煤礦井下無(wú)人值守自動(dòng)化泵房的設(shè)計(jì)分析

胡文博 周利剛

(鄭煤集團(tuán)超化煤礦，河南 新密 452385)

煤礦井下無(wú)人值守自動(dòng)化泵房系統(tǒng)是一種無(wú)需人為干預(yù)，由下位機(jī)自動(dòng)控制，根據(jù)水位自動(dòng)啟、停水泵，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵的輪換工作，做出合理調(diào)度的智能排水系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)保留了設(shè)備原先手動(dòng)控制方式，手動(dòng)控制具有優(yōu)先控制權(quán)，保證了即使系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也可以在手動(dòng)控制下實(shí)現(xiàn)水泵的正常工作;系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性好，對(duì)各設(shè)備的運(yùn)行工況能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)控制;可以隨時(shí)查詢、打印實(shí)時(shí)趨勢(shì)及任意時(shí)間段的歷史趨勢(shì);人機(jī)界面顯示的內(nèi)容豐富、形象、直觀，操作簡(jiǎn)單、易懂;軟件中嵌入了大量的控制策略，可以根據(jù)實(shí)際情況做出不同的決策，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和智能程度;根據(jù)不同時(shí)期的具體情況，可以對(duì)軟件的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)復(fù)雜的情況，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性;系統(tǒng)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)控，并且可以無(wú)限擴(kuò)展。

1 自動(dòng)化泵房的構(gòu)成

1.1 數(shù)據(jù)采集和檢測(cè)

數(shù)據(jù)采集由智能模塊完成，模塊檢測(cè)傳感器狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)通訊模塊傳送至控制計(jì)算機(jī)。采集的數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)專業(yè)系統(tǒng)的分析，對(duì)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的不正常部分進(jìn)行處理，保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)顯示在采集的數(shù)據(jù)當(dāng)中，就可以讓人及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，并作出相應(yīng)的處理。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與控制

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與控制部分由控制CPU、管理控制軟件、手動(dòng)集中操作面板組成。計(jì)算機(jī)控制的部分主要是對(duì)數(shù)據(jù)的收集、匯總和處理，將數(shù)據(jù)及時(shí)的反饋到操作人員的面前，并且做出一些簡(jiǎn)單的處理、分類。所以這些工作就必須要用到控制CPU和管理控制的相關(guān)軟件，由它們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這樣就大大的減輕了控制人員的工作量，還降低了工作的難度。而手動(dòng)控制面板則是針對(duì)那些電腦軟件無(wú)法處理的問(wèn)題，由工作人員根據(jù)實(shí)際的情況，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控，保證整個(gè)系統(tǒng)正常的排水。兩者相互結(jié)合，在很大的程度上，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)排水工作的正常進(jìn)行也提供了保障。

1.3 遠(yuǎn)端監(jiān)控指揮

遠(yuǎn)端監(jiān)控指揮部分由計(jì)算機(jī)、管理軟件、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分組成，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，同步顯示現(xiàn)場(chǎng)工況。這樣的方式，就避免了人員到施工的現(xiàn)場(chǎng)，降低了施工的風(fēng)險(xiǎn)，還大大的節(jié)約了相關(guān)的花費(fèi)。遠(yuǎn)端監(jiān)控具有開放的接口，還可以擴(kuò)展功能或接入其他系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)的功能

2.1 數(shù)據(jù)的收集和處理

自動(dòng)化泵房使用的是先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，由預(yù)先設(shè)計(jì)好的各種軟件，對(duì)整個(gè)排水的過(guò)程進(jìn)行全程的監(jiān)控。而這些監(jiān)控則主要是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的收集、整理、分析和處理來(lái)完成的。首先，由各種安裝在各個(gè)部位的儀器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、水位、流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量好的數(shù)據(jù)由相應(yīng)的輸送網(wǎng)絡(luò)輸送到中央控制系統(tǒng)當(dāng)中。收集好的數(shù)據(jù)由各個(gè)軟件進(jìn)行分類、匯總，然后再由處理軟件來(lái)進(jìn)行相關(guān)的處理。一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有異常，系統(tǒng)就會(huì)作出相應(yīng)的處理，并將其顯示在控制界面上。經(jīng)過(guò)收集整理的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)軟件還會(huì)將它們自動(dòng)儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，作為以后的數(shù)據(jù)參考。

