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第 6期 郑建华沈会初郝亚锋矿井局部通风机智能远程监控系统设计 8 7 矿井局部通风机智能远程 监控系统设计 郑建华 ， 沈会初 ， 郝亚锋 1 ． 陕西陕煤韩城矿业有限公司 机电动力部 ， 陕西 韩城7 1 5 4 0 0 ； 2 ． 陕西煤业化工技术研究院， 陕西 西安7 1 0 0 6 5 摘要 针对煤矿井下局部通风机运行 高可靠性的特殊控制要求和在实际运行 中存在的问题 ， 设计 了一套局部通风机智能远程监控 系统， 提 高了远方监控能力 ， 实现 了对风机工作状态的全面远程监 控， 确保了 局部通风机稳定、 可靠、 连续运转。 关键词 煤矿 ； 局部通风机 ； 远程监控 中图分类号 T D 7 2 4 ． 4 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 7 4 9 X 2 0 1 3 0 6 0 0 8 7 0 3 0 引言 陕西陕煤韩城矿业公司桑树坪煤矿属于高瓦斯 突出矿井， 按照 煤矿安全规程 规定， 原井下所有 局部通风机虽 已实现了“ 三专两闭锁 ” 、 “ 双风机、 双 电源” 供电要求， 但因局部通风机系统的故障造成 的瓦斯超限现象仍未杜绝 。由于缺乏对局部通风机 系统参数状态的实 时监测监控 和故 障信息的记 录， 不能及时发现系统存在 的隐患， 事故发生后 的原 因 不详 ， 排查故 障需 要较长 时间， 很容易造成 瓦斯超 限， 因此 ， 为了保证局部通风机系统安全运行 ， 对其 实现智能化远程监测监控管理很有必要 。桑树坪煤 矿率先设计应用了局部通风机智能远程监控系统 ， 实现了对局部通风机 的监测与控制 ， 提高 了局部通 风系统的可靠性， 实现连续供风， 避免局部通风机发 生故障而导致瓦斯超限事故 。 1 技术要求及 系统组成 1 ． 1 技术要求 随着计算机、 传感技术、 电子及信息传输等技术 的发展， 煤矿设备的监测监控技术虽然得到广泛应 用 ， 但 由于局部通风机运行于存 在瓦斯 、一氧化碳 等易燃易爆 气体涌出的恶劣环境之 中， 同时 煤矿 收稿 日期 2 0 1 4 0 5 2 6 作者简介 郑建华 1 9 7 0 一 ， 男， 陕西韩城人， 1 9 9 6年毕业于陕西电 子工业职工大学无线电技术专业， 机电工程师， 现任陕西陕煤韩城 矿业公司机电动力部生产技术室主任， 从事煤矿机电技术工作。 安全规程 、 煤矿通风安全技术与管理 对局部通 风机在技术和管理上有着特殊要求。因此， 在原有 局部通风机通风安全保障技术， 即瓦斯监测、 瓦斯电 闭锁 、 风电闭锁和“ 双风机 、双 电源 ” 的基础上 ， 设 计应用局部通风机可视化远程智能监控系统 ， 实现 对风机状态远程监测与控制， 主要解决以下五个技 术要求。①对井下局部通风机系统故障和参数状态 的远程实时监控及监控信息的数据库管理 ， 及时发 现风机系统故障并报警， 实现事故隐患的迅速处理， 并与矿井信息集成； ②按照 煤矿安全规程 第 1 2 8 条第 8项规定 ， 实现井下局部通风机远程监测监控 ， 每天对正常工作的局部通风机与备用局部通风机进 行远程 自动切换试验 ， 保 障备用局部通风机始终处 于完好状态 ； ③正常工作 和备用局部通风机均失 电 停止运转后， 当电源恢复时， 在符合 煤矿安全规 程 第 1 2 8条 、 第 1 2 9条规定 的情况下， 实现及 时对 局部通风机的远程送电控制 ， 缩短停电停风时间， 降 低瓦斯事故发生的概率， 确保矿井安全生产 ； ④实现 局部通风机远程可视化监测与控制 ； ⑤监控系统故 障后， 原风机系统的“ 瓦斯电闭锁、 风电闭锁” 等功 能仍齐全有效。 1 ． 2系统组成 监测监控对象 桑树坪煤矿井下 1 2个局部用风 地点的局部通风机及控制设备。 监测信号 ①局部通风机 电源进线开关及控制 开关的工作状态； ②局部通风机电源进线开关及控 第 6期 郑建华 沈会初郝亚锋矿井局部通风机智能远程监控系统设计 8 9 仪通过防爆网线就近接入环 网交换机 ， 通过环 网将 现场图像传送至地面监控中心。 