煤礦絞車遠程監測系統的設計與實現

王斯楠

摘 要：文章以礦井絞車的運行管理為切入點，對煤礦絞車遠程監測系統予以探究。首先對相關研究背景及理論依據加以概述，隨后對絞車遠程監測系統的方案設計與主要功能展開詳實的論述，最后結合生產實例分析了遠程監測系統的實際應用效果。

關鍵詞：OTC；煤礦絞車；遠程監測

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0026-02

煤礦絞車作為其主副井提升的關鍵設施，是礦井生產運輸有效運轉所不可或缺的必要保障，其運行的安全與否對于礦井安全至關重要。但鑒于絞車運行環境的惡劣多變、操作運行方式的各異、設備維護人員水平的不一等實際問題，使得絞車運行管理不僅任務繁重且困難重重，這就對絞車運行的監測系統提出了極為嚴格的要求。過去，煤礦對于井筒絞車運行的監測多是采取直線管理網絡，不僅方法單一，且缺乏有效的管理功能，所使用的監測系統也多缺乏通用性，往往是所使用的絞車一經更換就需要對整個系統進行重新布設，為礦井生產造成阻礙的同時亦增加了礦井運營成本。因此，研發一套高效且通用的低成本絞車遠程監測系統，成為礦井發展的必然需求。

1 遠程監測的原理與選擇

礦井絞車的遠程監測是指將絞車運行的實時數據采集后，通過電子網絡傳輸到遠處的服務器終端上，并通過服務器對所采集的數據加以運算處理后，獲得能夠真實反映絞車運行狀態的信息參數，從而對絞車整體狀況的良好與否加以判定。

在數據的搜集上，遠程監測系統同現場運行監測系統的方式是基本相仿的。這也就意味著兩者在系統的硬件構成上基本一致，不過鑒于遠程監測系統需對所搜集的信息實施遠程的傳輸，這就需要對數據輸出量的大小加以考量，并對其他相關的網絡問題進行分析和研究，如寬帶設置、網速設定、網絡堵塞的處理等，而這就要求必須創建一個有效的遠程數據通信方式。

通常而言，完善的絞車運行系統其在不同的控制時期，多會配置各不相同的低層控制系統，諸如DCS、PLC、FCS等，這些控制系統不僅網絡接口各有差異同時通信協議也不一致，這使得其彼此間數據的出書難以實現有效的銜接，必須借助第三方的機制對其進行相互的協調，從而實現對控制操作細節的屏蔽。而OPC技術正好可以有效滿足這一需求，因此文章最終選定通過OPC技術達成遠程監控所需的數據遠程通訊。

2 絞車遠程監測系統方案設計

2.1 系統框架構成

綜合化的礦井絞車遠程監測系統應當是對電子信息技術、網絡通信技術、自控技術、傳感技術、人工智能技術等諸多現代高新技術的科學化綜合運用。一般而言，其多以網絡通信技術與電子信息技術為核心內容，為絞車各組成部件的運行提供遠程的實時監控及維護等功能，在有效確保礦井生產正常進行的同時實現對設備運行可靠性的最大優化。絞車遠程監測系統系統框架構成如圖1所示。

2.2 現場硬件構成

現代化的絞車系統多是由數個相互銜接配合的模塊所構成，系統通過不同的模塊完成不同的動作命令以實現其功能的發揮。而為有效獲取裝備運行時的實時狀態，絞車各個主要構成硬件中均裝設有傳感設施，借助其獲得所需的數據信息。一般情況下，設備控制器內的數據包括狀態信號、控制器信號等。其現場硬件的構成如圖2所示。

2.3 軟件系統構成

上世紀90年代以來，計算機系統的發展出現兩種較為主流的趨勢，其分別為封閉式系統向開放式系統的轉變；集中式系統向分布式系統的轉變。其各自的代表模式分別為B/S模式與C/S模式。兩者各有自己的優勢亦有獨自的不足，所以在本次絞車遠程監控系統的設計中選用B/S模式與C/S模式相互結合的混合式軟件系統。

