皮帶輸送機遠程監控系統研究

王成綱

（汾西礦業設備修造廠， 山西 介休 032000）

引言

皮帶輸送機是煤礦井下主要運輸設備，通過滾筒帶動輸送皮帶運轉，從而實現煤炭運輸[1-2]。皮帶輸送機在運輸過程中出現故障會給井下正常生產帶來嚴重制約，根據《煤礦安全規程》相關規定，皮帶輸送機沿線需要安裝跑偏、打滑、溫度、縱向撕裂等安全監測傳感器[3]。對皮帶輸送機運行狀況進行監測，對提高井下煤炭運輸系統安全性具有顯著促進意義。現階段礦井使用的監控系統普遍存在自動化程度低、功能不完備、可靠性不強等問題。為此，本文根據煤礦井下實際情況，提出一種新的遠程監控系統，該系統集中皮帶輸送機運行狀態監測、遠程控制及故障自動診斷等功能，可在一定程度上提升皮帶輸送機自動化控制程度及運行監控能力。

1 遠程監控系統結構

遠程監控系統應可實現皮帶輸送機運行工況監測及運行控制，具體監測內容包括輸送機皮帶運行速度、張緊力、滾筒振動及溫度、電動機電流及溫度、減速機軸速及溫度、縱向撕裂、跑偏、堆煤及煙霧等，運行控制內容包括軟啟動、急停及張緊回路、灑水電磁閥等。依據皮帶輸送機遠程監控需要，提出的遠程監控系統結構如圖1 所示。

圖1 遠程監控系統結構示意圖

遠程監控系統結構包括上位機、信息處理模塊、機頭及機尾下位機、變頻器、監控傳感器等。上位機置于地面監控中心，通過工業以太網與處理器模塊通信，處理器模塊與下位機CAN 總線方式連接。處理器模塊置于巷道內，主要設備以STM32 芯片組為主，用以對下位機監測信號分析、遠程通信。

2 遠程監控系統硬件及軟件結構

2.1 硬件結構

2.1.1 下位機

遠程監控系統硬件結構主要包括下位機、各安全監測傳感器等，其中機頭下位機主要功能是監測皮帶是否出現縱向撕裂、跑偏、堆煤等故障；機尾下位機作用是監測皮帶輸送機運行工況，實現輸送機軟啟動、運行速度調整，對皮帶輸送機沿線布置的急停開關、灑水電磁閥等控制。機頭下位機結構較為簡單，保障下位機有撕裂、跑偏、堆煤等傳感器準確連接即可；機尾下位機用以對皮帶輸送機運行參數監測、運行控制等，結構相對較為復雜，具體結構如圖2 所示，監測參數均通過下位機CPU 進行處理分析，并智能控制皮帶輸送機運行。

圖2 機尾下位機結構示意圖

2.1.2 監測傳感器

皮帶輸送機沿線布置的各類傳感器是實現運行參數監測、遠程控制的基礎，傳感器選擇類型、安裝位置等均會對監測結果精準度帶來影響。文中根據以往研究成果及傳感器安裝經驗，確定各類型傳感器型號、安裝位置。

速度傳感器用以獲取皮帶運行速度，并通過對比監測速度與滾筒運行線速度來判定是否出現打滑故障，選用的速度傳感器型號為GSC6-SC，將傳感器置于皮帶回撤側；溫度傳感器用以對滾筒、電機、皮帶等溫度進行監測，避免出現溫度過高導致設備故障或者火災等隱患，采用的溫度傳感器型號為KGW200H，置于輸送機機架上，探測與滾筒的間隔為200 mm；煙霧傳感器用以監測皮帶、煤炭或者電纜等自燃引起的煙霧，采用的傳感器型號為GQL0.1，將傳感器置于驅動滾筒下風口側；跑偏監測傳感器對輸送機沿線皮帶跑偏情況進行監測，采用的傳感器型號為GEJ-15，傳感器分別設置在機頭、機尾及輸送機中部位置。

2.2 軟件結構

2.2.1 運行控制流程

遠程監控系統通電先進行初始化處理，后對皮帶輸送機沿線設備分配IP 地址、循環監測沿線設備是否出現故障；當滿足皮帶輸送機啟動要求時，監控系統對自身故障進行排查，向張緊裝置發出啟動信號、向變頻控制裝置發出軟啟動信號，實現皮帶輸送機正常啟動。在正常運行過程中，監控系統會持續監測，當發現皮帶輸送機運行參數存在異常時，會按照預先設定規則啟動灑水程序、報警程序、緊急停機程序。

2.2.2 人機交互界面

遠程監控系統人機交互界面是基于LabVIEW 開發的，內置有數據庫程序、通信程序，具體人機交互界面如圖3 所示。通過人機交互界面可實現皮帶輸送機檢修、集中及就地控制。交互界面可顯示皮帶輸送機運行參數、各傳感器監測數據，當發現運行參數存在異常時會發出預警提示。

圖3 人機交互界面圖

3 現場應用效果分析

將遠程監控系統應用到山西某礦2506 主運輸巷皮帶輸送機監控中，2506 主運輸巷內布置的皮帶輸送機長度1503 m，采用的輸送機型號為DTL80/50/2×132，經過現場調試后人為隨機模擬皮帶輸送機打滑、跑偏、縱向撕裂及高溫等故障，對遠程監控系統運行情況進行分析，具體監測結果見表1。

從表1 可看出，皮帶輸送機遠程監控系統可實現打滑、跑偏、高溫等故障監測，監測響應速度快，同時可快速定位故障位置?，F場應用后，皮帶輸送機遠程監控系統可滿足運輸巷惡劣環境需要，傳感器、下位機、下位機模塊等均可靠運行，監測信號傳輸距離遠、傳輸穩定。

表1 監測結果

4 結語

本文提出一種遠程監控系統，該系統可實現皮帶輸送機運行參數監測、故障預警，并可實現皮帶輸送機運行遠程控制?，F場應用實踐也表明，該遠程監控系統可精準、靈敏判定皮帶輸送機運行故障，可在一定程度上提升皮帶輸送機運行可靠性及安全保障能力。