2 ． 2 系统软件 由操 作 系 统 软 件 WI N D O WS 2 0 0 0 、 组 态 软 件 WI N C C 7 ． 0 、 数据库软件 S Q L及组态应用软件 Z T C Z R N 3 ． 1组成。上述软件有机结合 ， 完成数据采集、 保存 、 分析 、 描述 、 通信控制等功能， 实现相关参数的 设定 ， 系统状态运行信息显示， 瓦斯超限报警， 系统 故障报警信息。同时可作为服务器对外提供 O P C 接口和 WE B发布， 井与矿井信息集成。 3 系统主要功能特点 3 ． 1 监测显示功能及控制部分主要功能 监测显示功能 ①具有瓦斯浓度、 风速、 风量 、 风 压、 温度、 风筒状态实时显示 功能 ； ②具有双 电源控 制开关 和进线开关状态监视功能 ， 具有电压、 电流、 功率实时显示功能 ， 具有带时标的历史数据、 工作记 录、 故障记录显示功能； ③具有显示现场视频图像功 能 ； ④具有 自诊断功能 ， 能及时发现通信 、 传感器 、 开 关综保等系统故障并予以报警。 控制部分主要功能 监控系统有远方控制、 就地 自动控制 、 就地手动控制 3种方式 。远方控制、 就地 自动控制方式是本系统 的主要操作方式 ， 就地手动 控制方式主要用于设备 的调试和维护， 也可作 为生 产的补救操作方式。①在“ 远方控制 ” 方式下 ， 操作 人员在地面监控中心通过计算机启停局部通风机， 当需要发出启动指令时， P c机屏显示的自诊断信息 在没有停机故障时下发给监控分站 ， 启动局部通风 机 二级风机的启动时间延时可 以方便地在地面 P C 机上设定 。运行过程 中具备正常工作与备用局部 通风机故障 自动切换及瓦斯电、 风 电闭锁功能 。故 障时在地面 P c机及分站屏上文字 、 声光报警 ； ②在 “ 就地 自动” 控制方式下 ， 操作人员在井下 的监控分 站上通过开停按钮启动设备 ， 运行过程 中具备正常 工作与备用局部通风机故障自动切换及瓦斯电、 风 电闭锁功能； ③在“ 就地手动” 控制方式下， 操作人 员通过监控分站面板上的按钮起停单 台风机 ， 保持 风机原有风电瓦斯闭锁和正常工作的局部通风机 因 故障停机自动切换备用局部通风机的功能， 但不具 备风机起动前的瓦斯监测及系统故障正常工作与备 用局部通风机 自动切换功能 。 3 ． 2 保护停止功能 停 车及 瓦斯超限、 风筒压力异常保护功能 ①当 现场的传感器检测、 保护装置故障动作以后， 系统立 即闭锁风机并报警 ， 防止事故的扩大； 当检测到局部 通风机附近的瓦斯浓度超过 0 ． 5 ％时系统立 即闭锁 风机的启动功能 ； 当瓦斯浓度低 于 0 ． 5 ％时解 除报 警 ， 但要再次开启局部通风机 ， 必须通过地面监控中 心的操作人员在 P c机上完成确认 、 清除 瓦斯报警 复位 报警操作后 ， 方可远程开启操作 ， 否则拒绝开 启操作 ； ②失电数据保持功能。在系统掉 电的情况 下 ， 保证系统的各种信息存储及传输 ； ③系统还具备 故障软屏蔽功能。在地面工控机或井下分站上屏蔽 故障后， 该故障的闭锁功能失效， 此功能为应急使用 功能。 紧急停 车及互投功能 ① 当出现正常工作 的局 部通风机因故障停机情况 ， 系统 自动切换启动备用 局部通风机 ； 监控人员可以每天在集控计算机上对 正常工作的局部通风机与备用局部通风机进行 自动 切换试验； ②当出现局部通风机超温、 开关故障等情 况风机 自动切换 ， 并报警提示 ， 同时提示风机切换信 息； 风筒压力异常时只报警不停机 ， 也不切换风机。 3 ． 3 系统安全管理功能 让各级管理人员及时了解 、 监控整个局部通风 机系统 的实时数据 、 运行状态 、 安全性能， 提高了系 统的安全性 、 可靠性。系统具有用户登录和密码修 改界面、 系统用户数据库管理 、 各类人员操作记录查 询功能、 报警数据保存和查询功能， 可分别查询各台 局部通风机数月内的报警 、 故障记录 ， 协助技术人员 对局部通风机存在 隐患及故障情况进行分析判 断， 及时发现隐患并处理。 