一、項目背景
煤礦主運輸系統常由多臺帶式輸送機組成，擔負著原煤運輸的重要任務，多臺帶式輸送機一般采用逆起順停的啟停方式。因系統運輸距離長，轉接膠帶數量多，逆煤流啟動過程中，造成前級多部設備長時間空載運行，當皮帶上煤量較少，皮帶正常運行，使系統電能浪費嚴重、啟動時間較長等問題。
二、功能簡介
1. 系統優化
針對帶式輸送機逆煤流啟動時，皮帶空載運行時間長，電能浪費多的問題，研發本系統，以優化生產工藝、降低生產成本、提高效能，達到煤量平衡。切實解決長距離皮帶運輸中，系統整體啟動時間較長、啟動時多部設備長期空載運行、煤量少皮帶正常運行的問題。
2. 實現功能
(1)實現主煤流系統就地、集中控制，崗位無人值守。
(2)根據煤流情況，實現順逆煤流自適應啟、停機。
(3)根據皮帶機尾安裝煤量檢測儀，自動控制帶速，實現煤流平衡。
(4)防止人員乘坐皮帶功能，自動停機。
(5) 具有系統自檢功能，實現機頭、機尾、轉載點及轉動部位視頻監控。
(6)膠帶鋼絲繩在線監測、激光縱撕保護自動停機功能。
(7)具有煤倉煤位與皮帶運行閉鎖功能，實時顯示煤倉煤位，自動控制給煤機與上級皮帶啟停。
三、工作原理
在除最前級皮帶機外的各部皮帶機上安裝三個有煤監測點，各有煤監測點的實時數據傳到主系統控制器。三個有煤監測點作用：1#監測點監測到煤流，啟動上級皮帶;2#監測點監測到有煤，檢查上級皮帶是否啟動，如已啟動則正常運行，如未啟動，則停本級皮帶;3#監測點在系統啟動初期監測2#與3#監測點之間是否有煤，如果有煤，本級皮帶停車，上級皮帶啟動，啟動完成后，本級皮帶自動啟動，防止堆煤。
1. 有煤監測點設置
順煤流系統啟動前先對所有輔助設備進行檢測，所有輔助設備正常后，方可正常啟動，否則處理故障之后啟動。順煤流系統從最后一級皮帶開始啟動，系統啟動前，對所有有煤監測點進行檢測，任一皮帶任一監測點檢測到有煤時，當系統啟動至本級皮帶時，本級皮帶不啟動，自動啟動上級皮帶，上級皮帶啟動完成后，啟動本級皮帶，本級之前皮帶順煤流啟動，本級之后皮帶逆煤流啟動。
2. 邏輯關系
3個檢測點邏輯關系如下：為保證皮帶順、逆煤流安全可靠啟動運行，三個有煤監測點設置時間互鎖與順序互鎖， 防止任一檢測點失靈，前級皮帶未開機造成皮帶堆煤。即：根據實際檢測點安裝位置及帶速，確定皮帶由1#檢測點運行至2#檢測點，2#檢測點運行至3#檢測點時間，如果檢測點動作時間差小于相應時間，則認為檢測點之間有煤，不能安全、可靠啟動，停本級皮帶，啟動上級皮帶,上級皮帶啟動后，本級皮帶自動啟動。
啟動順序為1#-2#-3#進行，如檢測點未按設定的順序動作，則停本級皮帶，啟動上級皮帶,上級皮帶啟動后，本級皮帶自動啟動。順煤流啟動方式下，本級皮帶不受上級皮帶連鎖保護控制(也可以模擬上級皮帶運行信號或連鎖信號)，1#檢測點監測到煤流后，經過特定時間(煤流由1#檢測點運行至2#檢測點時間)，則自動投入本級皮帶與上級皮帶連鎖保護(取消模擬的上級皮帶運行信號或連鎖信號，監測真實連鎖信號)，與2#檢測點監測上級皮帶是否運行形成雙重保護，防止因上級皮帶未及時啟動造成堆煤。
3. 煤流平衡
如系統皮帶上無煤，最后一級皮帶低速運轉，前級皮帶均停機，檢測到煤流，最后一級皮帶自動加速至正常速度運轉，按順煤流啟動系統。在每部皮帶機尾安裝煤量檢測儀，根據煤量自動控制上級皮帶轉速，實現煤流平衡。
4. 煤倉控制
如系統中有煤倉，煤倉內安裝物位儀，時時檢測倉位，實現倉滿自動停止上級皮帶，空倉允許開機。煤倉給煤機根據上級皮帶運行情況自動實現啟停及調整轉速，實現系統穩定、平衡運行。
四、實施方案簡介
