拓展升级方便。由于PLC使用的可靠性高、准确性高，工作环境适应性强，所以运行维护成本非常低。在被控单元内容发生变化时（超出现有设备控制容量），还可以通过扩展PLC机架增加模块来解决实际问题而不需要更换原有控制设备。
2PLC在煤矿综采工作面集控设备中的应用
煤矿综采工作面是煤矿的根本，该处机电设备较多，在自动化程度较低的综采工作面，往往是配电开关一对一的控制设备，使顺槽巷道布置较多的机电设备和电缆线路，增加了采煤现场的管理难度，留下了较多的电气隐患。随着PLC集控多回路开关的问世，一些现代化煤矿已经逐步采用这种多回路开关来简化综采工作面的电气控制，可以利用PLC的程序控制功能来实现对综采工作面电气设备的目标控制，一台开关就可以控制6个甚至更多的电气回路，一定程度上整合了设备环节，降低了管理难度，减少了设备隐患故障点,还降低了生产成本。
3整体控制方案
由于矿井运输系统分布点多线广，一般设计以全分布式控制结构（DCS）为主，将整个系统分为井下控制站和综合操作站，综合操作站一般位于地面中央控制室，将控制主站与控制分站以开放式总线网络连接，控制分站与传感器之间根据不同条件设定结构连接，控制分站负责现场设备的数据采集和控制，通过监控可对整个系统的设备进行监视和集中控制；控制主站与上位机之间以总线网络连接。以PLC作为现场主控元件，将多台PLC相连组成数据传输网络，达到不同规模的控制，完成一个系统内多条皮带全过程的监控、监测，连同地面指挥中心站构成一个完整的监控系统。
监控网络实施后，操作员可在中控室终端上监视控制运输皮带的运行过程；对皮带运输的主要环节及相关辅助环节的生产过程进行实时数据采集、传输、处理、显示、记录打印，同时配合工业电视系统进行安全图像监视，以确保人员和设备的安全。
在分布控制结构网络中还要根据监控子系统的功能设置操作员工站和工程师站。操作员工作站的功能有：根据操作人员不同，设定不同的使用权限，各司其职；提供交互式全中文界面的操作平台，对各子系统设备运行状态及参数直观动态显示；根据工艺流程及联锁关系实现各子系统的自动/手动/就地控制；设定各种运行参数；实时监控各子系统设备的运行参数及状态，将参数贮存，将必要的数据上传至数据服务器；实时监视各子系统传感器的当前状态及参数；对各个设备及必要传感器的故障状态实时报警；随时查询打印实时及任意时间段历史趋势和数据报表。
工程师站除具有操作员站的一切功能之外还具有如下功能：根据工艺的调整在线修改控制器程序；将监控系统中有关数据进行转换，进入全矿的信息管理系统中；设置彩色打印机，打印实时彩色画面及趋势图；当某子系统操作员工作站发生故障时，可以通过设定操作员权限将工程师站转换成该子系统的操作员站。
4结语
综上所述，PLC技术在煤矿胶带运输系统中的应用促进了生产发展，提高了劳动生产效率，增加了设备运行的可靠性和经济性。符合高效、节约的发展原则，体现了科学技术在生产力发展中的积极作用。
各种品牌的产品都可通过工业以太网以及协议的转化在同一个以PLC技术为基础的自动化集控系统平台上百花齐放。这种集控技术的应用将推动我国煤炭生产自动化程度更上一个台阶。
参考文献：
[1] 张志.PLC在煤矿生产中应用[J].煤炭技术,2009,(3).