4结语 目前 ， 在韩城矿业公 司桑树坪煤矿运行 的局部 通风机智能远程监控系统 ， 能实时监测局部通风机 及控制设备运行状态 ， 并能查看相关的历史记录 曲 线， 对其出现的短路、 过载等各种故障实时告警和定 位 ； 通过上位机的操作实现远程双风机切换试验及 启停操作 ； 另外系统还具有标准 的 O P C软件接 口， 能与矿井综合信息平 台系统有效集成 ， 实现数据共 享 ， 与综合监控系统兼容。通过在该矿的实际应用 ， 说明该系统不仅技术先进、 功能完善、 可靠性高， 为 下转第 1 1 7页 第 6期 杨晓超孙连胜锦界煤矿紧急避险系统优化设计 l 1 7 根据锦界煤矿井下实际生产情况， 采掘工作面 推进长度一般都在 5 0 0 0 m以上， 工作面月推进度 将近 4 0 0 m， 这样势必造成采掘工作面避险设施使 用时间短 ， 且频繁搬迁建设 ， 采用临时避难硐室不适 合矿井生产实际情况 。方案一较方案二 、 三投资小 、 工期短， 且该设计重复利用性好， 同时由于设备规格 较小， 井下移动运输方便， 可直接布置于大巷或顺槽 联络巷中。综上所述， 锦界煤矿矿井设计急救避险 系统选用方案一 ， 即井下 紧急避 险系统采用“ 永久 避难硐室 移动式救生过渡站 其他五大系统” 布 置方式。 3 结语 锦界煤矿开采面积较大 ， 为保证疏放水时间， 备 用面多， 备用时间长， 且工作面推进度较超过 5 0 0 0 m， 使紧急避险系统设计具有一定难度。本文结合 矿井实际， 通过分析比较制定出了合理的布置方式， 对此类矿井的建设具有参考意义 。 Op t i mi z a t i o n d e s i g n o f e m e r g e n c y r e f ug e s y s t e m i n J i n i i e Co a lo a l⋯M i n e l n J l I U YANG X i a o c h a o ，S UN L i a n s h e n g J ／ n y ／ e C o a l Mi n e ， S h e n h u a S h e n d o n g C o a l G r o u p C o ． ， L t d ，S h e n mu 7 1 9 3 1 9 ，C h i n a Ab s t r a c t C o mb i n e d wi t h t h e mi n e d e v e l o p me n t s i t u a t i o n a n d r e l e v a n t d o c u me n t s ，t h e p a p e r a n a l y z e d t h e a l l p r o d u c t i o n s y s t e ms ，r i s k f a c t o r s ， t h e d i s t ri b u t i o n a n d n u m b e r o f u n d e r g r o u n d p e o p l e a n d e s t a b l i s h e d t h e c o n s t r u c t i o n s c h e m e o f e m e r g e n c y r e f u g e s y s t e m i n J i n j i e C 0 a l Mi n e ． Ke y wo r d s J i n j i e C o a l M i n e ； e m e r g e n c y r e f u g e ； p e r m ane n t r e f u g e c h a m b e r ； mo v a b l e l i f e s a v i n g c a b i n 上接第 8 9页 矿井通风安全提供保 障， 而且对提高煤矿综合 自动 化系统的信息化 、 智能化水平 ， 有一定促进作用 。 参考文献 [ 1 ] 国家安全生产监督管理总局， 国家煤矿安全监察 局． 煤矿 安全规 程 [ M] ． 