實時雨量監測系統在煤礦中的研究與應用

成凱武,王海東,孫　嶺（淄礦集團許廠煤礦地測科,山東濟寧272173）

實時雨量監測系統在煤礦中的研究與應用

成凱武,王海東,孫嶺
（淄礦集團許廠煤礦地測科,山東濟寧272173）

隨著信息技術的發展，信息化在煤礦中的應用日益普及。煤礦中雨量監測系統的應用使雨量信息能夠實時監控并記錄，為科學防洪防汛提供了準確數據。本文介紹了雨量監測系統的組成及測量原理，研究其在煤礦企業中的推廣應用價值。

雨量監測系統；數據查詢；報警

1　前言

煤礦的雨量監測是有關煤礦安全生產的一個重要環節。夏季降雨集中時，因雨量過大而未能及時量測及匯報，將可能引起洪水影響煤礦安全，引發煤礦潰水事故。因此，為保證煤礦安全生產，應及時將降雨期間的雨量匯報至礦調度室。煤礦中過去雨量監測是降雨期間人工量取降雨量，然后向礦調度室匯報。當降雨量較大時，雨量信息往往不能夠及時傳達，雨量數據備案也較為困難。YL型雨量監測系統能夠實時監測、記錄礦區降水情況，使煤礦科學信息化程度向前更進一步。本文結合YL型雨量遠程實時監測系統在我礦的使用情況，分析了其構成及測量原理，并對雨量監測系統在煤礦生產中的使用價值進行探討。

2　YL型雨量監測系統簡介

本礦區屬于北暖溫帶東亞季風區大陸性氣候，年平均降水量為701.1mm，降水期多集中在7-9月份，占全年降水量的71.3%，年最大年降水量1186.0mm（1964年），年最小降水量441.9mm（1966年）。礦井三個井口中標高最低的為副井，井口標高為+41.5m，均大于歷年最高洪水位+39.3m。

我礦現使用YL05-1型雨量監測系統。該系統對降雨量的分辨力為0.5mm，對降雨強度的測量范圍為0.01～4mm/min。在此范圍內，儀器計量誤差：≤±4%。該系統包括雨量觀測裝置、通信分站及監控計算機。其中雨量觀測裝置由承雨器件、計量組件等組成。該裝置可以將實時降雨量數據轉換為脈沖信號，并通過M-BUS總線將降雨量傳送至通信分站，再由通信分站傳送至監控計算機，實現存儲、顯示、異常報警，并可提供任意時間段的累積降雨量，通過互聯接送入礦和集團公司的計算機局域網。

雨量觀測裝置屬于氣象觀測儀器，最外層是由不銹鋼薄壁鋼皮制成的筒身，高610mm。筒身最底部由螺母固定于辦公樓樓頂。承雨器固定于筒身頂端，環口按國家標準，圓筒口徑Φ200mm，面積314.16cm2。在環口控制面積內，當雨水進入環口后，會沿承雨器錐型容器壁在底部匯集。承雨器底部裝有不銹鋼防蟲網，可阻擋昆蟲等雜物進入漏斗，導致水道阻塞。雨水匯集后進入漏斗內，通過滴嘴減緩流速，使雨水成線狀精確進入屬于計量組件的翻斗內。滴嘴和滴針的制作材料都進行過電鍍粗化的特殊工藝，有比較高的親水性，當雨水沿其流動時，不會出現漂灑的情況。

計量組件的原理是翻斗式機械雙穩態秤重機構，它可以將降雨深度轉換為相應的降雨重量信息，0.5mm降雨量換算為重量為0.05×314.16=15.71g。翻斗為管狀結構，中間分隔成左、右對稱的兩個斗室。中間隔墻的下方裝有翻斗軸，翻斗后側兩端各裝有一個磁鋼。翻斗軸制作材料為4Cr13不銹鋼，其表面具有很高的光潔度，支承在寶石軸承中，使摩阻力變得十分小。翻斗部件重心在支承點之上，為一非穩態結構，因此，翻斗部件的左、右兩斗總是處于一上、一下的態勢，上面的斗室接收由承雨器收集的雨量，當重量達到儀器感量時，翻斗翻轉力矩大于翻斗部件自重平衡力矩，此時翻斗翻轉，雨水流入集水罐后排到外面。此時上部翻斗下降，下斗上升成為上斗，接收雨量。這樣使計量組件無間隔地循環計量降雨量。

發信部件包括磁鋼和干簧管式磁敏接近開關。干簧管用塑料封裝，由螺板緊固于磁敏架上。干簧管兩腳由電線引出，固定在拉線架上。側面與翻斗后側兩端的磁鋼位置相對應。當翻斗部件翻轉至水平位置時，磁鋼接近干簧管，干簧管中兩簧片分別被磁化為N、S極，異性相吸，開關閉合，電路導通，發出一個脈沖信號。至此，完成將一個單元降雨量0.5mm的轉換和信號輸出工作。

3　YL型降雨量監測系統的應用

YL型降雨量遠程實施監測系統在應煤礦急停產撤人中可以發揮很大的作用。根據上級文件要求，當礦區連續降雨降雨量達到50mm時，必須采取停產撤人措施防洪、防災。該系統將智能雨量傳感器兼并在我礦已有的礦井水文動態實時監測報警系統中，由用戶設定報警危險值，當礦區降雨量達到40mm時處于預警狀態，達到45mm時危險報警信號及相關信息能夠立即發送到有關領導的手機上，并還可以在礦局域網內查看實時降雨量數據。為停產撤人提供第一手資料，也便于及時組織、調整、實施停產撤人方案。

該系統便于安裝、維護和使用，系統具有傳輸故障、設備故障、供/斷電狀況的自診斷和報警功能。應用軟件界面統一，操作也很簡單。能根據用戶需要對監測數據進行整理，可以自動生成并打印井上下各類參數模擬量實時觀測值的統計報表，報表電子文檔能同Excel文檔交流數據、能自動生成并打印歷時變化曲線圖或條形統計圖，顯示或打印實時超限報警、傳感器故障等信息。

本系統在服務器電腦建立完整的數據庫，以記錄各時間段的降水情況，方便查詢。本礦雨量監測數據、報表和曲線圖等能通過局域網傳送和查詢。保證雨情數據信息的實時性和準確性。

YL降雨量遠程實時監測系統集計算機軟硬件、遠程通信技術、網絡發布系統于一體,可將收集到的礦區范圍內降雨信息實時地傳輸到網絡,科學地指導防洪、防汛工作,保證汛期的安全。本系統已成功應用于我礦，它具有實時性好、信息傳送距離遠、可靠性高、電路簡單、投資少等優點。操作簡單，精度高、傳輸快捷，既減輕了地測人員的勞動強度，又提高了工作效率。

4　結語

YL型降雨量遠程實時監測系統實用性強、適用范圍廣，在我礦停產撤人及搶險救災工作的預防上都起到了重大作用，應用經驗對于其他礦井掌握、應用該技術有很好的指導借鑒意義。因此該系統具有廣闊的應用前景,具有良好的社會效益和經濟效益。

[1]GB/T7714佚名.北徐樓礦安裝雨量自動監測系統[J].中國礦山工程,2010.

成凱武（1987—），男，山東濟寧市人，工學學士，助理工程師，研究方向：礦山企業信息化建設。