白鹏

摘要：矿井作业中，如果产生地下涌水的问题，就会严重威胁到作业安全。即便是矿井下有渗漏的现象，也会影响矿井作业。如果渗漏严重，就会使矿井被淹没，对井下作业人員而言会直接危及到他们的生命。目前多数的煤矿井下依然会采用排水系统人工操作的模式，井下水位报警设计也非常简单，加之管理水平较低，就必然会给矿井作业埋下隐患，影响矿井的产出效益。随着信息时代的发展，井下排水系统采用了可编程序控制技术。这种技术是通过微处理器的运行，对矿井实施自动化监控。本文针对井下排水自动化监控系统在矿山的应用进行研究。

关键词：井下排水 自动化技术 监控系统 矿山

中图分类号：TD442 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2017）08-0191-02

中国的科技领域呈现出突飞猛进的发展态势，随着信息技术渗入到煤矿企业的矿井作业环节，实现了矿井生产的自动化运行。在矿井作业过程中，会由于多种因素的影响导致井下渗水，作业搁置。如果渗水严重，甚至产生涌水的现象，就会危及到矿井作业人员的生命。为了保证矿井生产质量的同时，提高井下作业的安全系数，就要将信息技术充分利用起来，将可编程序控制技术应用于矿井监控系统中，对井下排水作业实施自动化监控，可以确保矿井生产效率的提高，有助于促进煤矿企业更好地发展。

一、井下排水自动化监控系统所发挥的作用

井下排水自动化监控系统所发挥的功能体现在两个方面，即用于井下生产运行的机械设备信息系统和用于排水自动化监控的信息系统。用于井下生产运行的机械设备信息系统是让机械设备处于自动化控制状态，包括微电子技术、微处理器技术都可以根据需要对机械设备进行控制。用于排水自动化监控的信息系统是对井下水泵进行管理的系统，使井下排水工作在自动化控制环境下完成。

排水自动化监控的信息系统主要采用的是可编程控制器，编程的接口为标准化设计，与任何的接口都能够建立连接。[1]在硬件技术平台上为分布式通信总线设计。随着监测系统的运行，就可以对井下排水状况进行现场检测，并按照指令进行操作控制，排水工作可以自动完成。

二、井下排水自动化监控系统的基本性能

（一）井下排水自动化监控系统具有较高的稳定可靠性

可编程序控制器在运行中采用两种控制模式，这些控制模式可以根据监控系统的运行需要进行转换，以使监控系统达到良好的运行状态。如果信息在远程传输中，通信点遭到了阻断，就需要将信息控制模式转换为本地模式。井下排水自动化监控系统可以实现对井下的全面控制，对井下的任何位置都不会有所疏漏，当发现异常状况，警报系统就会启动。

（二）井下排水自动化监控系统采用光纤技术进行信息传输

井下排水自动化监控系统在信息传输中所采用的光纤技术。与传统的信息传输相比，光纤技术可以快速地进行信息传输，而且可以获得良好的传输质量。可编程序控制器是在VC.net 编程技术的支持下使得监控系统的运行效率有所提高，而且安全可靠。运行程序具有通用性，进行再次开发时，不仅可以提高系统的利用率，而且可以降低成本。对于用电高峰阶段和低谷阶段的电价计算，通过运行计算机的计算软件就可以获得精确的结果，使水泵所消耗的能量降低，达到经济运行的效果。当水泵处于持续运行状态的时候，水泵启动的时间、运行的时间都会累加，水泵的运行情况就会体现出来，而且水泵也不会由于长时间运行而导致疲劳损坏。井下排水自动化监控系统通过对水位报警进行设置，可以确保水位问题存在的时候进行自动调整，使水位控制在合理的范围内。

三、井下排水自动化监控系统的分析系统

井下排水自动化监控系统的分析系统具有独特的性能，对电动机的电流控制参数、轴承温度控制参数、中央泵房中水仓水位的控制参数等，都可以通过监控系统反映出来，同时信息数据实现远程传输。当信息传输中出现异常状况，报警系统就会自动启动。井下排水自动化监控系统能够对远程设备予以控制，而且还能够用于在线监控传感器、泵房等，包括带式输送机、网络信息通信子系统以及因此产生的各种数据等，都实现了数字化显示。

四、井下排水自动化监控系统的构成

（一）井下排水自动化监控系统的现场传感器监测子系统

现场传感器检测子系统的传感器是主要的构成部件，这些传感器被安装于不同的位置，可以对各个设备运行状态信息进行采集，诸如水泵运行状况、电动机运行状况、水流量以及管道的压力等，传感器所传递的信息主要电流、流量、温度、位置以及压力等方面，所以，信息更具有合理性。

（二）井下排水自动化监控系统的采集前端数据以及控制设备

井下排水自动化监控系统运行中，所收集的前端数据以及对控制设备信息数据采集后，都传递给可编程序控制器。每个控制箱的旁边都安装有水泵，连接到中央转换功能上，可以确保紧急情况下各种控制箱正常启动。[2]水泵内部的数据用西门子ET200M分布式控制系统进行采集，输入/输出系统对各个子系统进行控制，之后使用可编程序控制器对各个子系统所传递的信息进行收集和控制。

