礦井主排水機電設備監(jiān)測管理系統(tǒng)開發(fā)

張曉寧

摘 要：排水系統(tǒng)對于整個煤炭開采工作而言有著極其重要的影響作用，不僅可以實現(xiàn)煤炭開采礦井內(nèi)部的水流排除，可以形成對地下水資源的保護，還可以對相關操作人員的生命安全形成保障。通常情況下，整個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)可能會威脅煤炭工作正常開展的安全威脅，都需要對其進行及時的排查和修正，還能在一定程度上提高煤炭開采的效率。基于此，本文將會對整個煤炭企業(yè)內(nèi)礦井主排水機電設備的相關監(jiān)測任務進行深度討論。

關鍵詞：礦井;排水系統(tǒng);機電設備;管理系統(tǒng)

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

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，不僅承擔的整個礦區(qū)的主要排水工作，還會受到較大的上層壓力，甚至還要幫助上層和下層的排水進行疏導，確保整個井下排水系統(tǒng)的通暢。而在具體的操作過程中，由于人工帶有局限性，從而會形成極大的安全隱患，對相關操作人員的生命財產(chǎn)安全做出威脅。因此，為確保整個井下排水系統(tǒng)的安全性能，該礦區(qū)在進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，可以對各個體系結(jié)構(gòu)形成極大的關系連接，便于對其進行適時監(jiān)管和管理。近些年來，由于受到國家發(fā)展項目的影響，整個礦區(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)上進行具體的操作，需要對地理位置進行明確的劃分，降低地下水對整個礦區(qū)的影響。而對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對整個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雜，地下水含量也極為豐富，于整個煤層的距離較進，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?shù)刈匀粴夂虻挠绊懀叵滤颗c雨水補給成正相關關系。

2 排水控制系統(tǒng)總體方案的設計

對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，對整個排水系統(tǒng)起到?jīng)Q定性的影響作用，甚至還會對相關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，加入更多有高新技術(shù)技能的技術(shù)設備和相關理念，從而可以使其進行創(chuàng)新型和優(yōu)化型發(fā)展。PLC控制體系對整個新型排水系統(tǒng)的發(fā)展起著控制作用，再輔之以各類專業(yè)技能設備的具體操作，確保整個控制器的遠程操控能夠順利完成，在具體的PLC控制器投入使用之前，要對相關的具體數(shù)據(jù)進行輸入，從而可以加強中心控制器與水泵電機和真空泵球閥等設備之間的聯(lián)系，在得到具體數(shù)據(jù)之后，需要對其進行收集整理，還需要專業(yè)人員對數(shù)據(jù)進行分析，從而為今后的排水系統(tǒng)的運用開展奠定良好的實踐基礎。而在具體的數(shù)據(jù)分析之后，就需要具體的管理人員進行命令的下達，打開具體操作系統(tǒng)的開關裝置，整個過程都需要相關監(jiān)督人員的適時監(jiān)控。而對于信息的傳導過程而言，要使用的技術(shù)系統(tǒng)為RS485，不僅可以提升整個信號傳輸?shù)乃俣龋€能將具體信號進行精準無誤的傳導。整個排水控制系統(tǒng)也應該形成自動化模式，在現(xiàn)代化科技的幫助下，不斷形成智能化技術(shù)發(fā)展，利用相關的水泵控制設備來實現(xiàn)整個礦井內(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

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

4 礦主排水機電設備監(jiān)測管理系統(tǒng)功能設計

4.1 上位機功能設計

對于礦主排水機電設備內(nèi)上位機功能的具體設計情況而言，有著充分且繁多的技術(shù)對其做出保障，與現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)科技形成極大的關聯(lián)，操作難度較大，但對信息處理有著極高的分析能力。對于上位機而言，可以對其進行操縱來實現(xiàn)下位機的具體實踐，對整個互聯(lián)網(wǎng)科技做出充分的利用，而且整個上位機組主要由軟件和信息數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，可以對信息進行及時處理和分析儲存。

4.2 系統(tǒng)監(jiān)控功能設計

在進行具體的監(jiān)控功能的設計過程中，通常都會采用總分結(jié)構(gòu)形式，對所有結(jié)構(gòu)進行具體劃分，使其形成簡單且易操作的子程序，還能便于總部門對其進行實時監(jiān)控，那整個礦主排水機電設備的功能發(fā)揮做出保障。通常情況下，這項監(jiān)督任務都是通過PLC技術(shù)來進行，能夠有效對相關的結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)內(nèi)的編制。

4.3 系統(tǒng)報警功能設計

報警功能設計也是整個礦井主排水機電監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)的一大亮點，具有極其重要的影響作用，能夠保障整個機電設備的工作順利完成。而對于具體的系統(tǒng)報警功能設計而言，需要對相關的設備參數(shù)進行監(jiān)督，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)值超過某個已設定的水平，都會開啟整個報警系統(tǒng)。而在進行報警參數(shù)設定的具體情況時，這就需要相關工作人員進行積極的知識儲備和實際情形的考察，并且對報警系統(tǒng)參數(shù)進行限值的規(guī)劃。通過這個系統(tǒng)報警功能，相關的管理人員可以對排水設備的相關情形做出把握，從而可以及時對其進行相應的解決任務的指定。

5 結(jié)束語

煤炭開采的過程中，井下涌水必須及時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)的核心設備，水泵控制系統(tǒng)的自動化水平與礦井排水工作密切相關。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，連線復雜、功耗大、低效，而且對排水系統(tǒng)的監(jiān)測水平低，不能實時掌握排水系統(tǒng)的運行狀況，導致啟動和關閉水泵不能依據(jù)水位或其他參數(shù)實行自動化操作，極大地損耗人力、物力資源。因此，保證井下水泵系統(tǒng)的安全高效運行至關重要。

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