作者：陈慷
井下数据传输网络管理论文 篇2：
煤矿带式输送机用履带自移机尾智能化的设计研究
摘要：研制带遥控控制的履带行走式带式输送机用自移机尾，以解决综掘机牵拉皮带机尾作业效率低下、存在安全隐患、迈步式自移机尾对巷道工况的适应性差、操作性差的问题。研究履带行走式自移机尾，并搭载带式转载机及矿用高效湿式除尘器，响应了国家提出的“机械换人，自动化减人”的要求，在煤矿快速掘进智能化、减员提效、改善掘进工作面作业环境、保障作业人员职业健康和安全文明生产等方面，有重要的社会意义和经济效益。
关键词：煤矿带式输送 履带自移机 智能化 设计
Design and Research on Intelligent Tail of Crawler Self Moving Machine for Coal Mine Belt Conveyor
HUO Wentao YU Hai
（Tangshan KailuanGuanghui Equipment Manufacture Co.， Ltd.， Tangshan， Hebei Province， 063000 China）
design
1煤礦带式输送机用履带自移机智能化控制上存在的问题
1.1配套设备匹配性差
掘进面后配套设备（自移机尾、带式转载机、湿式除尘器等）生产厂家不统一，单个产品设计过程中没有兼顾配套设备的功能、尺寸等，造成设备互换性差、维护困难、使用效果差等问题【1】。
1.2自动化程度低
无现场运行状态采集及逻辑控制设备，各设备控制分散，没有形成大数据，多个设备均分散控制，无运转状态采集，不能实现远程控制、集中控制和智能控制，没有数据传输网络、数据库系统及专家系统。
1.3生产效率低
不能实现智能化控制，操作受人为因素影响较大，生产效率低，操作不规范，存在用人多、人工参与环节多、设备运行效率低等问题。
1.4作业环境差，工人劳动强度高，不能实现本质安全
与国家要求的自动化减人相悖，不能做到少人则安。由于不能通过智能化系统对粉尘等有害物质进行有效控制，不能减轻工人劳动强度，易对工作人员的身心健康造成损害。
1.5监控管理不足
不能实时监控生产全过程，不利于规范化管理。
2煤矿带式输送机用履带自移机智能化控制设计需求分析
2.1液压控制需求
履带行走机构由左右马达回转带动减速器实现履带行走，要求液压驱动部分具备调速功能、可实现根机遥控控制，且液压泵选用工程重载泵，适应履带行走时的液压冲击，液压系统的设计除需满足牵引行走外，需考虑检修、应急调偏等辅助液压回路及相应的执行机构。
2.2电气控制需求
配套隔爆兼本安型可编程控制装置，设计遥控控制和手动控制两种控制模式，可实现对设备的集中控制，行走速度无极调节，配置隔爆型液位传感器、隔爆型液温传感器、隔爆型轴编码器、电机定子埋设PT100热敏电阻等，可实时采集电机温度、油温、油压、行走距离等数据，并实现油温、油位、电机温度的超限报警、闭锁与现场数据显示【2】。
2.3数据上传与上位机显示需求
掘进面数据网络搭建：可编程控制箱内置交换机和本安型无线AP传输模块，通过本安交换机并入井下以太环网，可实现数据、视频信号等以太网传输，无线传输方式相比有线传输方式的可避免设备前移时有线传输方式中传输光缆的束缚。
数据上传与上位机组态：通过数据传输网络，实现掘进工作面粉尘浓度、掘进进尺长度的数据上传、分析、预警【3】。通过加装摄像头，实现进尺同步抓取现场图像并数据上传。
3履带自移机液压和电气控制系统设计
3.1液压控制
履带式自移机尾的液压系统采用目前工程机械用可靠的液压回路——泵控负载敏感控制回路，包括负载敏感泵和负载敏感阀，系统可感受系统压力—量需求，且仅提供所需求的流量和压力。负载敏感控制系统的功率损耗较低，效率远高于常规液压系统。高效率、功率损失小意味着电力的节约及液压系统较低的发热量。液压系统额定压力25/16MPa，
液压系统额定流量（110+20）L/min，油泵排量（75+14）ml/r，油泵电机型号YBK3-225M-4，油泵电机功率为45kW，油泵电机额定电压为660/1140V，油箱容积500L。