2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控

在整個(gè)無(wú)人值守自動(dòng)化泵房當(dāng)中，采用的是智能監(jiān)控的方式來(lái)對(duì)排水的進(jìn)行進(jìn)行控制的。通過(guò)在施工的現(xiàn)場(chǎng)安裝攝像頭，控制人員可以在控制臺(tái)對(duì)整個(gè)排水的過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，不需要花費(fèi)精力到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)的監(jiān)管。一旦排水現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生事故或問(wèn)題，控制人員也可以不必趕往現(xiàn)場(chǎng)，只要在控制室通過(guò)聯(lián)絡(luò)工具進(jìn)行指揮，派出相應(yīng)的處理人員就行了。將指揮的過(guò)程完全放在指揮室來(lái)進(jìn)行，可以減少指揮人員，也減少了相應(yīng)的花費(fèi)，還提高了指揮的效率，避免多點(diǎn)指揮的繁瑣。

2.3 遠(yuǎn)程遙控

整個(gè)無(wú)人值守泵房系統(tǒng)主要是由控制系統(tǒng)和管道輸送系統(tǒng)組成，管道系統(tǒng)主要的作用就是對(duì)地下水進(jìn)行輸送。而整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，管道系統(tǒng)是很龐大的，如果完全靠人工對(duì)各種開關(guān)、裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，就加大了管理的難度，提高了成本，并且效率還不高。所以，無(wú)人值守泵房系統(tǒng)采用的是遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)，通過(guò)遠(yuǎn)程遙控裝置對(duì)輸送管道的各個(gè)部位進(jìn)行調(diào)整，使地下水順利的排出。在那些人難以達(dá)到的部位，采用這種遙控的方式，將大大的節(jié)約調(diào)整的時(shí)間，提高系統(tǒng)整體的工作效率。

2.4 管道輸送

傳統(tǒng)的井下排水基本上是采用全人工來(lái)完成的，這樣的方式不光成本高，還不能得到理想的排水效果。而無(wú)人值守泵房系統(tǒng)則是靠的管道對(duì)地下水進(jìn)行運(yùn)輸，通過(guò)抽水機(jī)將地下水收集起來(lái)，然后統(tǒng)一的用管道按照預(yù)先的路線進(jìn)行輸送。這樣，就避免了人工輸送時(shí)的收集、運(yùn)輸費(fèi)用。

3 注意事項(xiàng)

整個(gè)無(wú)人值守泵房系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，硬件就是指的輸送管道、開關(guān)、數(shù)據(jù)傳輸線路……而軟件則是那些管理、處理信息的計(jì)算機(jī)軟件。所以在實(shí)際的操作當(dāng)中，注意的部分也是從這兩個(gè)方面產(chǎn)生的。因此要加強(qiáng)對(duì)硬件、軟件維護(hù)和管理，防止問(wèn)題的產(chǎn)生。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人值守泵房系統(tǒng)在煤礦開采當(dāng)中的運(yùn)用，將大大提高工作效率，降低生產(chǎn)的成本，對(duì)能源物質(zhì)的供應(yīng)作出貢獻(xiàn)。

［1］劉安良，程善鵬.淺析煤礦井下無(wú)人值守泵房設(shè)計(jì)［A］.科技信息，2010(32)

［2］熊樹.煤礦井下排水泵機(jī)組無(wú)人值守自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［B］.煤炭工程，2007(11)

［3］劉洵文.煤礦井下無(wú)人值守自動(dòng)化主排水泵房設(shè)計(jì)探討［A］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2005(2)