安全監(jiān)測技術(shù)在煤礦井下電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

李亞杰

摘 要：運(yùn)用安全監(jiān)測技術(shù)建立科學(xué)的煤礦井下電力運(yùn)行安全監(jiān)測系統(tǒng)，有助于井下采煤工作的安全進(jìn)行，為開拓、掘進(jìn)等井下一線工作提供保障。

關(guān)鍵詞：安全監(jiān)測技術(shù)；煤礦井下電力系統(tǒng)；安全監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）05-0055-01

煤礦井下電力系統(tǒng)的有效運(yùn)行對(duì)保證煤礦井下開采作業(yè)過程的安全、效率以及質(zhì)量等有著至關(guān)重要的影響，而針對(duì)煤礦井下電力系統(tǒng)的運(yùn)行建立相應(yīng)的安全監(jiān)測系統(tǒng)，合理的選擇安全監(jiān)測技術(shù)并且保證安全監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤礦井下電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集以及分析、對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行作出正確合理的評(píng)判、電力系統(tǒng)的運(yùn)行出現(xiàn)的故障并及時(shí)發(fā)出告警信號(hào)甚至由監(jiān)測系統(tǒng)處理或者抑制井下電力系統(tǒng)的故障影響范圍，縮小故障造成的電力運(yùn)行損失，這些都是依賴于安全監(jiān)測技術(shù)建立起來的安全監(jiān)測系統(tǒng)在煤礦井下電力系統(tǒng)中的重要功能和作用，是確保煤礦井下電力系統(tǒng)有效運(yùn)行的重要技術(shù)支撐。當(dāng)前階段，針對(duì)煤礦井下電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行進(jìn)行安全監(jiān)控，通常都會(huì)選擇相應(yīng)的安全監(jiān)測技術(shù)建立科學(xué)有效的電力安全監(jiān)測系統(tǒng)，全面并且細(xì)致的對(duì)井下電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測和管理，而并非單一的將安全監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用在煤礦井下電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中。

1 煤礦井下電力安全監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

通常來講，煤礦井下電力安全監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括地面集控站、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換中心以及井下監(jiān)控站三個(gè)部分組成。其中地面集控站是井下電力安全監(jiān)測系統(tǒng)的中心部門，負(fù)責(zé)對(duì)地面以及井下的電力系統(tǒng)安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，及時(shí)接收安全監(jiān)測系統(tǒng)傳出的關(guān)于井下電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)；而網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換中心則是由相應(yīng)的安全監(jiān)測技術(shù)負(fù)責(zé)在井下電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)信號(hào)采集以及交換的工作，負(fù)責(zé)對(duì)井下電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)正確的分析；而井下監(jiān)控站則是對(duì)電力系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理以及保護(hù)的主要結(jié)構(gòu)。地面集控站、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換中心以及井下監(jiān)控站的有機(jī)結(jié)合以及綜合運(yùn)行，保證了井下電力安全監(jiān)測系統(tǒng)的正常運(yùn)行，確保安全監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中的監(jiān)測以及管理功能，確保煤礦井下電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的故障能夠及時(shí)得到發(fā)現(xiàn)和解決。

2 煤礦井下電力安全監(jiān)測系統(tǒng)中的安全監(jiān)測技術(shù)

煤礦井下電力安全監(jiān)測技術(shù)一直都是電力安全監(jiān)測系統(tǒng)建立的主體內(nèi)容，是井下電力安全監(jiān)測系統(tǒng)能夠有效運(yùn)行并且全面反映煤礦井下電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的主要技術(shù)支撐力量，而使用不同的井下電力安全監(jiān)測技術(shù)作為系統(tǒng)主體，建立的電力安全監(jiān)測系統(tǒng)也會(huì)各不相同，其主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的成本、效率、質(zhì)量以及系統(tǒng)設(shè)備的安放內(nèi)容中。當(dāng)前階段煤礦井下電力安全系統(tǒng)中的安全監(jiān)測技術(shù)有很多，包括電力載波技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)、擴(kuò)頻通信技術(shù)、三層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)、單片機(jī)煤礦井下安全監(jiān)測技術(shù)、光柵溫度在線監(jiān)測技術(shù)、現(xiàn)在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，以應(yīng)用較為普遍的電力載波技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)為例，煤礦井下電力安全監(jiān)測系統(tǒng)中的安全監(jiān)測技術(shù)主要包含以下內(nèi)容。

2.1 電力載波技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)

