矿井主排水机电设备监测管理系统开发

张晓宁

摘 要：排水系统对于整个煤炭开采工作而言有着极其重要的影响作用，不仅可以实现煤炭开采矿井内部的水流排除，可以形成对地下水资源的保护，还可以对相关操作人员的生命安全形成保障。通常情况下，整个煤炭开采工作的安全受到排水系统的决定性影响，一旦发现可能会威胁煤炭工作正常开展的安全威胁，都需要对其进行及时的排查和修正，还能在一定程度上提高煤炭开采的效率。基于此，本文将会对整个煤炭企业内矿井主排水机电设备的相关监测任务进行深度讨论。

关键词：矿井;排水系统;机电设备;管理系统

这套系统目前已在煤矿行业当中顺利运行，在投入运行之后，到目前为止并没有出现相关的故障问题。在监测系统的具体运行过程当中，可实时地对井下排水系统的运行数据进行收集，并顺利切换不同的控制模式，从而及时地进行调整，确保系统的稳定运行。

1 井下排水系统构成

这里以某地的矿区为主要事例来分析，该矿区的主要泵房分为三类，分别为地层泵房、中间泵房和最上层泵房，主要以地理位置来进行区分。而每一泵房的具体排水系统的安置也有其具体的位置要求，其中最深距离是距地表410m。对于最核心的主排水泵房而言，组成部件较为繁多，都有其重要的功能和作用。其中，中间泵房有着极高的影响力，不仅承担的整个矿区的主要排水工作，还会受到较大的上层压力，甚至还要帮助上层和下层的排水进行疏导，确保整个井下排水系统的通畅。而在具体的操作过程中，由于人工带有局限性，从而会形成极大的安全隐患，对相关操作人员的生命财产安全做出威胁。因此，为确保整个井下排水系统的安全性能，该矿区在进行中心控制体系中融入信息通信技术，总线控制系统为485线，可以对各个体系结构形成极大的关系连接，便于对其进行适时监管和管理。近些年来，由于受到国家发展项目的影响，整个矿区的煤炭生产规模缩小。该矿区现阶段仍采用传统的跨落式采煤手段，在地理结构上进行具体的操作，需要对地理位置进行明确的划分，降低地下水对整个矿区的影响。而对于开拓方式的选择而言，该矿区主要分为三种模式，分别为水平、立井和上下山分区。通常情况下，地下水的存在都是会对整个煤炭工作的开采形成制约影响，含水层的分类主要有两大类：第一，第五层灰岩。所处地理位置较为复杂，地下水含量也极为丰富，于整个煤层的距离较进，是一种常见的含水层;第二，奥灰层。厚度极大，通常为80m，主要受到当地自然气候的影响，地下水含量与雨水补给成正相关关系。

2 排水控制系统总体方案的设计

对于煤炭体系中的排水系统而言，井下排水控制系统是其中枢枢纽，对整个排水系统起到决定性的影响作用，甚至还会对相关操作人员的生命安全有着制约性影响。所以，以传统的矿井排水系统为基准，加入更多有高新技术技能的技术设备和相关理念，从而可以使其進行创新型和优化型发展。PLC控制体系对整个新型排水系统的发展起着控制作用，再辅之以各类专业技能设备的具体操作，确保整个控制器的远程操控能够顺利完成，在具体的PLC控制器投入使用之前，要对相关的具体数据进行输入，从而可以加强中心控制器与水泵电机和真空泵球阀等设备之间的联系，在得到具体数据之后，需要对其进行收集整理，还需要专业人员对数据进行分析，从而为今后的排水系统的运用开展奠定良好的实践基础。而在具体的数据分析之后，就需要具体的管理人员进行命令的下达，打开具体操作系统的开关装置，整个过程都需要相关监督人员的适时监控。而对于信息的传导过程而言，要使用的技术系统为RS485，不仅可以提升整个信号传输的速度，还能将具体信号进行精准无误的传导。整个排水控制系统也应该形成自动化模式，在现代化科技的帮助下，不断形成智能化技术发展，利用相关的水泵控制设备来实现整个矿井内的排水控制。具体的优化系统结构如下图1所示。

3 传感装置的布设

在进行具体的井下传感装置的安置时，必须充分考虑水泵房的具体情形，一般采用以下几个方式：第一，为提高整个检测设备的灵敏度和精准度，在进行具体的监测位置制定时，必须充分考虑距离和设备的具体参数形式，从而可以保障整个监督设备最大效能的发挥;第二，对于已插入形式存在的超声流量检测设备而言，必须充分结合行业内的相关标准和要求，将实际距离控制在标准范围之内，虽然原则上是管道直径的五倍之上，在具体的实践落实中，必须充分考虑工作的实际情形，实现整个超声流监测装置的全面性安置;第三，压力传感装置一般分为正压和负压两种，由于其具体形式和内容的不同，导致两类压力传感装置安置位置也有极大的差异，通常在出口处安置正压传感器，而入口处则是负压传感装置，分类装置能够提高整个检测接结果的精确性;第四，除需对压力进行监测外，传感装置内的温度也需进行适时监控，因此，温度传感器的安置有其必然性，可以对整个装置内的多处设备进行温度的测量。

4 矿主排水机电设备监测管理系统功能设计

4.1 上位机功能设计

对于矿主排水机电设备内上位机功能的具体设计情况而言，有着充分且繁多的技术对其做出保障，与现在的互联网科技形成极大的关联，操作难度较大，但对信息处理有着极高的分析能力。对于上位机而言，可以对其进行操纵来实现下位机的具体实践，对整个互联网科技做出充分的利用，而且整个上位机组主要由软件和信息数据库构成，可以对信息进行及时处理和分析储存。

4.2 系统监控功能设计

在进行具体的监控功能的设计过程中，通常都会采用总分结构形式，对所有结构进行具体划分，使其形成简单且易操作的子程序，还能便于总部门对其进行实时监控，那整个矿主排水机电设备的功能发挥做出保障。通常情况下，这项监督任务都是通过PLC技术来进行，能够有效对相关的结构进行系统内的编制。

4.3 系统报警功能设计

报警功能设计也是整个矿井主排水机电监测系统内的一大亮点，具有极其重要的影响作用，能够保障整个机电设备的工作顺利完成。而对于具体的系统报警功能设计而言，需要对相关的设备参数进行监督，一旦发现数值超过某个已设定的水平，都会开启整个报警系统。而在进行报警参数设定的具体情况时，这就需要相关工作人员进行积极的知识储备和实际情形的考察，并且对报警系统参数进行限值的规划。通过这个系统报警功能，相关的管理人员可以对排水设备的相关情形做出把握，从而可以及时对其进行相应的解决任务的指定。

5 结束语

煤炭开采的过程中，井下涌水必须及时排出以保证煤矿的安全，要求排水系统可靠、安全、高效地将涌水排出地面。作为井下排水系统的核心设备，水泵控制系统的自动化水平与矿井排水工作密切相关。然而传统井下水泵仍然以人工控制为主，使用的控制手段还是以前的继电器控制，连线复杂、功耗大、低效，而且对排水系统的监测水平低，不能实时掌握排水系统的运行状况，导致启动和关闭水泵不能依据水位或其他参数实行自动化操作，极大地损耗人力、物力资源。因此，保证井下水泵系统的安全高效运行至关重要。

参考文献：

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