礦井主排水機電設備監測管理系統開發

張曉寧

摘 要：排水系統對于整個煤炭開采工作而言有著極其重要的影響作用，不僅可以實現煤炭開采礦井內部的水流排除，可以形成對地下水資源的保護，還可以對相關操作人員的生命安全形成保障。通常情況下，整個煤炭開采工作的安全受到排水系統的決定性影響，一旦發現可能會威脅煤炭工作正常開展的安全威脅，都需要對其進行及時的排查和修正，還能在一定程度上提高煤炭開采的效率。基于此，本文將會對整個煤炭企業內礦井主排水機電設備的相關監測任務進行深度討論。

關鍵詞：礦井;排水系統;機電設備;管理系統

這套系統目前已在煤礦行業當中順利運行，在投入運行之后，到目前為止并沒有出現相關的故障問題。在監測系統的具體運行過程當中，可實時地對井下排水系統的運行數據進行收集，并順利切換不同的控制模式，從而及時地進行調整，確保系統的穩定運行。

1 井下排水系統構成

這里以某地的礦區為主要事例來分析，該礦區的主要泵房分為三類，分別為地層泵房、中間泵房和最上層泵房，主要以地理位置來進行區分。而每一泵房的具體排水系統的安置也有其具體的位置要求，其中最深距離是距地表410m。對于最核心的主排水泵房而言，組成部件較為繁多，都有其重要的功能和作用。其中，中間泵房有著極高的影響力，不僅承擔的整個礦區的主要排水工作，還會受到較大的上層壓力，甚至還要幫助上層和下層的排水進行疏導，確保整個井下排水系統的通暢。而在具體的操作過程中，由于人工帶有局限性，從而會形成極大的安全隱患，對相關操作人員的生命財產安全做出威脅。因此，為確保整個井下排水系統的安全性能，該礦區在進行中心控制體系中融入信息通信技術，總線控制系統為485線，可以對各個體系結構形成極大的關系連接，便于對其進行適時監管和管理。近些年來，由于受到國家發展項目的影響，整個礦區的煤炭生產規模縮小。該礦區現階段仍采用傳統的跨落式采煤手段，在地理結構上進行具體的操作，需要對地理位置進行明確的劃分，降低地下水對整個礦區的影響。而對于開拓方式的選擇而言，該礦區主要分為三種模式，分別為水平、立井和上下山分區。通常情況下，地下水的存在都是會對整個煤炭工作的開采形成制約影響，含水層的分類主要有兩大類：第一，第五層灰巖。所處地理位置較為復雜，地下水含量也極為豐富，于整個煤層的距離較進，是一種常見的含水層;第二，奧灰層。厚度極大，通常為80m，主要受到當地自然氣候的影響，地下水含量與雨水補給成正相關關系。

2 排水控制系統總體方案的設計

對于煤炭體系中的排水系統而言，井下排水控制系統是其中樞樞紐，對整個排水系統起到決定性的影響作用，甚至還會對相關操作人員的生命安全有著制約性影響。所以，以傳統的礦井排水系統為基準，加入更多有高新技術技能的技術設備和相關理念，從而可以使其進行創新型和優化型發展。PLC控制體系對整個新型排水系統的發展起著控制作用，再輔之以各類專業技能設備的具體操作，確保整個控制器的遠程操控能夠順利完成，在具體的PLC控制器投入使用之前，要對相關的具體數據進行輸入，從而可以加強中心控制器與水泵電機和真空泵球閥等設備之間的聯系，在得到具體數據之后，需要對其進行收集整理，還需要專業人員對數據進行分析，從而為今后的排水系統的運用開展奠定良好的實踐基礎。而在具體的數據分析之后，就需要具體的管理人員進行命令的下達，打開具體操作系統的開關裝置，整個過程都需要相關監督人員的適時監控。而對于信息的傳導過程而言，要使用的技術系統為RS485，不僅可以提升整個信號傳輸的速度，還能將具體信號進行精準無誤的傳導。整個排水控制系統也應該形成自動化模式，在現代化科技的幫助下，不斷形成智能化技術發展，利用相關的水泵控制設備來實現整個礦井內的排水控制。具體的優化系統結構如下圖1所示。

3 傳感裝置的布設

在進行具體的井下傳感裝置的安置時，必須充分考慮水泵房的具體情形，一般采用以下幾個方式：第一，為提高整個檢測設備的靈敏度和精準度，在進行具體的監測位置制定時，必須充分考慮距離和設備的具體參數形式，從而可以保障整個監督設備最大效能的發揮;第二，對于已插入形式存在的超聲流量檢測設備而言，必須充分結合行業內的相關標準和要求，將實際距離控制在標準范圍之內，雖然原則上是管道直徑的五倍之上，在具體的實踐落實中，必須充分考慮工作的實際情形，實現整個超聲流監測裝置的全面性安置;第三，壓力傳感裝置一般分為正壓和負壓兩種，由于其具體形式和內容的不同，導致兩類壓力傳感裝置安置位置也有極大的差異，通常在出口處安置正壓傳感器，而入口處則是負壓傳感裝置，分類裝置能夠提高整個檢測接結果的精確性;第四，除需對壓力進行監測外，傳感裝置內的溫度也需進行適時監控，因此，溫度傳感器的安置有其必然性，可以對整個裝置內的多處設備進行溫度的測量。

4 礦主排水機電設備監測管理系統功能設計

4.1 上位機功能設計

對于礦主排水機電設備內上位機功能的具體設計情況而言，有著充分且繁多的技術對其做出保障，與現在的互聯網科技形成極大的關聯，操作難度較大，但對信息處理有著極高的分析能力。對于上位機而言，可以對其進行操縱來實現下位機的具體實踐，對整個互聯網科技做出充分的利用，而且整個上位機組主要由軟件和信息數據庫構成，可以對信息進行及時處理和分析儲存。

4.2 系統監控功能設計

在進行具體的監控功能的設計過程中，通常都會采用總分結構形式，對所有結構進行具體劃分，使其形成簡單且易操作的子程序，還能便于總部門對其進行實時監控，那整個礦主排水機電設備的功能發揮做出保障。通常情況下，這項監督任務都是通過PLC技術來進行，能夠有效對相關的結構進行系統內的編制。

4.3 系統報警功能設計

報警功能設計也是整個礦井主排水機電監測系統內的一大亮點，具有極其重要的影響作用，能夠保障整個機電設備的工作順利完成。而對于具體的系統報警功能設計而言，需要對相關的設備參數進行監督，一旦發現數值超過某個已設定的水平，都會開啟整個報警系統。而在進行報警參數設定的具體情況時，這就需要相關工作人員進行積極的知識儲備和實際情形的考察，并且對報警系統參數進行限值的規劃。通過這個系統報警功能，相關的管理人員可以對排水設備的相關情形做出把握，從而可以及時對其進行相應的解決任務的指定。

5 結束語

煤炭開采的過程中，井下涌水必須及時排出以保證煤礦的安全，要求排水系統可靠、安全、高效地將涌水排出地面。作為井下排水系統的核心設備，水泵控制系統的自動化水平與礦井排水工作密切相關。然而傳統井下水泵仍然以人工控制為主，使用的控制手段還是以前的繼電器控制，連線復雜、功耗大、低效，而且對排水系統的監測水平低，不能實時掌握排水系統的運行狀況，導致啟動和關閉水泵不能依據水位或其他參數實行自動化操作，極大地損耗人力、物力資源。因此，保證井下水泵系統的安全高效運行至關重要。

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