水平油缸调偏力：油缸规格125/85-1037，额定压力16MPa，额定调偏力196kN，额定调偏行程1037mm。
支撑油缸支撑力：油缸规格125/85-335，额定压力16MPa，1个支撑油缸支撑力196kN，4个支撑油缸支撑力196kN×4=784kN，支撑油缸闭锁方式为双作用平衡阀，履带离地距离大于200mm。
3.2电气控制
3.2.1隔爆兼本安可编程控制箱
隔爆兼本安可编程控制箱，内置西门子S7-200SMART有线通信技术、光耦/继电器隔离模块、触摸屏、10/100Mbps本安交换机、600M工业级本安规范无线AP主板等，实现泵站电机、除尘装置等设备的智能控制，并实施采集设备运行数据、视频信号等现场显示或上传。控制箱具备多种通信接口，可与集控中心实现RS485、CAN或以太网通信。【4】
高性能的600M工业级本安规范漫游型双频无线AP，该设备射频部分基于MIMO（多进多出）技术，板载5.8G射频模组，采用2T2R的构架，无线频宽支持20/40MHz，物理层带宽300Mbps;外挂2.4G射频模组，采用2T2R的構架，无线频宽支持20/40MHz，物理层带宽300Mbps。双路合并最高可达600M，该设备最大发射功率1000mW（单端500mW），接收灵敏度高达-92dBm，其中5.8G模块支持私有的无线漫游切换协议，具备在线扫描、预连接、智能路径学习功能，可在高速移动环境中提供高带宽无延时的数据漫游服务，漫游切换延迟≤50ms。
3.2.1无线遥控接收器
FWS40（A）矿用隔爆兼本安型车载无线接收器（以下简称无线接收器）是组成无线遥控系统的主要设备之一，防爆标志Exd[ib] I Mb 。使用该无线接收器可以通过无线通信接收遥控发送器发送来的数据包，并且根据功能逻辑进行数字量和PWM的输出【5】。
3.2.3矿用本安型遥控发送器
FYF40（A）矿用本安型遥控发送器，可以实时采集开关和手柄状态，通过无线网络将信息传输给FWS40（A）矿用隔爆兼本安型车载无线接收器。具有实时性强、质量轻、体积小、结构紧凑、接线简单、功耗小、便于安装和使用等特点。FYF40（A）内部有一个高性能的32位微处理器以及所有输入和输出电路，可通过指示灯实时显示遥控器、接收器工作状态，遥控的各项操作指令、无线信号强度、电池电量等【6】。
4 结论
4.1通过可编程控制器，使系统具有智能逻辑控制和安全闭锁功能
可编程控制器，实现履带式自移机尾、湿式除尘装置的智能化集中控制，实现运行状态采集、预警与闭锁保护功能;可编程控制器与车载无线接收器通过485主从站通讯（modbus—RTU），实现故障预警与闭锁、远程逻辑控制;集成RS485、CAN或以太网等多种接口，方便远程监控。
4.2基于有线通信技术，搭建超融合的网络运行环境，实现监控数据上传
搭建掘进面数据无线传输网络，可编程控制箱内置本安型无线AP模块和本安交换机，模块传输速率10/100M自适应，可将可编程控制箱采集的数据、视频信号等信息，通过无线AP模块，以无线射频信号方式传输至井下环网交换机，再通过有线传输方式最终传输至地面监控中心，工作现场的无线传输网络，可解决设备移动时数据传输用线缆的延伸问题。
4.3建立基于安全规程、专家数据的智能控制系统
现场可编程控制箱与地面控制中心，建立符合规程要求的数据库，监测数据与数据库实时对比，实现运行状态的预警、闭锁等功能。
智能化履带行走式自移机尾，并搭载矿用高效湿式除尘器、带式转载机等设备的一体化研发、智能化控制，是我国掘进面后配套设备的首次尝试，响应了国家提出的“机械换人，自动化减人”的要求。建立掘进面数据传输网络，并与井下环网连接，通过现场数据与专家系统数据交互，实现数据显示、报警和智能化控制。实时采集现场全过程视频图像、设备运行状态等数据，对提高生产效率、降低劳动强度和安全生产，助力生产管理的规范化、科学化，有重要的经济效益和社会效益，大大提升煤矿工人形象。
参考文献
[1]董征，王泰华，耿天普.基于机器视觉的矿用带式输送机自动调速系统[J].煤矿机械，2021，42（3）：60-62.