有煤監測點可選用超聲波、攝像頭成像及行程開關點三種方式，優缺點如下：行程開關點式檢測點成本低、運行不夠穩定、可靠;超聲波檢測點不受環境中水及煤塵等雜物影響，運行穩定可靠，成本較高;攝像頭成像原理式檢測點容易受環境中水和煤泥等影響，造成誤動作， 價格位于行程開關式和超聲波式檢測點之間，可根據自身情況選用相應方式檢測點。
1. 有煤監測點設置
在每級皮帶合理位置安裝3個有煤檢測點，檢測點位置按以下要求確定：1#檢測點安裝位置根據上級皮帶啟動時間及帶速確定;安裝位置應確保本級皮帶在2#監測點檢測到上級皮帶未啟動情況下，系統發出停車指令至本級皮帶停機，2#監測點煤流不會輸送到機頭，根據本級皮帶帶速及停機時間確定;3#監測點安裝位置在距離皮帶機頭0-10m位置。
2. 子系統設置
各條皮帶上的有煤監測點通過通訊電纜連接至相應轉換機，每條皮帶合理位置設置本級皮帶子系統，由轉換機通過并聯、串聯、混聯方式接入主系統，每條皮帶機頭、機尾位置各設置一部攝像頭，通過轉換機將畫面時時傳送到主系統控制室大屏。
3. 煤量檢測儀設置
在每級皮帶機尾位置安裝煤量檢測儀，可采用超聲波式、三維立體成像式或電子秤，數據通過皮帶子系統轉換器，傳入主系統控制器，根據煤量大小，自動控制上級皮帶轉速，實現煤流平衡。
五、經濟效益(實例)
1. 實例企業簡介
某礦主運系統如下：
逆煤流啟動順序：上倉皮帶→主井皮帶→西膠運皮→北大巷皮帶→6煤北翼大巷皮帶→6112膠順皮帶、4108膠順皮帶。
年產量：1800萬噸/年
上倉皮帶：功率：2×560kW;主井皮帶：功率：4×1400kW;西膠運皮帶：功率：3×500kW;北大巷皮帶：功率：2×400kW;6煤北翼大巷皮帶：功率：4×560kW;6112順槽皮帶：功率：4×400kW。
經現場實測各皮帶機單機開機時間如下：
上倉皮帶空載運行時間=
168+150+102.59+144.68+175=740.27s;
主井皮帶空載運行時間=
168+150+102.59+144.68=565.27s;
西膠運皮帶空載運行時間=
168+150+102.59=420.59s;
北大巷皮帶空載運行時間=168+150=318s;
6煤北翼大巷皮帶空載運行時間=168s。
順煤流啟動順序同逆煤流啟動順序相反，皮帶跟隨煤流一級一級啟動，空載運行時間可忽略不計，因此除順槽皮帶外，其他皮帶空載運行時間均可節省。
2. 經濟效益
按每天開機一次算，每天可節省電能：=47+323+73+32+58+7.2=540.2kW·h，每年可節省電費約19.45萬kW·h，電費1元/kW·h算，可節省19.45萬元/年。按每班開機一次，每天開機三次算，可節省58.35萬元/年。
傳統逆煤流啟動，從上倉皮帶到6112順槽皮帶啟動，需要724.27s，按每天檢修4小時，生產20小時，每年360天，年產量1800萬t計算，每小時產量2500t，每天停機1次，每天可提高原煤產量502.97t，每年可提高原煤產量約181069.2t，按400元/t計算，每年可提高效益約7242.77萬元。
采用順煤流啟動，可實現崗位無人值守，上倉皮帶、主井皮帶、西膠運皮帶、北大巷皮帶、6煤北翼大巷皮帶分別可節省1人/班，每班節省5人，一天三班可節省15人，人工工資按8萬元/年，一年大約可節省人工費用120萬元。
本系統適用于多部長距離帶式輸送機作為主運輸系統連續運輸的礦山生產、洗選等其它使用帶式輸送機的企業，應用前景廣泛，易實現自動化控制。
結束語
在煤礦智能化發展的今天，具有自主感知、自主決策和自動控制運行的智能運輸系統顯得尤為重要，本系統可與開拓、采掘、通風、安全保障等智能化系統結合，形成智能煤礦控制系統，達到“機械化換人、自動化減人、智能化無人”的目的，少人則安、無人則安，踐行總書記“以人為本”的安全理念。
