矿用通风机在线监控与故障诊断预警系统

赵燕育，陈永胜

（1.山西省煤炭规划设计院，山西 太原 030045；2.西山煤电义金煤业公司，山西 古交 030203）

矿用通风机在线监控与故障诊断预警系统

赵燕育1，陈永胜2

（1.山西省煤炭规划设计院，山西 太原 030045；2.西山煤电义金煤业公司，山西 古交 030203）

矿用通风机在线监控与故障诊断预警系统是数字化矿山建设中的重要设备之一，本文提出了一套基于工业P C和Z Y T100-SCADA专用软件平台及故障专家诊断和预警系统，结合传感器技术 、数据处理技术、控制技术为一体的解决方案。

矿用通风机；在线监控；故障预警

1 概述

矿井主要通风机的作用可概括为三个方面：一是为井下工作人员提供新鲜空气；二是.冲淡和排除生产过程中产生的各种有害气体和粉尘；三是调节井下微气候，改变工作环境。而当井下发生爆炸、火灾等重大灾害时，主要通风机还是救灾决策者用于调控灾变范围、减少灾害损失的重要工具之一。因此，矿井主要通风机无论在平常还是非常情况下，对于保证矿井正常安全生产，维护广大矿工的生命安全和身体健康都具有不可替代的作用。

对这种矿山大型设备采用现代技术和管理手段取代传统的管理模式，已成为衡量一个矿井现代化和标准化水平的重要标志和基本要求。为保障设备的安全运行，结合最新的传感器技术、软件技术和控制理论，为该设备量身打造一专门的在线检测技术相结合的风机运行状态在线监控和诊断系统Z Y T100-SCADA，已势在必行。

2 矿用通风机在线监控与故障报警系统的设计思想

在线检测与故障诊断系统采用模块化结构设计，模块采用标准部件，以方便维护和备件采购；为提高传感器设备的抗干扰性、可维护性，信号传输采用485总线方式与主控单元交换数据；与监控中心之间使用光纤传递数据；软件结构：通过B/S方式实现主控单元和监控中心的数据交换；故障预警系统采用专门的专家系统，专家系统设计包含知识库和推理机的设计。知识库采用层次化、模块化的生产式知识表示方法。推理机分基于实例的推理和基于知识的推理，针对煤矿特点尤其包含了对工况变化的预警分析。

根据系统构建思想，选用Z Y T100-SCADA平台，该平台不仅能够满足功能需求，而且应用简单，功能强大，能够实现时域分析、频域分析、轴心轨迹、小波分析等检测与故障诊断功能。图1为Z Y T100-SCADA平台在线监控与故障预警系统的组成框图。

图1 在线监控与故障预警系统的组成框图

3 系统软件设计

风机在线监测系统以经济实用为出发点。软件平台为Z Y T100-SCADA系统为基础，利用其C O M组件进行开发，使用灵活操作方便，充分考虑了V B和V C各自优点，采用两者相结合的方式进行开发。系统主要应用软件介绍如下。

1）基于Z Y T100-SCADA采集处理管理测控软件：为了保证监测系统能在恶劣的条件下长期连续的工作，选用抗干扰性能好、数据处理能力强，带标准化接口以实现数据共享的工控机I P C构成现场主控单元，在Z Y T100-SCADA测控软件平台下，实施数据的采集和数据的管理，并通过故障诊断预警系统客户端软件K T-1.00实现设备和工况预警。

该测控软件，以动态数据库的管理为核心，辅以数据接口软件，数据容错处理机制，实现现场数据的实时采集、实时处理响应，数据存储查询管理以及多线程任务管理调度机制，实现测控管一体化。主要由数据采集、数据处理、数据管理、预警输出、控制输出、通讯等模块组成。图2为Z Y T100-S C AD A-F测控软件监控主画面。

图2 Z Y T100-SCADA-F测控软件监控主画面

2）远程数据采集与控制应用软件：基于I NTE R N E T网或局域网可实现设备的远程操作和管理软件SCADA-F基于动态数据库和数据接受处理程序，对现场数据实现实时处理。

4 系统的主要功能

1）电机电流、电压、功率因数检测：对主扇风机电机电流、电压、有功、无功、功率因数进行在线检测。在通风机控制柜上加装电力智能仪表Y D 2020，实时监控风机电机电流、电压、功率因数，并通过智能仪表的485通讯口实时上传到I P C中。

2）通风机开停状态显示:在通风机控制柜上加装状态智能传感器，经过S I C 7060模块，以485总线方式实时上传到I P C中。

3）风速、风量、负压、轴温在线检测:对风道中的风速、风量、负压、轴温采用智能化传感器将各有关物理量采集后，经各相关芯片电路处理后，转换成485总线方式传输到I P C中。

4)通风机就地及远控:在主控机上设置就地、远控转换开关，通过S I C 7060模块和S I C 8021模块上位机可实现对每台通风机的远方控制。

5)系统软件主要功能:系统地面信息管理软件由V i s u a l C++、S Q L S E R V E R，V B等语言编制而成，在工控P C机上均可运行，操作系统为Wi n d o w s 2000以上的版本。整个软件在设计中本着为用户着想、为用户服务的原则，从程序的开始使用到结束，完全以人机对话的方式进行，全部汉字“窗口”显示，多级下拉式菜单选项，界面友好，菜单简洁、图文并茂。在系统使用中，有关管理信息可以分别以表格或图形的显示展现在微机屏幕上，显示方便直观。

在本系统图形功能模块中，根据用户需要，可绘制出各类统计直方图、扇形比例图和日期折线图。这些图形均可以屏幕显示和打印输出，使用户能直观地观察了解数据的趋势及各种比例关系。具有丰富的数据处理、数据存储、记录、查询等功能。

5 结束语

基于P C的矿用通风机监控与预警系统，将各种传感器、执行机构、预警设备、数据采集处理单元等以P C为核心，在Z Y T100-SCADA软件平台下，结合专家预警系统专用软件，实现了大型设备的在线监测、控制和管理，使得矿用风机这一大型重要设备的可靠性、可操作性、可管理性大大提高，可视化、智能化、智能化成为这一大型设备的主要实现模式。该装置可独立成为数字化矿井—矿用通风机智能化监控主管单元。

[1]王璐生，郭建珠，张机源.SCADA-z y T100自动化系统在集中供水站的应用[J].山西水利，2009（4）：78.

[2]田来剑，赵 军，郭建珠.基于P C的地下水智能监控网络设计方法[J].山西水利，2010（6）：11-12.

Online Monitoring and Failure Warning System for Mine Ventilators

ZHAO Yan-yu1,CHEN Yong-sheng2
(1. Shanxi Coal Planning and Design Institute, Taiyuan Shanxi 030045;2. Yijin Coal Co., Xishan Coal and Electricity Group, Gujiao Shanxi 030203)

The online monitoring and failure early-warning system of mine ventilators is one of important equipments in the digital mine construction. The paper introduced an expert diagnosis and early-warning system based on the PC and ZYT100-SCADA platform, and a solution integrating sensors,data processing and control technology.

mine ventilator; online monitoring; failure warning

TD 441

A

1672-5050（2011）10-0066-03

2011-06-28

赵燕育（1964—），女，山西太原人，大学本科，工程师，从事矿山机电设计及研究工作。

刘新光