[2]赵玉桃.矿用带式输送机跑偏机理及纠偏系统设计[J].机械工程与自动化，2020（6）：211-212，217.
[3]刘鸿利.基于载荷检测的煤矿带式输送机控制系统[J].工矿自动化，2018，44（10）：81-84.
[4]万首成，申海龙，孙鹏，等.智能型矿用带式输送机自动节能控制系统的应用[J].煤矿机械，2018，39（6）：119-120.
[5]毛清华，毛金根，马宏伟，等.矿用带式输送机智能监测系统研究[J].工矿自动化，2020，46（6）：48-52，58.
[6]徐德超.新型矿用带式输送机托辊分析与研究[D].大连：大连交通大学，2019.
作者：霍文涛 于海
井下数据传输网络管理论文 篇3：
5G技术在“智慧煤矿”场景化应用研究
【摘要】 煤矿智能化是一个系统工程，智能化煤矿必须实现开拓、采掘（剥）、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等全过程的智能化运行，各个环节缺一不可。依托先进的5G技术和边缘计算可打造新一代智能煤矿基础工作环境，随时掌控生产的整个过程，达到实时监控，智能化处置，实现管控一体化。打造从井上到井下、从生产到安全、从效率到赋能的一体化智慧煤矿。
【关键词】 5G技术 智慧矿山 边缘云计算
前言：
中国联通发挥运营商基础设施及平台优势，依托5G网络、MEC平台体系，整合第三方行业应用，打造适合煤炭行业特性需求的设备：基站（井下隔爆兼本安型）、天线和智能行业终端等设备和关键技术;打造云-边-端协同的MEC智能平台，实现煤矿人、机、物、环等全生产要素的智能互联管理;打造煤矿智能化应用：AGV调度、设备远程控制与检测维护、预测性维护、无人驾驶与操控、环境监控预警等，形成智能礦山产业生态。
煤矿行业历来以工作地质条件复杂、环境恶劣、自然灾害多为特点，安全形势严峻。各级监管单位都对煤矿信息化建设提出了具体要求，已投入应用的行业信息化系统超过了三十五种。但是这些系统缺乏统一的规划和集成，大多通过独立设计，独立建设后就投入使用，相互之间数据难以有效的关联和融合。
传统的网络模式和应用运行模式在数据时延、传输速率等各个方面成为矿山智能化的瓶颈，依托电信运营商的5G网络和边缘计算可打造新一代智能矿山基础工作环境，持续完善智能应用体系。
一、新型智能煤矿体系
新型智能矿山体系，首先通过制定统一的信息化系统标准规范，促进现有系统之间相互联系、相互作用、相互约束、相互补充，打造统一的综合管理平台，全面接入安全监控系统、人员定位系统、产量监控系统、视频监控系统、供电控制系统、工作面控制系统以及采、掘、机、运、通、排等各大系统，指导煤矿企业的人、财、物、生产设备等方面的科学运营和管理。
以IPRAN技术结合4G、5G技术升级井上井下煤矿企业基础网络环境。4G实现全覆盖，提供全域通信和无感切换能力。5G部署重点应用场景，实现综采工作面、掘进面等重点工作地点多维数据源回传、控制信息发布。依托云计算和大数据技术，打造边缘云+核心云的智能应用运行管理模式。
边缘云搭载各类应用和分析算法，实现对煤矿工作中具体事件和数据的就近分析，直接掌控各类矿端设备并做出条件反射式的高速、准确反映;核心云搭载智能平台，汇聚收集矿端数据和边缘云分析结果，对整个信息进行数据模型构建和AI能力的训练，不断增强边缘云反映能力，从而提高整个系统的灵活性、运行效率和智能化水平。