（三）井下排水自动化监控系统的处理监视泵房数据子系统

井下排水自动化监控系统的数据处理中采用西门子CPU315-2DP可编程控制器，信息传递程序接口集成之后，可以确保16个中央处理器同时运行。使用可编程序控制器对所检测的数据进行分析，可以将数据向工业控制传输，所有的传输信号在触摸屏上都会显示出来，根据信息情况发出指令，水泵的启动指令和操作指令都会同时发出。

五、井下排水自动化监控系统的子系统建立

在网络系统相同的情况下，系统运行会受到影响，甚至会导致瘫痪。采用井下排水自动化监控系统，通过运行不同的信息传输网络，用PROFIBUS DP将可编程序控制器与西门子ET200远程连接，用信息传递程序接口将触摸屏与可编程序控制器连接，就可以对远程信息进行有效传递了。以太网可以将工控机与可编程序控制器连接起来。采用这种连接的方式，就可以远程通信网络系统、自动化监控系统对井下排水实施有效控制。

六、井下排水自动化监控系统的操作方式

井下排水自动化监控系统的操作方式包括三种，即本地手控操作方式、全自动操作方式以及远程手控操作方式。其中，本地手控操作方式就是根据井下的水位情况，采用手控操作的方法进行排水作业，对水泵都是采用手动控制的方式；全自动操作方式就是采用可编程序控制器对排水泵进行控制，对于水的存储情况以及蓄水情况都可以自动控制，对水泵的启动和停止也是系统自动操作；远程手控操作方式就是工作人员通过使用电脑对控制泵进行控制，井下排水自动化监控系统在运行中可以对监控现场的信息进行收集，以光纤为载体将所获得的信息远程传递给控制器。

七、井下排水自动化监控系统的功能

（一）井下排水自动化监控系统的水泵自動轮换功能

井下排水自动化监控系统的水泵自动轮换功能，就是对实际用泵和备用泵之间根据作业需要进行轮换，井下排水自动化监控系统设计有自动旋转模式，几个水泵都可以按照这个模式运转。当实际用泵无法正常运转的时候，其他的水泵就可以启动。在控制程序中，包括水泵的启动时间、运行时间和停止时间都进行参数设计，水泵运行的频率、流水线、系统操作等各项功能也都可以进行参数设置。当水泵运行的过程中，就可以按照预先的参数设置执行各项命令。如果水泵运行中存在故障，自动化监控系统还可以自动检查，以提高故障解决的效率。

（二）井下排水自动化监控系统的水泵自动调度功能

井下排水自动化监控系统所发挥的水泵自动调度功能，是对水位控制泵的启动情况进行检测。主要的检测内容为管道压力的检测、管道流量的检测，电机运行过程中的温度参数和流量参数的设置等，都对水泵的运行状况具有一定的影响。如果水泵在运行中存在异常，井下排水自动化监控系统就会发出警报，要求水泵停止运行，启动备用水泵。

水泵启动的时间决定于供电时间，同时水位也是重要的影响因素。为了避免峰谷期对水泵运行产生的影响，还能够最大限度地满足降下排水需求，就可以在高峰时段和低谷时段采用干线控制。当谷期结束之后，将水位清空，当进入到高峰时段，就不需要排水，由此可以获得更高的经济效益。[3]如果出现水位告急，就需要立即采取措施排水。这就说明，无论是高峰时段还是低谷时段，都需要保持持续排水，以将井下水位控制在规定的范围内。

（三）井下排水自动化监控系统的震动检测

井下排水自动化监控系统采用技术先进的设备检测震动情况，不仅是对速度的检测，而且还具有很高的抗干扰能力。特别是远距离的信号传输中，也可以获得良好的检测效果。如果水泵在运行的过程中存在故障，监控系统就会启动发出警报。工作人员接到警报之后，就要立即到故障现场检修，可以采用触屏的方式明确具体的故障位置。另外，自动化监控系统还具有信息存储功能，并将故障信息详细地记录下来。

八、结语

综上所述，虽然矿山开采中，对井下作业已经普遍采用了自动化监控设备，但是由于自动化技术应用程度比较低，就会导致矿井的排水系统依然以人工操作为主。人工控制不仅工作效率很低，而且容易出现操作失误，就必然会给井下作业造成安全隐患。为了提高矿井井下排水的自动化水平，就需要应用先进的计算机技术。可编程序控制技术的应用，提高了排水自动化监控水平。特别是根据矿井作业环境进行自动化监控系统设计，维护了井下作业人员的安全，而且还有助于提高煤矿企业的经济效益。

参考文献：

[1]刘江坡.邢台煤矿排水自动化控制系统的应用[J].数字技术与应用，2015（3）：1.

[2]王军，黄勇，张维可，陈有力，潘国军.西马煤矿井下排水自动化监控系统研究与应用[C].第24届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第4届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集，2015.

[3]王光普，陆振新.智能化自动化控制技术在煤矿井下主排水系统中的应用[J].煤炭科技，2015（9）：33-34.

责任编辑：于 蕾