量坌塑（山西陽煤集團壽陽開元礦業有限責任公司，山西晉中０４５４００）
摘要：以大多數礦井排水幫浦的特點和流行的測控技術為基礎，主要介紹了一種針對煤礦井下排水系統的計算機監控系統，該系統基於模
塊化設計，對水幫浦的各項執行引數進行實時採集，並根據這些資料對水幫浦進行啟停控制，實現故障機組的自動轉換功能，對日後礦井排水系統的自動化管理有著重要的參考價值。
關鍵詞：煤礦；排水；監控
０ 引言
煤礦井下排水系統是礦井中的重要組成部分，其能否正常運轉直接關係到整個礦井的安全生產。通常情況下，這一系統被安裝在礦井底部的**幫浦房內，主要由主排水幫浦、相應的配套電機以及
其他的排水管路組成。該系統通常對相關裝置的可靠性要求較高，而且耗電量巨大，相關幫浦的啟動與停止操作比較複雜。當前煤礦井下排水系統裝置主要靠人為進行操作和管理，自動化程度低，且大
量的裝置執行引數需要記錄，人工很難做到全面詳盡的監控，給裝置的正常運轉以及故障排除帶來了巨大的不便。由此可見，設計一
種功能強大、安全可靠的井下排水監控系統顯得尤為重要，對於排水系統的安全、監控、管理有著重要的意義。１煤礦井下主排水系統的控制方案
煤礦水情綜合監控平台主要有３大功能：終端資料處理系統、主排水控制系統以及地面綜合監控系統。
（１）資料的採集系統主要是由資料採集感測器和相應的訊號傳輸裝置構成。首先，在開採區域進行全面的感測器布置，這裡所說的布置是建立在採掘區域位址基礎上的。要在項板和底板處設定壓力感測器，小水溝位置設定水位及流量感測器，從而對相應的水情進行監控。
將採集來的資料進行融合，利用資訊融合演算法中的神經網路以及ｄ卜一ｓ證據理論兩級融合演算法進行處理，從而得到礦井採掘區域的相關水面資訊。最後通過相關的訊號傳輸裝置將分析得到的資料傳輸到地面的監控中心，從而形成對採掘區域的監控，通常利用的資料傳輸系統為乙太網。
（２）煤礦井下排水控制系統實現了對**水幫浦房的集中化、自
動化管理，該系統主要採用了感測器技術、ｐｌｃ控制技術以及乙太網技術等先進技術。在該系統中，水位感測器和水位開關主要是通
過測量水倉內水位的變化，進而實現對主水幫浦的開關控制；壓力傳
感器主要對水幫浦的出水以及入水口的壓力變化進行監測，並根據實際情況，調整相應的電動閥門，協同完成一次幫浦的開啟與停止；利用計算機對整個系統進行監控，調整裝置執行狀況以及穩定性能，並對裝置進行自我檢測，從而實現整套裝置的平穩正常運轉。
（３）地面綜合控制系統是一套用於礦井下水情監控的軟體，這一
系統採用的是ｌａｂｖｉｅｗ語言設計。通常情況下，該系統主要是由資料採集和相關命令的發布以及地面的控制中心構成。其中，資料採集主要包括主水倉液位變化資料的採集和採掘工作區域相關資料的採集，最後二者資料通過乙太網傳輸到地面的監控中心。
通過監控中心對整個系統進行調整和發出控制命令。２煤礦井下排水監控系統的基本結構
在這一系統中，**處理器採用的是西門子主要的模擬訊號有：水倉水位、水幫浦入水口真空度、出水口壓力、主水幫浦的軸溫、配套電機溫度以及各個電動閥的開關程度；它的數字量輸入訊號包括水幫浦電機的開關狀態反饋訊號，射流幫浦電磁閥的開１５４臣—一
囂曰［ ］一［ｉ…塊
ｈｉｌ：案
電動球閥開關狀態
液位開關
ｉ超聲波液位感測器
度指閘閥開
圖１ 主排水控制系統結構圖
３煤礦井下排水監控系統的主要功能
３．１ 通訊系統
該系統主要由水幫浦控制裝置以及乙太網模組構成。主要優勢
在於，它能夠平滑地與千兆乙太網進行接入，進而實現了上位機和
ｐｌｃ通過環網之間的通訊，並且該系統能夠與相互兼
容。所以當有故障出現時，整個系統能夠迅速地找到並定位故障
點，進而能夠快速地排除故障。
３．２主水幫浦的控制裝置
水幫浦控制裝置使用的是煤礦專用的隔爆控制開關，這種開關的防護等級必須高於ｉｐ５４，使用這種開關主要是因為它可以連線
多路開關量輸入輸出訊號和多路模擬量輸入輸出訊號，而且具有通訊功能。此外，這一裝置內建的高速計數模組足以滿足整個排水系統的各種監控要求。最後這一開關裝置具有與工業乙太網連線
