礦井主排水機(jī)電設(shè)備監(jiān)測管理系統(tǒng)開發(fā)

張曉寧

摘 要：排水系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)煤炭開采工作而言有著極其重要的影響作用，不僅可以實(shí)現(xiàn)煤炭開采礦井內(nèi)部的水流排除，可以形成對(duì)地下水資源的保護(hù)，還可以對(duì)相關(guān)操作人員的生命安全形成保障。通常情況下，整個(gè)煤炭開采工作的安全受到排水系統(tǒng)的決定性影響，一旦發(fā)現(xiàn)可能會(huì)威脅煤炭工作正常開展的安全威脅，都需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的排查和修正，還能在一定程度上提高煤炭開采的效率?；诖耍疚膶?huì)對(duì)整個(gè)煤炭企業(yè)內(nèi)礦井主排水機(jī)電設(shè)備的相關(guān)監(jiān)測任務(wù)進(jìn)行深度討論。

關(guān)鍵詞：礦井;排水系統(tǒng);機(jī)電設(shè)備;管理系統(tǒng)

這套系統(tǒng)目前已在煤礦行業(yè)當(dāng)中順利運(yùn)行，在投入運(yùn)行之后，到目前為止并沒有出現(xiàn)相關(guān)的故障問題。在監(jiān)測系統(tǒng)的具體運(yùn)行過程當(dāng)中，可實(shí)時(shí)地對(duì)井下排水系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并順利切換不同的控制模式，從而及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 井下排水系統(tǒng)構(gòu)成

這里以某地的礦區(qū)為主要事例來分析，該礦區(qū)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(jìn)行區(qū)分。而每一泵房的具體排水系統(tǒng)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(duì)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(dān)的整個(gè)礦區(qū)的主要排水工作，還會(huì)受到較大的上層壓力，甚至還要幫助上層和下層的排水進(jìn)行疏導(dǎo)，確保整個(gè)井下排水系統(tǒng)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(huì)形成極大的安全隱患，對(duì)相關(guān)操作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全做出威脅。因此，為確保整個(gè)井下排水系統(tǒng)的安全性能，該礦區(qū)在進(jìn)行中心控制體系中融入信息通信技術(shù)，總線控制系統(tǒng)為485線，可以對(duì)各個(gè)體系結(jié)構(gòu)形成極大的關(guān)系連接，便于對(duì)其進(jìn)行適時(shí)監(jiān)管和管理。近些年來，由于受到國家發(fā)展項(xiàng)目的影響，整個(gè)礦區(qū)的煤炭生產(chǎn)規(guī)模縮小。該礦區(qū)現(xiàn)階段仍采用傳統(tǒng)的跨落式采煤手段，在地理結(jié)構(gòu)上進(jìn)行具體的操作，需要對(duì)地理位置進(jìn)行明確的劃分，降低地下水對(duì)整個(gè)礦區(qū)的影響。而對(duì)于開拓方式的選擇而言，該礦區(qū)主要分為三種模式，分別為水平、立井和上下山分區(qū)。通常情況下，地下水的存在都是會(huì)對(duì)整個(gè)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?guī)r。所處地理位置較為復(fù)雜，地下水含量也極為豐富，于整個(gè)煤層的距離較進(jìn)，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(dāng)?shù)刈匀粴夂虻挠绊?，地下水含量與雨水補(bǔ)給成正相關(guān)關(guān)系。

2 排水控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)

對(duì)于煤炭體系中的排水系統(tǒng)而言，井下排水控制系統(tǒng)是其中樞樞紐，對(duì)整個(gè)排水系統(tǒng)起到?jīng)Q定性的影響作用，甚至還會(huì)對(duì)相關(guān)操作人員的生命安全有著制約性影響。所以，以傳統(tǒng)的礦井排水系統(tǒng)為基準(zhǔn)，加入更多有高新技術(shù)技能的技術(shù)設(shè)備和相關(guān)理念，從而可以使其進(jìn)行創(chuàng)新型和優(yōu)化型發(fā)展。PLC控制體系對(duì)整個(gè)新型排水系統(tǒng)的發(fā)展起著控制作用，再輔之以各類專業(yè)技能設(shè)備的具體操作，確保整個(gè)控制器的遠(yuǎn)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(duì)相關(guān)的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，從而可以加強(qiáng)中心控制器與水泵電機(jī)和真空泵球閥等設(shè)備之間的聯(lián)系，在得到具體數(shù)據(jù)之后，需要對(duì)其進(jìn)行收集整理，還需要專業(yè)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而為今后的排水系統(tǒng)的運(yùn)用開展奠定良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。而在具體的數(shù)據(jù)分析之后，就需要具體的管理人員進(jìn)行命令的下達(dá)，打開具體操作系統(tǒng)的開關(guān)裝置，整個(gè)過程都需要相關(guān)監(jiān)督人員的適時(shí)監(jiān)控。而對(duì)于信息的傳導(dǎo)過程而言，要使用的技術(shù)系統(tǒng)為RS485，不僅可以提升整個(gè)信號(hào)傳輸?shù)乃俣?，還能將具體信號(hào)進(jìn)行精準(zhǔn)無誤的傳導(dǎo)。整個(gè)排水控制系統(tǒng)也應(yīng)該形成自動(dòng)化模式，在現(xiàn)代化科技的幫助下，不斷形成智能化技術(shù)發(fā)展，利用相關(guān)的水泵控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦井內(nèi)的排水控制。具體的優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

