隨著國(guó)家對(duì)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，我國(guó)各地的大、中、小煤礦陸續(xù)裝備了礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的裝備大大提高了礦井安全生產(chǎn)水平和安全生產(chǎn)管理效率，同時(shí)也對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的正確選擇、使用、維護(hù)和企業(yè)的安全生產(chǎn)信息化管理提出了更高的要求。目前，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)具有模擬量、開關(guān)量、累計(jì)量采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、顯示、打印、聲光報(bào)警、控制等多項(xiàng)功能，用來(lái)監(jiān)測(cè)井下的甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度、煙霧、饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)窗狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、主要通風(fēng)機(jī)開停、工作電壓、工作電流等，并且實(shí)現(xiàn)了甲烷超限聲光報(bào)警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制等。近幾年來(lái)，兗州礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司及其下屬各個(gè)煤礦針對(duì)以前在礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控方面存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了認(rèn)真分析和歸納，并且與有關(guān)單位共同開展了科技攻關(guān)，取得了一批卓有成效的研究成果，同時(shí)他們還積極應(yīng)用當(dāng)前已有的礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控適用新技術(shù)，提出解決方案并且在礦井上、下進(jìn)行了實(shí)施，有效地保障了礦井的安全，取得了良好的效果。
1、大型設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦的應(yīng)用
兗州礦業(yè)(集團(tuán))公司興隆莊煤礦東風(fēng)井實(shí)現(xiàn)了大型設(shè)備的集中監(jiān)控，設(shè)備采集參數(shù)量足、用戶程序設(shè)計(jì)有利于擴(kuò)展，為將來(lái)機(jī)房的無(wú)人值守創(chuàng)造了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
該礦東風(fēng)井發(fā)大型設(shè)備集中監(jiān)控設(shè)有主監(jiān)控系統(tǒng)、6kV級(jí)變電微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)和工業(yè)電視視頻系統(tǒng)。主監(jiān)控系統(tǒng)下連扇風(fēng)機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)、水泵監(jiān)控子系統(tǒng)和空氣壓縮機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)。其監(jiān)控上位機(jī)采用研華IPC610系列工控機(jī)，依靠與各個(gè)子系統(tǒng)的通信，集中監(jiān)控所有設(shè)備的運(yùn)行，監(jiān)測(cè)空氣壓縮機(jī)子系統(tǒng)、扇風(fēng)機(jī)子系統(tǒng)和水泵子系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)、工作狀態(tài)和故障報(bào)警信息等，能夠?qū)崟r(shí)直觀的模擬顯示空氣壓縮機(jī)、水泵和扇風(fēng)機(jī)等大型設(shè)備的系統(tǒng)模擬圖。
該控制系統(tǒng)的明顯特點(diǎn)是各個(gè)子系統(tǒng)均能夠保持控制上的相對(duì)獨(dú)立性，既可以集中聯(lián)網(wǎng)實(shí)行遠(yuǎn)程控制又能夠獨(dú)立就地控制運(yùn)行，各個(gè)子系統(tǒng)互相之間不干擾。使用工業(yè)IPC做“高層面監(jiān)控”，而又用高質(zhì)量的西門子S7系列PLC做“物理層面”的采樣與控制，兩者的控制與數(shù)據(jù)處理配合使用可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，用來(lái)完成大型機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控可以說(shuō)是各顯其能、相得益彰。后臺(tái)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、前置的PLC控制器以及扇風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡，其CPU都設(shè)有看門狗定時(shí)器功能，可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)因?yàn)檐浖收隙罊C(jī)時(shí)系統(tǒng)在無(wú)人干預(yù)下的自動(dòng)復(fù)位。
主監(jiān)控系統(tǒng)的操作系統(tǒng)軟件為Windows2000NT系統(tǒng)，工控軟件為國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的“組態(tài)王”6.02版，特別便于軟件的開發(fā)。視頻系統(tǒng)的數(shù)碼錄像部分采用獨(dú)特的模塊化設(shè)計(jì)，使用先進(jìn)的多媒體軟硬件技術(shù)，解決了原先監(jiān)控系統(tǒng)因?yàn)榉磸?fù)使用錄像帶而容易產(chǎn)生的畫面不清晰、管理復(fù)雜以及費(fèi)用高昂等問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)手工錄像、定時(shí)錄像、視頻移動(dòng)錄像和布防報(bào)警聯(lián)動(dòng)錄像，具有錄滿自動(dòng)刪除功能、攝像鏡頭和云臺(tái)控制的功能、軟件防死機(jī)和斷電以后來(lái)電自動(dòng)恢復(fù)啟動(dòng)的功能。其先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)性能，可以在數(shù)據(jù)專線、電話線和寬帶網(wǎng)上傳輸圖像。
2、KJ56型煤礦調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)
