井下自動化排水集中監控系統的研發

摘 要：中興礦馬莊水泵房排水需要安排值班水泵工進行排水作業，水泵排水方式屬于傳統就地操作，每臺水泵需要人工就地操作，各種數據需要人工進行記錄匯報，無法實現遠程控制和監測，地面無法及時了解設備運行狀況。通過對馬莊水泵房進行自動化排水集中監控系統安裝升級改造，可實現水泵房無人值守，減少用工數量，降低勞動成本，減少工人勞動強度，提高排水效率。

關鍵詞：水泵房;無人值守;排水效率

1 概況

馬莊水泵房作為中興礦重要的采區水泵房，對采區排水起到了關鍵性作用，目前馬莊水泵房水泵共三臺，DN200排水管兩趟，水倉內的水從馬莊水泵房排至中央水倉。馬莊水泵型號MD155-67×4，單臺水泵額定流量為155m3/h，額定揚程268m，配用電機型號：YB2-3551-2，功率185kW，額定電壓6kV，額定電流21.5A，水倉容積1632m3。

通過對馬莊水泵房進行自動化排水集中監控系統安裝升級改造，可以實現以下功能：

①遠程監測水泵運行狀態包括：排水壓力、流量、高低水位、溫度、運行電流電壓等[1];

②可以實現地面遠程操水泵，具體包括：遠程手動、一鍵啟動、自動三種模式;

③可根據水位、溫度、壓力故障時報警、停泵，無流量或降低故障時報警、停泵等功能;

④可根據水倉水位高低實現自動排水，當水倉水位達到設定開泵值時，水泵根據系統設定開泵操作順序進行自動開泵排水，提高了水泵房應急處置能力;

⑤水泵房安裝有高清攝像頭能夠及時了解現場環境狀況。

2 功能介紹

2.1 主界面

主界面如圖一所示;可現實當前泵狀態及各監控數據，具體操作以1#水泵為例：

① 上圖①停止顯示處，顯示為泵的運行狀態;

② 上圖②檢修顯示處為井下TH24操作臺顯示當前狀態，為三種狀態：檢修，檢修狀態時上位機與井下操作臺均不能操作泵的開啟，為無效狀態;遠程狀態，遠程狀態只能在地面調度室開啟泵，井下操作臺無效;就地，就地狀態為只能在井下通過TH24進行泵的開啟[2];

③ 上圖③集控狀態顯示處為TH24操作臺進行選擇就地單控或就地集控，此狀態只在就地狀態有效，當為就地單控時，只在TH24操作臺有效，可以單獨開啟或停止排氣閥、射流閥、泵、閘閥;就地集控時在TH24操作臺處操作有效，可實現泵一鍵啟動和一鍵停止;

④ 可監測閘閥及射流閥、排氣閥的開啟狀態，可以使地面人員有效了解井下泵的開啟狀態;

⑤ 監測正壓、負壓值，及時了解泵的開啟異常情況;

⑥ 有效了解系統架構，監測顯示及各泵的具體運行狀況，泵的地面啟停操作;

⑦ 紅方框，可以實現對泵的具體操作，出現圖二所示畫面：

此界面可顯示各報警狀態及各遠程操作;

①報警狀態顯示，當水泵報警時，相應報警位后面的綠點會變為紅色，可以有效簡單明了知道泵的報警狀態，可以迅速處理此報警位置;可以顯示具體溫度、具體數值有效了解泵運行具體狀況;可以有效知道泵的運行次數及運行時間，可以相應選擇該泵的啟停[3];

②閘閥選擇，點擊后面按鈕可以實現根據需要選擇閘閥1或者閘閥2的開啟，有效根據水管流量狀態選擇閘閥的開啟;

③溫度保護投入或屏蔽，當溫度保護投入時，溫度達到停機異常值時可實現一鍵停機，屏蔽時，只報警，不停機，可根據需要選擇投入或屏蔽;

④系統投入或推出，當系統投入時，可實現遠程控制，在地面實現巡航開泵;

⑤手動自動選擇：點擊自動啟泵時，下面自動控制處相應變為藍色手動控制相應變為灰色，點擊一鍵啟動即可實現泵的一鍵啟動;點擊手動啟泵時相應自動控制處變為灰色手動控制相應變為藍色，可根據選擇任意啟動射流閥、排氣閥、閘閥、泵等;

⑥液位顯示，0.00m處為液位顯示，可有效監測液位具體數值，選擇幾臺泵的開啟;

⑦球閥套數選擇，若水壓不夠時則需在開啟球閥之前選擇設置“兩套球閥同時開啟時間”和“三套球閥同時開啟時間”（跟據實際情況具體操作）;

⑧水泵啟動流程狀態顯示，可實時監視水泵開啟過程中的設備狀態以及水泵開啟具體到了那一步。

2.2 報表

報表可有效顯示各時間段數據監測具體數值，可以有效了解泵不停時間段的具體狀態;此功能可以系統了解泵的啟動時間及停止距圖時間，運行時長，有效了解各泵的運行時長，可有效選擇不同泵的開啟時長。

2.3 操作記錄

操作記錄可顯示具體時間通過上位機軟件在地面開啟幾號泵、以及開啟的具體操作方式及操作員賬戶。

2.4 數據曲線

數據曲線可以根據曲線方式簡單明了的了解泵啟動的穩定性;水泵選擇，可以選擇具體泵的號數;曲線選擇，選擇具體監測數據的曲線體現;然后點擊增加曲線，即可在圖表中顯示曲線實時圖[4]。

2.5 參數設置

參數設置界面為報警設定值界面;如設置點擊前軸溫度高報警，在后面白框中輸入設定值，然后點擊設定即可;可設置自動排水水位值等。

2.6 故障分析

此界面可以顯示實時報警具體位置，可以快速確定故障發生點，及時解決問題;也可以點擊打印連接打印機打印出圖表。

3 與國內外已有技術全面綜合對比情況

該自動化排水集中監控系統對比國內同等功能的系統，具有功能齊全，可操作性強，系統成熟穩定的優點。

4 應用和推廣

該自動化排水集中監控系統具有實時監測水泵運行狀態、排水壓力、流量、高低水位、溫度、運行電流電壓等，可進行遠程操控水泵，具備根據水位、溫度、壓力、流量等狀態進行故障報警、停泵功能，可根據水倉水位高低實現自動排水，保障了水泵正常運行，提高了水泵房應急處置能力[5]。

參考文獻：

[1]胡俊.基于Prodave的自動化監控系統的開發[J].數字技術與應用，2017（8）：166-168，170.

[2]王春進，趙瑋燁.井下排水自動化控制系統研究與應用[J].煤礦機械，2019，40（5）：136-138.

[3]李延亮.鐵路35/10kV變配電所綜合自動化監控系統的設計[D].四川：西南交通大學，2017.

[4]溫小斌.物聯網系統自動化監控的設計與實現[J].計算機時代，2019（6）：34-36.

[5]張延昭.礦井主排水系統自動化控制的研究與實現[J].機電信息，2017（27）：37-38.

作者簡介：

龐建東（1983- ），男，山西平遙人，機電工程師，本科學歷，畢業于太原理工大學，電氣工程及其自動化專業，從事煤礦機電方面的研究。