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摘要：现阶段，世界科学技术的发展日新月异，我国科学技术水平也在不断向上提升，煤矿行业正处于“产能过剩、市场衰弱”的阶段，面对高压下的生产成本控制和管理，煤矿井下的采倔工作面也已经向综合机械化、信息化、智能化方向发展，其应用的设备也越来越先进，这也就直接提升了煤矿企业自身的生产能力，节约了后期运营维护成本，节省了井下安装空间及安装时间，提高生产效率。同时，随着更多先进技术设备的运用，通过遥控、视频等多个系统的协调配合，促成多个岗位的合并，可以减少更多的额现场作业人员，直至逐步实现无人化生产，从而既可以达到减员增效的目的，也避免作业人员长时间处于井下施工的环境中，减小对人员的危害，维护作业人员安全及健康。因此，实现掘进工作面的自动化生产为打造智慧化矿山累积了大量的经验，它具有很重要的意义。
关键词：产品设计 功能及水平 产品效益
1、现状分析
目前，国内很多大型煤矿井下在综采工作面都已经运用了集控系统，实现了减员增效、降低工人劳动强度的目的，但在掘进工作面，虽然很多大型煤矿已经对掘进工作面馈电开关、胶带机、移动变电站以及风机开关等均已实现数据上传功能，但均未完全实现集中控制和联动控制，工作面无法对掘进设备的运行状态、异常报警及时掌握。具体表现为：
1）工作面各设备控制系统的通讯协议和接口形式不统一，与各设备间通讯不稳定、延时大;
2）各厂家的设备独立工作，没有从工作面系统的角度做整体优化，控制逻辑繁琐、效率不高;
3）控制层级多。控制系统架构复杂，控制设备种类多、数量多，功能上有重叠、重复，导致整体成本高，接线复杂，故障点多;
4）视频系统可靠性低，画面传输延时大，有卡顿;
5）有些技术概念超前，但成本过高，对环境条件要求高，不适应井下环境，无法达到预期效果，不但不能减员增效，还会提高系统成本、增加工作量、降低生产效率，导致工人产生抵触情绪，严重制约了新技术的推广。
尽管存在上述问题，但技术始终是第一生产力，进步的趋势无法改变。为了更好的实现自动化，并发展智能化、智慧化，需要搭建掘进工作面集中控制平台，利用有线或无线网络实现掘进设备、胶带机、局部通风机、供电系统、排水系统、视频监控系统等的集中监控，实现掘进工作面设备的统一集中控制。
2、产品组成设计
掘进工作面集中控制系统采用工业DCS架构，集中管理，分散控制，可实现所有设备的集中控制，数据实时上传，异常报警及时掌握。在提高自动化水平、提高集成度的同时，提高系统可靠性。
掘进工作面集控系统由如下子系统组成：组合馈电、数据管理、集中控制、视频监视等子系统。
2.1 连掘面转载点集控中心
设备控制：整合连掘面转载点的单体馈电开关，为掘锚机（或掘进机+锚杆机）、梭车、转载机、破碎机、照明、水泵供电、集控、远控，连锁、互锁、及馈电保护;集成了皮带综保的功能，实现皮带机控制与保护;
数据传输：用于连掘工作面设备的数据采集、存储、分析、统计。
2.2 视频监视系统
视频监视系统实现皮带沿线、关键点视频监视，减少人员巡视;
2.3 集控室
由多台计算机显示器等组成，显示各设备状态及实时视频画面;
2.4 遥控器
连掘面集中控制系统可根据需要配置系统专用的按键式遥控器：操作人员可以在集控室监控室附近50米的范围内遥控操作集控系统中的主要设备。
3、主要特点
掘进工作面集中控制系统主要特点如下：
1）系统为两层架构：管理控制层+感知/执行层，控制层级少，响应速度快，可靠性高;
2）精简、合并设备，简化系统，可降低系统成本，提高系统整体可靠性和效率;
3）精简、合并岗位，降低劳动强度、改善劳动环境、提高人均效率。
4）子系统双总线相互校验、冗余;
5）成熟的平台，降低技术风险;
6）全局数字化总线控制、接插电缆连接，电缆减少90%;
7）Wifi无线接入，可通过智能终端访问系统数据，并可根据权限遥控不同设备;