為了滿足中小型煤礦的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，山東科技大學(xué)和兗州礦業(yè)(集團(tuán))公司唐村煤礦開發(fā)出了一套成本低廉、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)的KJ56型煤礦調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，具有比較好的推廣應(yīng)用前景。
整個(gè)系統(tǒng)是由7個(gè)分站和40只傳感器組成的，測(cè)點(diǎn)參數(shù)包括風(fēng)速、瓦斯、電流電壓、設(shè)備開停、風(fēng)門開閉、蒸汽壓、風(fēng)壓、絞車開停以及其運(yùn)行位置等。該系統(tǒng)的控制中心為地面計(jì)算機(jī)，即系統(tǒng)主機(jī)，通過(guò)通信接口與各個(gè)分站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。分站均通過(guò)2芯通信線掛接在一起，相互之間不進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。系統(tǒng)的主機(jī)首先根據(jù)分站與傳感器的連接端口對(duì)分站的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行定義，定義內(nèi)容包括分站的測(cè)點(diǎn)數(shù)、測(cè)點(diǎn)的端子號(hào)、順序號(hào)、模擬量還是開關(guān)量等。定義完成之后便選擇“初始化”菜單對(duì)每一個(gè)分站接著初始化。初始化成功以后，分站就把主機(jī)發(fā)來(lái)的定義參數(shù)存入到掉電不丟失數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。當(dāng)分站因?yàn)楣收蠑嚯娫偎碗姷臅r(shí)候，單片機(jī)能夠自動(dòng)取出原有的系統(tǒng)定義參數(shù)進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測(cè)而不需要系統(tǒng)主機(jī)再對(duì)其進(jìn)行初始化。
KJJ12型通信接口是由主機(jī)相連接的一個(gè)通信信號(hào)轉(zhuǎn)換器，它與主機(jī)的通信采用普通的RS232標(biāo)準(zhǔn)接口，與分站的通信采用本安型、二線制基帶信號(hào);有光耦隔離電路，具有主、從機(jī)自動(dòng)切換的功能和通信指示的功能，通信誤碼率比較低。在監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，分站內(nèi)的單片機(jī)是不允許出現(xiàn)死機(jī)故障的，所以他們?cè)O(shè)計(jì)一套可靠的單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位電路。其中，振蕩器正常工作的時(shí)候會(huì)間隔一定時(shí)間(可以進(jìn)行調(diào)整)輸出一個(gè)正脈沖給復(fù)位電路，讓單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)在正常工作的時(shí)候卻不斷地輸出一個(gè)清零脈沖給振蕩器，使得振蕩器輸出的全部均為低電平，只有在單片機(jī)死機(jī)的時(shí)候振蕩器才能夠正常工作。
3、水泵自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用
在礦山井下的水泵房?jī)?nèi)，水泵的電動(dòng)機(jī)需要根據(jù)水位的變化頻繁地啟動(dòng)，其操作步驟比較繁瑣、環(huán)境條件惡劣、噪聲偏大、氣溫比較高、人員容易疲勞，特別是在井下發(fā)生水災(zāi)的情況下留人值守泵房也是很危險(xiǎn)的。兗州礦業(yè)(集團(tuán))公司濟(jì)寧三號(hào)煤礦研究的水泵自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)減輕了工人的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守，也為全礦聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和數(shù)字化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，在實(shí)際的應(yīng)用中也有著廣泛的前景。
整個(gè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集與檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮等組成，具有自動(dòng)和就地兩種操作方式。由工業(yè)計(jì)算機(jī)根據(jù)水位的情況來(lái)自動(dòng)啟、停水泵，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵的輪換工作，做出合理調(diào)度。該系統(tǒng)具有過(guò)載、欠壓、泄漏和超溫等保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)以上狀況或者電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障的時(shí)候能夠自動(dòng)停止該水泵的運(yùn)行，同時(shí)啟動(dòng)備用水泵�，F(xiàn)場(chǎng)控制中心將采集到的數(shù)據(jù)和調(diào)度策略傳至地面指揮中心，并且可以同步顯示出水泵的運(yùn)行狀況。系統(tǒng)保留了設(shè)備原先的手動(dòng)控制方式，以便在必要的時(shí)候可以在手動(dòng)控制下實(shí)現(xiàn)水泵的正常運(yùn)行。系統(tǒng)軟件和客戶端軟件的操作界面全部為中文可視化界面，用戶可以根據(jù)清晰的中文功能顯示實(shí)現(xiàn)全部監(jiān)控操作。
水泵房自動(dòng)化監(jiān)控涉及到電動(dòng)機(jī)、水泵、射流泵、電動(dòng)閘閥、電磁閥、儀表顯示和水位檢測(cè)等具體設(shè)備，按照水位實(shí)時(shí)檢測(cè)、抽真空和自動(dòng)注水、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與閘閥操縱、參數(shù)通信與屏幕顯示、故障預(yù)防檢測(cè)五個(gè)環(huán)節(jié)順序操作。將PLC技術(shù)應(yīng)用到礦山井下的水泵房中，可以按照“避峰填谷”的原則，合理地調(diào)度各臺(tái)水泵的輪流工作與“適時(shí)啟動(dòng)”，既避免了人工判斷水位的不準(zhǔn)確、杜絕了水泵人為的頻繁啟動(dòng)，也實(shí)現(xiàn)了在用電低峰期啟動(dòng)水泵的功能，提高了水泵房的可靠性、用電效率、經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)代化管理水平。
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