北京 煤 炭工 业 出版 社 ， 2 0 1 0 ． [ 2 ] 韩城矿务局信息化建设总体规划 [ R] ． 陕西思宇 信息技术有限公司， 2 0 0 8 ． [ 3 ] A Q 9 0 0 3 ． 3 2 0 0 8 ． 企业安全生产网络化监测系统 技术规范 第 3部分 [ s ] ． [ 4 ] 李永学， 宋建成． 掘进工作面局扇集成控制系统 的开发[ J ] ． 煤矿机电， 2 0 0 4， 2 5 4 3 9 - 4 2 ． [ 5 ] 煤炭科学研究总院抚顺分院． 我国煤矿监测监控 系统现状与发展趋势[ R] ． 2 0 0 5 ． [ 6 ] 袁任光． 集散控制系统应用技术与实例[ M] ． 北 京 机械工业 出版社 ， 2 0 o 2 ． [ 7 ] N e u r o n C h i p N e t w o r k P r o c e s s o r [ S ] ． C y P r e s s C o r p o r a t i o n． 2 0 01 ． [ 8 ] N e u r o n C P r o g r a m m e r 5 G u i d e R e v i s i o n 6 [ S ] ． E c h e l o n C o r p o r a t i o n ． 2 0 0 2 ． [ 9 ] 赵以蕙． 矿井通风与空气调节[ M] ． 徐州 中国矿 业大学出版社， 1 9 9 0 ． De s i g n a n d pr a c t i c e o n i n t e l l i g e n t r e m o t e mo n i t o r i ng s y s t e m o f l o c a l f a n b a s e d o n PLC ZHE NG J i a n ． h u a ，S HE N Hu i c h u ，HAO Ya ． f e n s 1 ．D e p a r t m e n t o fMa c h i ner y a n d E l e c t r i c i t y a nd P o w e r ， S h a a n x i S h a n m e i H a n c h e n g 3 n i n g C o ． ， L t d ， H a n c h e n g 7 1 5 4 0 0， C h i na ； 2 ．S h a a n x i C o a l a n d C h e m i c a l T e c h n o l o g y I n s t i t u t e C o ． ， L t d ， ’ a n 7 1 0 0 6 5 ， C h i na Ab s t r a c t Ba s e O U t h e s p e c i a l c o n t r o l r e q u i r e me n t s a n d t h e p r o b l e ms i n a c t u a l o per a t i o n o f mi n e u n d e r g r o u n d l o c a l f a n， the i n t e l l i g e n t r e mo t e mo n i t o ri n g s y s t e m o f t h e l o c al f a n i s d e s i g n e d ．T h e s y s t e m a c h i e v e s r e mo t e mo n i t o ri n g o f t h e w o r k i n g c o n d i t i o n o f l o c a l fan a n d i mp mv e s t h e s t a b i l i t y a n d r e l i a b i l i t y o f l o c a l f a n ． Ke y wo r d s c o a l mi n e ；l o c al f a n；r e mo t e mo n i t o rin g