8）采用标准、开放的通信协议;
9）可在智能终端观察集控系统数据，并遥控设备;
4、主要功能
系统可以实现以下功能：
1）连掘工作面集中控制系统通过对工作面通信系统、皮带保护主机与多路馈电开关集成为一体，系统数据实时采集，实现对各个系统工作状态实时监测，具有掘进设备运行状态显示、远程诊断和控制功能，让井下工作人员实时掌握各个系统的工作状态;
2）从机尾控制整条皮带，机头不需要专门的操作工，实现多岗合一，皮带沿线关键点布置摄像机，减少巡检;
3）对设备具有过压、欠压、过载、过流、短路等状态的实时监测保护作用。同时，还可以对开/关机累计时間等数据进行记录，这样更加方便远程遥控工作的展开。
4）集控系统具有数据传输、存储功能;具备故障显示和记录功能，在系统出现故障时，完善的故障信息能帮助维修人员能快速定位问题并解决，极大提高生产效率。
5）实现局部通风机运行状态远程监测、风机远程切换、风机供电设备远程停送电等功能;
6）配有本安声光报警器，在停风、停电等紧急情况下可声光报警;
7）实现掘进系统的工业视频的接入显示;
8）实现人员接近系统与掘进设备影像接入显示与预警功能。
6、达到的技术水平
建成智能、安全、高效的煤矿自动化、智能化系统，可以实现煤矿井下设备的高度集中化、智能化，达到减人增效的目的。
掘进面集中控制系统从根本上解决了现有设备无法接入生产控制系统的问题，利用有线或无线网络实现掘进设备、胶带机、局部通风机、供电系统、排水系统、视频监控系统等的集中监控，实现掘进工作面设备的统一集中控制。
7、经济社会效益
掘进面集中控制系统， 是在总结市场现有个工作面集控系统的基础上，根据掘进面的实际情况研发的，通过技术创新、管理创新和体制机制创新全面提升煤矿智能化开采水平，有效实现集中管理、集中控制，进而减少用人数量，实现少人化、无人化生产，从而达到“设备集成化、智能化、减人员、增效益”的理念，降低安装维护时间和成本，提高生产效率。
8、结语
当前，新一轮科技革命和产业变革正在加速拓展，智能化已经成为我国经济社会创新发展的不竭动力，煤矿智能化就是煤炭行业的工业互联网，推进煤炭产业与智能化技术深度融合，加快煤矿智能化建设已刻不容缓，我们必须充分认识其重大意义，推进煤矿智能化建设不仅保障了生产效率和安全效益，而且极大提升了生产安全系数和员工幸福指数，让员工更多更好地共享企业改革发展成果，扭转了煤炭企业传统发展面貌，塑造了良好的社会形象。
关键词：产品设计 功能及水平 产品效益
1、现状分析
目前，国内很多大型煤矿井下在综采工作面都已经运用了集控系统，实现了减员增效、降低工人劳动强度的目的，但在掘进工作面，虽然很多大型煤矿已经对掘进工作面馈电开关、胶带机、移动变电站以及风机开关等均已实现数据上传功能，但均未完全实现集中控制和联动控制，工作面无法对掘进设备的运行状态、异常报警及时掌握。具体表现为：
1）工作面各设备控制系统的通讯协议和接口形式不统一，与各设备间通讯不稳定、延时大;
2）各厂家的设备独立工作，没有从工作面系统的角度做整体优化，控制逻辑繁琐、效率不高;
3）控制层级多。控制系统架构复杂，控制设备种类多、数量多，功能上有重叠、重复，导致整体成本高，接线复杂，故障点多;
4）视频系统可靠性低，画面传输延时大，有卡顿;
5）有些技术概念超前，但成本过高，对环境条件要求高，不适应井下环境，无法达到预期效果，不但不能减员增效，还会提高系统成本、增加工作量、降低生产效率，导致工人产生抵触情绪，严重制约了新技术的推广。
尽管存在上述问题，但技术始终是第一生产力，进步的趋势无法改变。为了更好的实现自动化，并发展智能化、智慧化，需要搭建掘进工作面集中控制平台，利用有线或无线网络实现掘进设备、胶带机、局部通风机、供电系统、排水系统、视频监控系统等的集中监控，实现掘进工作面设备的统一集中控制。
2、产品组成设计