在云边协同的系统体系和5G高速网络的支持下，投入更先进、成熟的工业设备，如防爆机器人、高清智能摄像机、高灵敏度传感器、远程控制器等，为不断增加的专业化智能应用提供更全面、有效的数据并及时做出针对性响应，最终实现煤矿生产由各个系统单一的集中控制向全矿井集中控制、自动控制转变，实现一键开机、智能辅助控制，远程操作的功能，最终实现“自动化减人、智能化少人”的目标。
二、5G及IPRAN环网部署
新一代智能矿山基础环境升级已通过实践验证，通过5G和IPRAN光纤宽带网优化井上井下数据传输网络、运用边缘计算技术改造数据运营管理模式、数据采集和分析模式，结合新技术和行业成熟产品制定统一的系统标准体系，使煤矿生产在硬件、软件、数据等方面为全面智能化应用做好准备。
网络是工业互联网体系架构中的基础，为人、机、物全面互联提供基础设施，矿山工作的复杂多样性对网络各个方面都提出了不同的性能要求。
各类控制类业务要求低时延、高可靠的能力;设备监控传感器要求具备承载高密度接入的能力;高清视频类应用要求具备高传输速率的能力。这些要求恰恰符合5G业务低时延（uRLLC）、大连接（mMTC）、高带宽（eMBB）的独特性能。
基于已建设完成的井下网络实测数据，结合矿区井下现场结构，合理确定基站部署距离，实现井下高速网络无缝覆盖。
采用已通过防爆认证的双模基站设备，实现4G/5G同时支持，选择性的开通应用效果。针对常规通信服务区域以4G覆盖为主，对于需要大带宽、低时延应用的工作面、掘进面等场所5G信号覆盖。
三、边缘云MEC平台
基于边缘计算技术建设边缘云+核心云结构，建设智能矿井一片云使计算下沉，在靠近井下终端设备一侧进行数据的采集运算和存储。减少了信息回传的时间，降低了核心网络的数据量，减少网络拥堵。各种传感器设备采集信息直接传给边缘设备，在边缘端进行存储、处理。将处理好的结果和需要进一步判断分析的部分回传给中心云进行进一步运算和展示。
边缘云通过就近部署实现边缘网关、数据预处理、数据治理、数据分流、数据存储、数据可视化、视频图像分析等功能。中心云采用大数据和AI学习技术进行数据处理、分析和模型训练，定期下发训练模型到边缘云，增强边缘实时处理能力，通过不断迭代增强系统全面的分析能力和响应速度。
四、综合应用软件平台
4.1煤矿综合管理平台
以开放和可扩展的操作系统形式向下实现各种感知数据的接入，向上为智能应用子系统开发提供数据综合、时空、可视化、协同设计、业务流程和大数据分析等服务。通过信息世界和物理世界的实时信息融合和控制迭代优化，最终实现矿山万物互联、平台融合、系统联动与智慧运营。煤矿综合管理平台的主要特点及优势包括：
4.2煤炭大数据平台
利用企业云服务的大数据分析能力，从数据上传、数据存储、数据分析整个流程，建立煤矿的运销、物资管理、可视化、综合自动化等信息系统，对这些系统产生的海量数据进行分析和变现。数据在数据仓库统一组织管理的基础上，通过大数据方法进行分析并统一进行展现，从而达到数据开发利用，支持企业生产、管理、运行的目的。
4.3 物联网平台
煤矿企业原有设备及应用建设模式为烟囱式直联架构，若软件开发需要自行构建基础工具、组件和网络服务，生产流程改造大，冗余度较高，端到端运维低效。企业通过建设物联网平台，将平台作为核心控制点和管理节点来守护端到端安全，实现设备可视化管理，即插即用的设备安装，减短减小生产流程改造，最终实现端到端协同运维。
五、5G重点应用场景
重点设备检测及故障预警：
