關(guān)于煤礦產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

吳 剛

（山西潞安集團(tuán)潞寧煤業(yè)公司， 山西 忻州 036000）

1 煤礦產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)的確定

該系統(tǒng)能夠?qū)γ旱V產(chǎn)品進(jìn)行源頭動態(tài)稱重計(jì)量、攝像監(jiān)控，通過遠(yuǎn)程通訊傳輸技術(shù)傳到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，能夠?qū)γ旱V產(chǎn)量進(jìn)行在線監(jiān)測和記錄，將實(shí)時產(chǎn)量、設(shè)備狀態(tài)通過網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)發(fā)送到指定的上一級信息中心服務(wù)器，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備份以保證數(shù)據(jù)的實(shí)時連續(xù)性。

同時該系統(tǒng)可對煤炭產(chǎn)量、系統(tǒng)工作狀態(tài)、輸煤設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、顯示、處理、報警、打印、存儲、查詢、初始化參數(shù)、每小時煤炭產(chǎn)量、系統(tǒng)工作異常等進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)節(jié)。具有視頻監(jiān)控和存儲和原/毛煤折算和各種煤炭稅費(fèi)基金計(jì)算等功能。

2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)

2.1 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)是煤礦產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。因此，本文在分析現(xiàn)有煤礦產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用當(dāng)下更加先進(jìn)的檢測設(shè)備及監(jiān)控硬件，對新型的煤礦產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級設(shè)計(jì)[1-3]。此硬件系統(tǒng)突破了原有的設(shè)計(jì)模式，從源頭出發(fā)，對煤礦產(chǎn)品進(jìn)行了初始的動態(tài)稱重計(jì)量、攝像監(jiān)控等操作，通過網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸技術(shù)傳到數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)，進(jìn)行集中數(shù)據(jù)存儲、管理，并根據(jù)產(chǎn)量或銷量進(jìn)行管理，整套硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由產(chǎn)量監(jiān)控秤體（ICS-800-XF）、稱重傳感器（GZD300）、速度傳感器（GSC6）、開停傳感器（GKT3L）、本安型數(shù)據(jù)采集分站（KJ219-F）、隔爆兼本安型穩(wěn)壓電源（KDW660/12B）、 礦 用 本 安 性 信 號 轉(zhuǎn) 換 器（KJ219-Z）、KBA154 防 爆 攝 像 儀、硬 盤 錄 像 機(jī)（DS-8108HE-S）、聲光報警器（SJ-002）、礦用阻燃線纜（MHYV1×4）、光纜（MGXTSV-6B）等組成。整體具有系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、維護(hù)保養(yǎng)簡單等優(yōu)點(diǎn)。整套硬件系統(tǒng)通過安裝在礦山運(yùn)輸設(shè)備上的承載器將稱重信號傳送給數(shù)據(jù)采集分站。由數(shù)據(jù)采集分站完成信號處理、運(yùn)算，并通過遠(yuǎn)程通訊技術(shù)將數(shù)據(jù)上傳到地面中心站。數(shù)據(jù)監(jiān)控終端可通過對中心站的訪問，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)量數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控。

2.2 電子皮帶秤的選型設(shè)計(jì)

結(jié)合煤礦產(chǎn)品出料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用了ICS-800-XF 型電子皮帶秤，其結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。在該秤體中設(shè)置了4 支高精度GZD300 稱重傳感器、1 支開停傳感器GKT3L、支秤架采用全懸浮式結(jié)構(gòu)，無支點(diǎn)、無耳軸、線性度好，傳感器受力直接，可適于在各種惡劣環(huán)境[4]。內(nèi)部的稱重傳感器采用全密封處理，防潮防腐性能好，安裝于秤架方梁內(nèi)并處于受拉狀態(tài)，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。橫、縱向拉桿的設(shè)計(jì)，可以防止皮帶跑偏、水平摩擦力的影響，保證了計(jì)量的準(zhǔn)確。而開停傳感器主要安裝于皮帶機(jī)供電電纜的外皮上，具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)新穎、感應(yīng)靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、安裝維修方便、工作穩(wěn)定可靠，可輸出多種信號制供選擇。電子皮帶秤的主要性能參數(shù)如表1 所示。

2.3 信號轉(zhuǎn)換器的選型設(shè)計(jì)

圖1 電子皮帶秤結(jié)構(gòu)圖

表1 電子皮帶秤主要性能參數(shù)