掘进工作面集中控制系统采用工业DCS架构，集中管理，分散控制，可实现所有设备的集中控制，数据实时上传，异常报警及时掌握。在提高自动化水平、提高集成度的同时，提高系统可靠性。
掘进工作面集控系统由如下子系统组成：组合馈电、数据管理、集中控制、视频监视等子系统。
2.1 连掘面转载点集控中心
设备控制：整合连掘面转载点的单体馈电开关，为掘锚机（或掘进机+锚杆机）、梭车、转载机、破碎机、照明、水泵供电、集控、远控，连锁、互锁、及馈电保护;集成了皮带综保的功能，实现皮带机控制与保护;
数据传输：用于连掘工作面设备的数据采集、存储、分析、统计。
2.2 视频监视系统
视频监视系统实现皮带沿线、关键点视频监视，减少人员巡视;
2.3 集控室
由多台计算机显示器等组成，显示各设备状态及实时视频画面;
2.4 遥控器
连掘面集中控制系统可根据需要配置系统专用的按键式遥控器：操作人员可以在集控室监控室附近50米的范围内遥控操作集控系统中的主要设备。
3、主要特点
掘进工作面集中控制系统主要特点如下：
1）系统为两层架构：管理控制层+感知/执行层，控制层级少，响应速度快，可靠性高;
2）精简、合并设备，简化系统，可降低系统成本，提高系统整体可靠性和效率;
3）精简、合并岗位，降低劳动强度、改善劳动环境、提高人均效率。
4）子系统双总线相互校验、冗余;
5）成熟的平台，降低技术风险;
6）全局数字化总线控制、接插电缆连接，电缆减少90%;
7）Wifi无线接入，可通过智能终端访问系统数据，并可根据权限遥控不同设备;
8）采用标准、开放的通信协议;
9）可在智能终端观察集控系统数据，并遥控设备;
4、主要功能
系统可以实现以下功能：
1）连掘工作面集中控制系统通过对工作面通信系统、皮带保护主机与多路馈电开关集成为一体，系统数据实时采集，实现对各个系统工作状态实时监测，具有掘进设备运行状态显示、远程诊断和控制功能，让井下工作人员实时掌握各个系统的工作状态;
2）从机尾控制整条皮带，机头不需要专门的操作工，实现多岗合一，皮带沿线关键点布置摄像机，减少巡检;
3）对设备具有过压、欠压、过载、过流、短路等状态的实时监测保护作用。同时，还可以对开/关机累计时間等数据进行记录，这样更加方便远程遥控工作的展开。
4）集控系统具有数据传输、存储功能;具备故障显示和记录功能，在系统出现故障时，完善的故障信息能帮助维修人员能快速定位问题并解决，极大提高生产效率。
5）实现局部通风机运行状态远程监测、风机远程切换、风机供电设备远程停送电等功能;
6）配有本安声光报警器，在停风、停电等紧急情况下可声光报警;
7）实现掘进系统的工业视频的接入显示;
8）实现人员接近系统与掘进设备影像接入显示与预警功能。
6、达到的技术水平
建成智能、安全、高效的煤矿自动化、智能化系统，可以实现煤矿井下设备的高度集中化、智能化，达到减人增效的目的。
掘进面集中控制系统从根本上解决了现有设备无法接入生产控制系统的问题，利用有线或无线网络实现掘进设备、胶带机、局部通风机、供电系统、排水系统、视频监控系统等的集中监控，实现掘进工作面设备的统一集中控制。
7、经济社会效益
掘进面集中控制系统， 是在总结市场现有个工作面集控系统的基础上，根据掘进面的实际情况研发的，通过技术创新、管理创新和体制机制创新全面提升煤矿智能化开采水平，有效实现集中管理、集中控制，进而减少用人数量，实现少人化、无人化生产，从而达到“设备集成化、智能化、减人员、增效益”的理念，降低安装维护时间和成本，提高生产效率。
8、结语
当前，新一轮科技革命和产业变革正在加速拓展，智能化已经成为我国经济社会创新发展的不竭动力，煤矿智能化就是煤炭行业的工业互联网，推进煤炭产业与智能化技术深度融合，加快煤矿智能化建设已刻不容缓，我们必须充分认识其重大意义，推进煤矿智能化建设不仅保障了生产效率和安全效益，而且极大提升了生产安全系数和员工幸福指数，让员工更多更好地共享企业改革发展成果，扭转了煤炭企业传统发展面貌，塑造了良好的社会形象。