2.4 網絡系統構成

一個完善的絞車遠程監測系統由監測總服務器和數個現場PLC系統共同構成，運作時每個PLC系統負責對一臺絞車的運行進行操控。整個系統最為關鍵的核心是監測總服務器，借助其可實現對多個絞車運行數據的實時監測。現場的PLC系統則是整個系統的基礎所在，其借由工業以太網將自己采集的數據信息遠程傳輸給監測總服務器，服務器對數據進行處理后獲得每臺絞車運行的實時信息，并將所獲得數據存儲至數據庫以備調用。現場PLC系統和監測總服務器兩者相互協調構成一個完善的分布式監測系統，其構成如圖3所示。

3 絞車遠程監測系統功能模塊

3.1 遠程通訊模塊

遠程通訊模塊共包含兩個組成部分，其分別為數據通信服務器與數據通信客戶端。其中前者主要功能為對客戶端的現場數據進行搜集，并依據具體需求針對性的發送客戶端程序。客戶端與服務器之間借助OPC技術實現數據的傳輸通訊。

一般情況下，服務器的數據采集均是依據客戶端實際需求進行，非需求數據服務器不予收集，同時服務器還會對所搜集的數據進行實時監控，一旦發現數據的變動，服務器會對數據進行重新采集并將其發送給客戶端；后者可讓使用者借由其實現對所需現場數據的動態搜集，這種方式有利于實現系統資源的優化利用。

3.2 系統管理模塊

整個系統的管理功能劃分為三種，分別為數據庫管理、用戶權限管理、用戶管理。

3.2.1 數據庫管理

遠程監測系統在運行時，會在數據庫中儲存數量眾多運行數據。為避免由于病毒感染、使用者誤操作等原因而導致數據的丟失，在使用時必須對數據庫中的信息進行及時的備份，以便在發生數據丟失現象時可以對數據進行還原。通常情況下，數據備份應在系統運行不忙碌時，依靠人工操作完成，備份的數據即可存儲在數據庫硬盤中，亦可依據使用者需求刻錄到光盤或移動硬盤上。

3.2.2 用戶權限管理

鑒于遠程監測系統使用者在企業中所處職位的不同，系統可針對性的賦予系統用戶各異的使用權限。譬如有的用戶僅僅是進行設備運行狀況的查閱、有的則需對系統軟件進行編輯和維護等。借助靈活的權限管理能夠在有針對性的滿足不同使用者不同需求的同時最大限度的確保系統運行的安全、可靠，避免非法使用者的惡意登錄。

3.2.3 用戶管理

借助該功能可對遠程監測系統的使用者及管理者進行自由的刪減和增添。

3.3 報警模塊

整個遠程監測系統借由分布于各個設備組件上的傳感器可實現對設備運行狀態的實時監控，一旦發現數據異常情況，監測總服務器可立即向工作人員發出警報并對故障的位置及原因進行準確定位，并給出相應的解決意見，以便維修人員可以盡快地實現對故障的排除和修復，最大限度的確保礦井生產的正常進行。此外，該模塊還會實時將相關故障信息存儲到數據庫中，對故障進行綜合分析，避免相似事故的再次出現。

3.4 信息實時顯示模塊

遠程監測系統可將采集到的絞車運行的實時信息借由表格、曲線圖等多種形式予以顯示。通常情況下實時信息包含有實時的數據顯示和實時曲線繪圖顯示兩部分。

3.5 Web信息發布模塊

絞車遠程監測系統可借助Web分布系統，將經由系統檢測后的各類設備運行信息、報警信息、故障信息等實時信息或歷史數據對外發布，使用者通過計算互聯網即可實現對信息的遠程查閱。

4 結 語

通過文中所述可知，將遠程監測系統作為煤礦絞車操控的核心手段對于實現礦井生產的自動化建設有著極為顯著的推進作用，特別是在我國能源市場競爭日益殘酷的今天，礦井生產自動化程度的高低一定程度上決定了企業能否實現自身的長久和可持續發展。作為一名礦山機電技術人員，我們理應全力投入到遠程監測系統在礦井絞車控制中的應用推廣，為實現企業生產效率與生產成本的雙豐收提供助力。

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