3 傳感裝置的布設(shè)

在進(jìn)行具體的井下傳感裝置的安置時(shí)，必須充分考慮水泵房的具體情形，一般采用以下幾個(gè)方式：第一，為提高整個(gè)檢測設(shè)備的靈敏度和精準(zhǔn)度，在進(jìn)行具體的監(jiān)測位置制定時(shí)，必須充分考慮距離和設(shè)備的具體參數(shù)形式，從而可以保障整個(gè)監(jiān)督設(shè)備最大效能的發(fā)揮;第二，對(duì)于已插入形式存在的超聲流量檢測設(shè)備而言，必須充分結(jié)合行業(yè)內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，將實(shí)際距離控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，雖然原則上是管道直徑的五倍之上，在具體的實(shí)踐落實(shí)中，必須充分考慮工作的實(shí)際情形，實(shí)現(xiàn)整個(gè)超聲流監(jiān)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(fù)壓兩種，由于其具體形式和內(nèi)容的不同，導(dǎo)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(fù)壓傳感裝置，分類裝置能夠提高整個(gè)檢測接結(jié)果的精確性;第四，除需對(duì)壓力進(jìn)行監(jiān)測外，傳感裝置內(nèi)的溫度也需進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控，因此，溫度傳感器的安置有其必然性，可以對(duì)整個(gè)裝置內(nèi)的多處設(shè)備進(jìn)行溫度的測量。

4 礦主排水機(jī)電設(shè)備監(jiān)測管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

4.1 上位機(jī)功能設(shè)計(jì)

對(duì)于礦主排水機(jī)電設(shè)備內(nèi)上位機(jī)功能的具體設(shè)計(jì)情況而言，有著充分且繁多的技術(shù)對(duì)其做出保障，與現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)科技形成極大的關(guān)聯(lián)，操作難度較大，但對(duì)信息處理有著極高的分析能力。對(duì)于上位機(jī)而言，可以對(duì)其進(jìn)行操縱來實(shí)現(xiàn)下位機(jī)的具體實(shí)踐，對(duì)整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)科技做出充分的利用，而且整個(gè)上位機(jī)組主要由軟件和信息數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，可以對(duì)信息進(jìn)行及時(shí)處理和分析儲(chǔ)存。

4.2 系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計(jì)

在進(jìn)行具體的監(jiān)控功能的設(shè)計(jì)過程中，通常都會(huì)采用總分結(jié)構(gòu)形式，對(duì)所有結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，那整個(gè)礦主排水機(jī)電設(shè)備的功能發(fā)揮做出保障。通常情況下，這項(xiàng)監(jiān)督任務(wù)都是通過PLC技術(shù)來進(jìn)行，能夠有效對(duì)相關(guān)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)的編制。

4.3 系統(tǒng)報(bào)警功能設(shè)計(jì)

報(bào)警功能設(shè)計(jì)也是整個(gè)礦井主排水機(jī)電監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)的一大亮點(diǎn)，具有極其重要的影響作用，能夠保障整個(gè)機(jī)電設(shè)備的工作順利完成。而對(duì)于具體的系統(tǒng)報(bào)警功能設(shè)計(jì)而言，需要對(duì)相關(guān)的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行監(jiān)督，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)值超過某個(gè)已設(shè)定的水平，都會(huì)開啟整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)。而在進(jìn)行報(bào)警參數(shù)設(shè)定的具體情況時(shí)，這就需要相關(guān)工作人員進(jìn)行積極的知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)際情形的考察，并且對(duì)報(bào)警系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行限值的規(guī)劃。通過這個(gè)系統(tǒng)報(bào)警功能，相關(guān)的管理人員可以對(duì)排水設(shè)備的相關(guān)情形做出把握，從而可以及時(shí)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的解決任務(wù)的指定。

5 結(jié)束語

煤炭開采的過程中，井下涌水必須及時(shí)排出以保證煤礦的安全，要求排水系統(tǒng)可靠、安全、高效地將涌水排出地面。作為井下排水系統(tǒng)的核心設(shè)備，水泵控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平與礦井排水工作密切相關(guān)。然而傳統(tǒng)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(fù)雜、功耗大、低效，而且對(duì)排水系統(tǒng)的監(jiān)測水平低，不能實(shí)時(shí)掌握排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，導(dǎo)致啟動(dòng)和關(guān)閉水泵不能依據(jù)水位或其他參數(shù)實(shí)行自動(dòng)化操作，極大地?fù)p耗人力、物力資源。因此，保證井下水泵系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行至關(guān)重要。

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