斜井追排水綜合監測監控系統的設計

摘要：綜合監測監控系統具有運行可靠、操作方便、自動化程度高等特點，避免了因人為的失誤和巷道復雜多變的情況造成的不必要的人員傷害和經濟損失，能提高排水系統的工作效率，加快排水進度，建立了本質安全型集中智能控制的斜巷追排水方法。

關鍵詞：監測監控 追排水 系統 設計

0 引言

本系統主要采用PLC控制系統、水泵起動控制系統、水位檢測控制系統、流量監測系統、逆止閥控制系統及視頻監控系統等組成。實時數據檢測：水流量大小、電機電流、供電電壓、水位等參數，通過主機能監視水泵的運行情況。可以根據實時數據分析設備運行狀態，做出報警提示，為設備的安全穩定運行提供了可靠的依據。根據監測到的信號配合視頻監控系統能夠知道水位變化情況，并能依此判斷出水泵的工作情況，故障時發出聲光報警信號，并根據故障類型停泵，如有需要將啟動備用水泵繼續排水。

該系統具有運行可靠、操作方便、自動化程度高等特點，避免了因人為的失誤和巷道復雜多變的情況造成的不必要的人員傷害和經濟損失，能提高排水系統的工作效率，加快排水進度，建立了本質安全型集中智能控制的斜巷追排水方法。

1 智能型組合開關的改進與擴展應用

水泵控制選用QJZ—4×315/1140（660）礦用隔爆兼本質安全型智能組合磁力啟動器，起動開關保護與控制系統采用德國西門子 S7-200工業控制用可編程控制器（PLC），對系統進行實時監測監控，并具有漏電閉鎖、過載、短路、斷相、欠壓和過壓等保護功能。對水泵實時監控保護，智能化程度高、性能穩定、動作可靠。

為實現追排水過程的集中控制，利用開關內S7-200的擴展功能，對組合開關進行改進，將水位探測儀，和出水口處的流量檢測計的實時信息收集到PLC內進行處理，在水頭安裝一組水位探測儀與組合開關聯鎖，當水位下降到下限水位時自動停泵、避免燒泵；當水位到達上限時也動作，接通報警電路；當水位在上下限之間時，自動開泵排水。組合開關同時加入加入風電、瓦斯電閉鎖，當通風中斷或瓦斯濃度超標時組合開關立刻停掉水泵，并斷掉此區域范圍內的電源；進行聲光報警，提醒工人立即撤離；并且立刻通過控制站將信息傳到地面指揮中心，實施應急救援方案。

并且，組合開關與排水管逆止閥控制系統相連，當組合開關停水泵時，逆止閥立刻關閉，防止水倒流，沖毀葉輪；當組合開關開啟水泵時，逆止閥立刻開啟，防止水排不出去，給葉輪增加壓力，同時也防止上水沖壞逆止閥。

2 自動控制系統的功能和原理

系統能夠自動采集流量、電機電流、母線電壓（采集點為組合開關）、水位、閘閥開關參數，并通過光纖傳到地面指揮中心，直觀的顯示出實際數值。可自動、手動控制水泵啟停和閘閥的開關。水泵自動控制方式如下圖1：

地面留有與全礦井自動化控制系統的以太網接口。有漢字顯示功能，可自動漢字顯示故障名稱和系統有關信息。泵的PLC控制系統以后可通過以太網與井上的PLC無縫連接具有抗干擾能力強傳輸速度快等特點。

安全的控制離不開齊全的監測。自動控制系統監測信號齊全為設備的控制提供了可靠的保障本控制系統在井下泵房集控室設PLC集中控制站，采集各種信號，按照工藝流程控制各臺水泵及相應的電動閘閥，顯示各種工作狀態。

主要監測的信號有被動反饋類及主動監測類（傳感器監測類），被動反饋類監視信號有：由高壓開關提供的各主水泵開停信號及電抗器反饋信號；由高壓開關提供的電機電壓、電流信號各電動閘閥的開關位置和開關過位信號。

主動監測類（傳感器監測類）有：排水管路的流量采用獨立屏顯的隔爆超聲波流量傳感器監測能隨時顯示水位的具體高度精確到10毫米傳送到PLC同時在顯示屏和地面上位機顯示。安裝了流量開關，流量開關的反饋為啟動水泵的重要依據。電機繞組溫度及電機軸承溫度，電機水泵PT100溫度傳感器數據將采集到PLC內進行溫度監測并在上位機上顯示。

3 遠程實時監控水頭裝置的應用

追水迎頭實現“無人則安”。追水迎頭安裝水位探測儀，及時探測水位變化，出水管串接流量檢測計檢測水泵上水情況。在水頭處安裝工業監視器，將現場畫面上傳到斜巷口，實施遠程監控水泵工作情況及水位變化情況，礦用防爆顯示器上與水泵控制系統一起構成遠程集中控制綜合系統。同時遠傳到地面搶險指揮部，為決策提供依據。遠距離監視水位情況，避免了人員必須就近觀察水位變化時，避免人為的失誤、次生災害造成的不必要的人員傷害和經濟損失，保證工人的人身安全。

視頻錄像系統通過視頻攝像機實時觀察到現場畫面，監視水倉水位及水泵運行狀況。數字監控系統、視頻數據實時采集與壓縮、聯動報警等于一體。

4 結語

遠程集中智能控制系統為一套遠程自動化水泵監控系統，可直接在地面以一鍵操作的控制方式實現自動排水和自動停止排水，操作安全、直觀、簡單。能與礦井監測監控系統聯網，留有相應的通訊接口，提供監控軟件。視頻錄像系統通過視頻攝像機實時觀察到現場畫面，可取得如同工作人員親臨現場操作一樣的效果。

根據各種數據的采集，分析并得出泵各種狀態，決定是否對泵進行檢修。實現設備狀態監測維修，可節約大量維修成本。通過組態軟件，利用一臺工控機，用PLC控制水泵的運行程序，通過數字儀表、變送器、傳感器等信號輸送，給出了自動控制系統控制。對水泵運行過程進行實時集中監視、操作、管理和分散控制，實現遠程控制及無人值守。

系統保護更加完善，大大提高了水泵運行的可靠性、安全性，提高了水泵的運行效率，為礦節能工作打下良好的基礎。提高了安全管理水平。增強企業的核心競爭力；實現企業管控一體化。全面提高企業的管理水平，實現安全生產的多級監管，保證礦井安全生產。以《煤礦安全規程》為基礎，并結合現場實際情況；遵循“五高”建設方針，即高起點、高技術、高質量、高效率、高效益，突出效益優先；技術先進，可靠性高，擴展與升級容易，具有故障自診斷功能，做到夠用、適用、好用、易擴展；充分利用現有資源，在技術先進的基礎上，做到經濟實用；網絡通訊功能強大，易于與其它系統集成。