礦用通風機在線監控與故障診斷預警系統

趙燕育，陳永勝

（1.山西省煤炭規劃設計院，山西 太原 030045；2.西山煤電義金煤業公司，山西 古交 030203）

礦用通風機在線監控與故障診斷預警系統

趙燕育1，陳永勝2

（1.山西省煤炭規劃設計院，山西 太原 030045；2.西山煤電義金煤業公司，山西 古交 030203）

礦用通風機在線監控與故障診斷預警系統是數字化礦山建設中的重要設備之一，本文提出了一套基于工業P C和Z Y T100-SCADA專用軟件平臺及故障專家診斷和預警系統，結合傳感器技術 、數據處理技術、控制技術為一體的解決方案。

礦用通風機；在線監控；故障預警

1 概述

礦井主要通風機的作用可概括為三個方面：一是為井下工作人員提供新鮮空氣；二是.沖淡和排除生產過程中產生的各種有害氣體和粉塵；三是調節井下微氣候，改變工作環境。而當井下發生爆炸、火災等重大災害時，主要通風機還是救災決策者用于調控災變范圍、減少災害損失的重要工具之一。因此，礦井主要通風機無論在平常還是非常情況下，對于保證礦井正常安全生產，維護廣大礦工的生命安全和身體健康都具有不可替代的作用。

對這種礦山大型設備采用現代技術和管理手段取代傳統的管理模式，已成為衡量一個礦井現代化和標準化水平的重要標志和基本要求。為保障設備的安全運行，結合最新的傳感器技術、軟件技術和控制理論，為該設備量身打造一專門的在線檢測技術相結合的風機運行狀態在線監控和診斷系統Z Y T100-SCADA，已勢在必行。

2 礦用通風機在線監控與故障報警系統的設計思想

在線檢測與故障診斷系統采用模塊化結構設計，模塊采用標準部件，以方便維護和備件采購；為提高傳感器設備的抗干擾性、可維護性，信號傳輸采用485總線方式與主控單元交換數據；與監控中心之間使用光纖傳遞數據；軟件結構：通過B/S方式實現主控單元和監控中心的數據交換；故障預警系統采用專門的專家系統，專家系統設計包含知識庫和推理機的設計。知識庫采用層次化、模塊化的生產式知識表示方法。推理機分基于實例的推理和基于知識的推理，針對煤礦特點尤其包含了對工況變化的預警分析。

根據系統構建思想，選用Z Y T100-SCADA平臺，該平臺不僅能夠滿足功能需求，而且應用簡單，功能強大，能夠實現時域分析、頻域分析、軸心軌跡、小波分析等檢測與故障診斷功能。圖1為Z Y T100-SCADA平臺在線監控與故障預警系統的組成框圖。

圖1 在線監控與故障預警系統的組成框圖

3 系統軟件設計

風機在線監測系統以經濟實用為出發點。軟件平臺為Z Y T100-SCADA系統為基礎，利用其C O M組件進行開發，使用靈活操作方便，充分考慮了V B和V C各自優點，采用兩者相結合的方式進行開發。系統主要應用軟件介紹如下。

1）基于Z Y T100-SCADA采集處理管理測控軟件：為了保證監測系統能在惡劣的條件下長期連續的工作，選用抗干擾性能好、數據處理能力強，帶標準化接口以實現數據共享的工控機I P C構成現場主控單元，在Z Y T100-SCADA測控軟件平臺下，實施數據的采集和數據的管理，并通過故障診斷預警系統客戶端軟件K T-1.00實現設備和工況預警。

該測控軟件，以動態數據庫的管理為核心，輔以數據接口軟件，數據容錯處理機制，實現現場數據的實時采集、實時處理響應，數據存儲查詢管理以及多線程任務管理調度機制，實現測控管一體化。主要由數據采集、數據處理、數據管理、預警輸出、控制輸出、通訊等模塊組成。圖2為Z Y T100-S C AD A-F測控軟件監控主畫面。

圖2 Z Y T100-SCADA-F測控軟件監控主畫面

2）遠程數據采集與控制應用軟件：基于I NTE R N E T網或局域網可實現設備的遠程操作和管理軟件SCADA-F基于動態數據庫和數據接受處理程序，對現場數據實現實時處理。

4 系統的主要功能

1）電機電流、電壓、功率因數檢測：對主扇風機電機電流、電壓、有功、無功、功率因數進行在線檢測。在通風機控制柜上加裝電力智能儀表Y D 2020，實時監控風機電機電流、電壓、功率因數，并通過智能儀表的485通訊口實時上傳到I P C中。

2）通風機開停狀態顯示:在通風機控制柜上加裝狀態智能傳感器，經過S I C 7060模塊，以485總線方式實時上傳到I P C中。

3）風速、風量、負壓、軸溫在線檢測:對風道中的風速、風量、負壓、軸溫采用智能化傳感器將各有關物理量采集后，經各相關芯片電路處理后，轉換成485總線方式傳輸到I P C中。

4)通風機就地及遠控:在主控機上設置就地、遠控轉換開關，通過S I C 7060模塊和S I C 8021模塊上位機可實現對每臺通風機的遠方控制。

5)系統軟件主要功能:系統地面信息管理軟件由V i s u a l C++、S Q L S E R V E R，V B等語言編制而成，在工控P C機上均可運行，操作系統為Wi n d o w s 2000以上的版本。整個軟件在設計中本著為用戶著想、為用戶服務的原則，從程序的開始使用到結束，完全以人機對話的方式進行，全部漢字“窗口”顯示，多級下拉式菜單選項，界面友好，菜單簡潔、圖文并茂。在系統使用中，有關管理信息可以分別以表格或圖形的顯示展現在微機屏幕上，顯示方便直觀。

在本系統圖形功能模塊中，根據用戶需要，可繪制出各類統計直方圖、扇形比例圖和日期折線圖。這些圖形均可以屏幕顯示和打印輸出，使用戶能直觀地觀察了解數據的趨勢及各種比例關系。具有豐富的數據處理、數據存儲、記錄、查詢等功能。

5 結束語

基于P C的礦用通風機監控與預警系統，將各種傳感器、執行機構、預警設備、數據采集處理單元等以P C為核心，在Z Y T100-SCADA軟件平臺下，結合專家預警系統專用軟件，實現了大型設備的在線監測、控制和管理，使得礦用風機這一大型重要設備的可靠性、可操作性、可管理性大大提高，可視化、智能化、智能化成為這一大型設備的主要實現模式。該裝置可獨立成為數字化礦井—礦用通風機智能化監控主管單元。

[1]王璐生，郭建珠，張機源.SCADA-z y T100自動化系統在集中供水站的應用[J].山西水利，2009（4）：78.

[2]田來劍，趙 軍，郭建珠.基于P C的地下水智能監控網絡設計方法[J].山西水利，2010（6）：11-12.

Online Monitoring and Failure Warning System for Mine Ventilators

ZHAO Yan-yu1,CHEN Yong-sheng2
(1. Shanxi Coal Planning and Design Institute, Taiyuan Shanxi 030045;2. Yijin Coal Co., Xishan Coal and Electricity Group, Gujiao Shanxi 030203)

The online monitoring and failure early-warning system of mine ventilators is one of important equipments in the digital mine construction. The paper introduced an expert diagnosis and early-warning system based on the PC and ZYT100-SCADA platform, and a solution integrating sensors,data processing and control technology.

mine ventilator; online monitoring; failure warning

TD 441

A

1672-5050（2011）10-0066-03

2011-06-28

趙燕育（1964—），女，山西太原人，大學本科，工程師，從事礦山機電設計及研究工作。

劉新光