具體來講，電力載波技術(shù)是使用配電線作為信息數(shù)據(jù)傳送的介質(zhì)，將煤礦井下電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為具體的數(shù)據(jù)信號(hào)并且通過載波傳送的方式傳送到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換中心和地面集控站，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)井下電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，電力載波技術(shù)具有超遠(yuǎn)距離通信與數(shù)據(jù)傳輸、價(jià)格成本較為低廉，信號(hào)傳輸速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)；而射頻識(shí)別技術(shù)則是一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其能夠利用射頻信號(hào)通過空間磁場實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別的目的。射頻識(shí)別技術(shù)相比以往的信息識(shí)別技術(shù)具有保密性更高、信號(hào)傳輸更強(qiáng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量更大等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)射頻識(shí)別技術(shù)還能夠通過識(shí)別多個(gè)射頻卡的技術(shù)原理去識(shí)別進(jìn)行多條井下電力運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息的有效識(shí)別，保證電力安全監(jiān)測系統(tǒng)不會(huì)對(duì)井下電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息有所遺漏。將電力載波技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)結(jié)合起來作為井下電力安全監(jiān)測系統(tǒng)的主體技術(shù)支撐，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)安全監(jiān)測設(shè)備的有效控制以及井下電力系統(tǒng)運(yùn)行故障地點(diǎn)的精確定位，使安全監(jiān)測設(shè)備能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)井下電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)、合理、全面以及細(xì)致的監(jiān)控和管理，同時(shí)電力載波技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)還能憑借本身的技術(shù)特點(diǎn)，減少井下電力安全監(jiān)測系統(tǒng)的成本費(fèi)用和運(yùn)用難度，減少煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本投入，確保企業(yè)煤礦井下開采作業(yè)的安全和經(jīng)濟(jì)效益。

以電力載波技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)作為主體建立的煤礦井下電力安全監(jiān)控系統(tǒng)事實(shí)上可以分為兩個(gè)部分，分別是煤礦井下電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及煤礦井下電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。其中煤礦井下電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要表現(xiàn)為安全監(jiān)測設(shè)備終端對(duì)井下電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后使用電力載波的傳送方式傳送到地面集控站中，再由地面集控站使用井下電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別、分析、整理以及作出相應(yīng)的反饋，確定井下電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)良好壞。煤礦井下電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)主要包括煤礦井下的溫度、濕度、氣壓、電力系統(tǒng)設(shè)備的溫度、電壓、流量、有功功率、無功功率、功率因素等，同時(shí)井下電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)還會(huì)對(duì)井下電力系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備中的斷路器、刀閘口、電流自動(dòng)保護(hù)裝置以及其他電力系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄，對(duì)工作人員的電力系統(tǒng)操作和管理行為進(jìn)行記錄等。

2.2 現(xiàn)代數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

使用以現(xiàn)代數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)的主體技術(shù)，其主要技術(shù)內(nèi)容包括了數(shù)值模擬技術(shù)、流量監(jiān)測技術(shù)以及電路保護(hù)技術(shù)等。其中數(shù)值模擬技術(shù)主要是指依靠現(xiàn)代飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合有限元或者有線容積的概念對(duì)井下電力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行綜合的數(shù)值計(jì)算以及圖像顯示的技術(shù)，最終有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障查詢。數(shù)值模擬技術(shù)與電力載波技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)最大的不同是數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用需要經(jīng)過周密的驗(yàn)算測驗(yàn)，對(duì)井下電力系統(tǒng)的運(yùn)行作出清晰的圖像模擬以及事實(shí)調(diào)查，事先對(duì)井下電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行過相當(dāng)多的估計(jì)和驗(yàn)算，進(jìn)而直接參與到井下電力系統(tǒng)運(yùn)行過程的建立和設(shè)置過程中，對(duì)井下電力系統(tǒng)的運(yùn)行也會(huì)造成影響，但電力載波技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)卻不會(huì)對(duì)井下電力系統(tǒng)的良好運(yùn)行造成相關(guān)的影響；而流量監(jiān)測技術(shù)則主要是指煤礦企業(yè)根據(jù)事先運(yùn)用的數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)井下電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行估算以后測試的最佳井下電力系統(tǒng)運(yùn)行的流量，流量監(jiān)測技術(shù)正是對(duì)該流量進(jìn)行監(jiān)測的一種技術(shù)，確保井下電力系統(tǒng)的運(yùn)行流量符合數(shù)值模擬技術(shù)的估算以及井下電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需要；電路保護(hù)技術(shù)則是指在井下電力安全監(jiān)測系統(tǒng)中添加對(duì)電力系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)進(jìn)行及時(shí)告警并對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和故障解決的技術(shù)，這類保護(hù)技術(shù)通常會(huì)使用流閉鎖的方法來避免因?yàn)榫码娏υO(shè)備出現(xiàn)故障而對(duì)整體的電力系統(tǒng)運(yùn)行造成影響，避免電力系統(tǒng)出現(xiàn)較大的電壓波動(dòng)而出現(xiàn)大面積停電的現(xiàn)象。同時(shí)電路保護(hù)技術(shù)還能夠快速的對(duì)故障進(jìn)行識(shí)別以及定位，對(duì)地面集控站的工作人員清晰的故障提示，幫助相關(guān)人員快速排出井下電力系統(tǒng)出現(xiàn)的故障問題，減少煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，確保煤礦井下作業(yè)的安全。

近年來，我國礦井電力監(jiān)測系統(tǒng)以及監(jiān)測技術(shù)在近些年來得到了長足的發(fā)展，但是跟國外的礦井比較仍然有著一定的差距，所以煤礦企業(yè)應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)井下電力監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)和投入，使安全監(jiān)測技術(shù)能夠在煤礦井下得到有效運(yùn)用和全面發(fā)揮，以確保井下電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證煤礦井下作業(yè)的安全與高效。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃飛.煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014，（22）.

[2] 俞斌，湯群芳.基于電力線載波通信技術(shù)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].低壓電器，2012，（12）.

[3] 周濤，劉陽.淺談煤礦井下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].河南科技，2013，（8）.