煤矿核心设备故障预判系统通过物联网和组态技术，可以将煤矿核心设备的运行情况进行可视化处理，帮助煤炭企业实时监测设备运行，提前3-6个月预判故障风险以避免非计划停机。用科学的方法指导企业核心设备保养和运维工作，有效解决目前设备检修滞后的问题。通过与智能决策辅助联合，不断优化企业的资产配置、提升采购供应链管理，促进企业转型与智能化升级的可持续发展。
三维矿山应用：
基于GIS、BIM、组态、大数据分析技术，融合地理信息数据，采用虚拟现实手段，将地质模型融入矿山信息系统建设中，实现了从二维到三维、从粗略到精细、从宏观到局部、从自然环境到矿山工程、从信息孤岛到实现数据协同的矿山生产信息数据集成，建立矿山全生命期信息的数字模型。通过各类图层（通信、供电、通风、排水、运输、视频等图层）的叠加展示，在煤矿生产和管理工作中实现一屏展现、动态模拟、可视化预测的一张图功能。
在高性能算法和计算平台的支持下，系统可将二维数据或图纸快速转化成三维图像，直观的提供地质模型可视化、生产管理辅助、三维地质模型剖切、工作面辅助设计、灾害模拟、事故救援指挥、生产资源调度，运行状态监测等应用场景的三维显示效果。
基于NB-IoT的煤矿安全管理：
集人员定位、视频分析、车辆调度、环境检测于一体。井下采集瓦斯浓度、CO浓度、粉尘、风速、温度、顶板压力、液压支架工作状态等的监测设备，可以通过物联网模块将采集的数据实时传送到地面监测中心，这种方式无需通过有线传输，占用井下光纤的宽带资源，而且NB-IOT耗电量小，传输时间长，能保证设备数据持续传输。
智能视频分析：
有针对性的开发一系列匹配煤矿井下生产场景的视频分析算法，利用工业环网、光纤的大容量网、5G無线网结合后的大带宽传输能力，形成高清晰度、多角度、全方位的矿井安全视频采集。运用边缘计算技术对煤矿工作视频智能化分析，实现对皮带运输环节、探放水环节、工作人员活动行为等重点信息的自动识别， 通过分析视频图像，及时发现现场灾害（透水、火光、浓烟、雾、大粉尘、冒顶等）、人员违章、人员违规、人员状态异常等情况，并指导关联系统有效运行，解决目前视频系统单一的事后追忆问题，提高矿井的安全生产水平。
基于NB-IoT的设备资产管理：
设备资产管理系统通过对工业设备加装物联网智能监测模组，利用内置NB-IOT模块，无需借助任何网关设备，即可实现与监测平台进行低功耗、长距离的数据通讯及交互，完成对设备运行状态、位置信息、数据采集的管理，在最终实现对设备的远程控制。
主运系统无人值守：
通过对运载设备的升级改造，皮带沿线覆盖5G网络，沿线设备经过5G化改造（内嵌模组或者加装防爆网关），有效增加数据传输效率，为巡检机器人的应用提供通信基础，从而有效代替人员巡检，同时5G的高可靠和低时延可实现多条皮带的运行联动。高清视频以更高的帧率可以精确识别煤流大小，调整皮带启停和速度，实现智能控制，节约能源。
人工智能和机器人：
将人工智能和机器视觉技术结合，利用边缘计算就近处理的高性能分析能力联动工业集控信号，实现煤矿安全生产管理闭环和机器替代人工作的应用。目前基于边缘计算构建的AGV智能调度系统已趋成熟，可以利用AGV设备自动完成煤矿重复、繁重、危险、爬高等各场景的工作。
六、结论：
通过IPRAN融合5G高速网络远程控制关键生产设备，构建矿山“人、机、物、环”物联网，可实现煤矿工作面生产过程自动化、采煤工艺智能化、工作面管理信息化以及操作的无人化。
通过信息系统实现视频分析、远程控制、自动监控等功能，可大幅提升煤矿的生产效率与安全生产水平，实现对矿山可视化、智能化开采。
作者：解宝新 王俊宏