由于煤炭在生產(chǎn)過程中會伴隨著不同濃度的瓦斯、一氧化碳等氣體，當(dāng)該些氣體聚集在一定程度時，極容易導(dǎo)致煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生爆炸現(xiàn)象。故選用了市場上較為成熟的KJ219-Z 型信號轉(zhuǎn)換器[5]，該轉(zhuǎn)換器主要用于具有爆炸性氣體的環(huán)境內(nèi)，可作為數(shù)據(jù)采集分站的輔助設(shè)備，對傳感器信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析計(jì)算、并與數(shù)據(jù)采集分站進(jìn)行數(shù)據(jù)的通訊與交換，將不同的模擬信號集中轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號傳輸給分站處理。

3 監(jiān)控系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)

3.1 軟件部分總體顯示界面的設(shè)計(jì)

在煤礦產(chǎn)量硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對該監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先，對該系統(tǒng)的監(jiān)控界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在該顯示界面中，分別設(shè)置了各分站的產(chǎn)量測量值及統(tǒng)計(jì)信息顯示部分、1 h 產(chǎn)量柱狀圖顯示、系統(tǒng)報警信息顯示等功能，如圖2所示。所設(shè)計(jì)的軟件程序具有煤炭產(chǎn)量監(jiān)測、超產(chǎn)報警、處理、存儲、查詢、統(tǒng)計(jì)、顯示、打印等功能，并能按照產(chǎn)量、產(chǎn)能、按月等方式進(jìn)行顯示，當(dāng)某一個指標(biāo)超過相應(yīng)極限值時，監(jiān)控系統(tǒng)則將發(fā)出相應(yīng)的報警提示[6]。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)軟件部分顯示界面圖

3.2 人機(jī)對話及系統(tǒng)檢測功能設(shè)計(jì)

在監(jiān)控系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)中，設(shè)置了人機(jī)對話功能，可方便快捷地通過人機(jī)對話方式對系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)修改、功能調(diào)用、圖形編輯等操作。同時，對該系統(tǒng)還設(shè)計(jì)操作權(quán)限管理功能設(shè)置，對參數(shù)設(shè)置和修改等應(yīng)使用密碼操作，并有操作記錄。另外，在任何顯示模式下，均可直接進(jìn)入所選的列表顯示、模擬圖顯示、打印、參數(shù)設(shè)置、頁面編輯、查詢等界面。而當(dāng)系統(tǒng)中計(jì)量儀器等設(shè)備發(fā)生故障時，可通過系統(tǒng)自檢方式進(jìn)行報警并記錄故障時間和故障設(shè)備，以供查詢及打印。人機(jī)對話顯示界面如圖3 所示。

4 監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用測試效果分析

圖3 人機(jī)對話顯示界面圖

為進(jìn)一步掌握該系統(tǒng)的綜合性能，將其在某煤礦進(jìn)行了為期5 個月的應(yīng)用測試，主要是將該監(jiān)控系統(tǒng)嵌入至煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)對該煤礦生產(chǎn)過程中的實(shí)時監(jiān)控，應(yīng)用結(jié)果表明：該監(jiān)控系統(tǒng)的智能監(jiān)控程度相對較高，性能穩(wěn)定可靠，能實(shí)時、可視化地對該煤礦生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，也能發(fā)出相應(yīng)的報警提示，并顯示故障發(fā)生類型及位置。據(jù)現(xiàn)場人員對比，該監(jiān)控系統(tǒng)與原有系統(tǒng)相比，控制精度更高，可使煤炭生產(chǎn)過程中的故障發(fā)生率降低40%左右，并縮短了將近50%的故障查找及檢修時間，按一年統(tǒng)計(jì)，可間接給企業(yè)節(jié)約將近50 萬元的費(fèi)用支出，得到了人員的一致好評。由此，驗(yàn)證了該煤礦產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)的可行性。

5 結(jié)論

煤礦生產(chǎn)過程中的安全隱患無處不在，因此，加大對煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)時監(jiān)控顯得尤為重要。結(jié)合煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場的特點(diǎn)，開展了煤礦產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，并對其系統(tǒng)性能進(jìn)行了應(yīng)用測試驗(yàn)證，結(jié)果表明，該監(jiān)控系統(tǒng)能有效保證煤礦的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)安全，防止和避免相關(guān)事故的發(fā)生，并能有效降低生產(chǎn)現(xiàn)場故障發(fā)生率及縮短檢修時間。監(jiān)控系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，煤炭企業(yè)應(yīng)不斷開展監(jiān)控系統(tǒng)的升級設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，使其能更好地應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。