的介面，從而保證它與工業環網的順利接入。４煤礦井下排水監控系統的硬體設計
４．１系統感測器的設計
所謂感測器系統是指整個系統中所用到的全部感測器的總
和。這一系統的設計理念如圖２所示。它主要通過感測器對水幫浦機組的溫度、管道的負壓、出水管壓力和水倉水位等資料進行監測。
其中按照感測器的功能不同，可以大體上分為水位感測器、溫度感測器和壓力感測器，以及本安數字式水位開關及電接點壓力表等。
量坌塹ｌｌ＿
根據輸出訊號來講，前面３種感測器屬於模擬量訊號，包含了一些下，根據液位變化情況適時啟停水幫浦；遠端手動及就地自動狀態標準的４～２０ｍａ電流訊號、０￣５／１０ｖ的電壓訊號以及熱電偶和下，實現半自動啟停水幫浦的控制；就地手動狀態下，保留系統的原
熱電阻等等：而後面的感測器的輸出訊號則屬於開關量訊號。有控制模式。（４）水位實時**檢測與顯示，並同步顯示系統的水
位、壓力、溫度引數及幫浦閥的執行狀態。（５）具有缺水保護、電機超溫保護及閘閥過力矩保護功能。（６）設定系統時間及執行功能。５．２ 系統的人機互動介面設計
人機互動介面是系統與使用者之間進行各種資訊交流的媒介，它將計算機內部資訊與人類可以接受的資訊進行完美的轉化，這一介面通常具有以下功能：（１）能夠將生產過程中的各種資料快
速準確地顯示在計算機上，從而實現實時資料顯示。（２）系統能夠
儲存資訊和資料，從而為日後的查詢和總結提供便捷條件。（３）儲存的歷史資料能夠進行視覺化顯示，從而形成一定時期內的總的趨勢圖。（４）系統能夠將各種資料和資訊轉化成報表的形式，並對
其進行列印等操作。（５）系統的使用者能夠通過圖形介面對現場裝置進行控制，實現了遠端操作。（６）系統使用者能夠根據自身的使
圖２感測器系統圖
４．２ ｐｌｃ控制系統的設計
用要求設定一定的報警條件，從而更加靈活地控制整個系統。
水幫浦控制裝置的人機互動介面通過ｍｃｇｓ組態軟體來實現。
ｍｃｇｓ軟體通過對現場資料的採集處理，以動畫顯示、報警處理、
對於ｐｌｃ控制系統來說，水幫浦系統的控制設計是其核心內流程控制和報表輸出等多種方式向使用者提供解決實際工程問題的
容。主要包括機械部分和電氣控制部分，其中機械部分採用的是隔方案，在自動化領域有著廣泛的應用。此外ｍｃｇｓ軟體還帶有爆兼本安型的外殼，其目的是提公升電氣控制系統的安全等級；採用個模擬執行環境，用於對組態後的工程進行模擬測試，方便使用者間接引入的方式接入電纜，從而實現與外部裝置的連線。
對於電氣對組態過程的除錯。控制部分來說，利用西門子ｓ７—３００ｐｌｃ模組、訊號檢測和處理電
６結語路、輸出繼電器來完成開關量、模擬量訊號的採集以及水幫浦閥門等
綜上所述，煤礦主排水幫浦計算機遠端監控系統經實踐證明設電動裝置的控制功能。
裝置執行穩定可靠，其模組化設計易於這一控制系統的**處理器採用的是西門子ｓ７—３００，西門子計合理，軟硬體選型正確，
一輸出報表完整，符合主排￥７－３００系列是一種可程式設計的控制器，這一控制器中的各個單獨模擴充套件、維護簡單方便；系統檢測資料準確，
塊，能夠進行各種組合和擴充套件。其中，其主要的構成部分有導軌、水幫浦效能測試要求，為排水系統的及時檢修提供了資料依據，提高
ｐｓ３０７電源模組、ｃｐｕ３１３ｃ、開關量模組ｓｍ３２１、模擬量模組了排水系統的執行效率和自動化管理水平。ａｉ３３１及乙太網通訊模組ｃｐ３４３—１、記憶體卡等。最終通過乙太網將
［參考文獻］水幫浦控制裝置與中控機進行連線，在這一系統中，各個模組都具有
自身診斷和自我保護完善的功能，因此，整個系統的穩定性及安全［１］李澤松．井下水幫浦房自動排水系統研究［ｄ］．太原理工大學，２００９
性有了更高的保證。
［２］姜乃昌．水幫浦及水幫浦站［ｍ］．中國建築工業出版社，２０１０
５煤礦井下排水監控系統的軟體設計
５．１ ｐｌｃ程式設計
［３］楊錦尊．可程式設計控制器的特點及其發展動向［ｊ］．現代電子技術，
２００８（１４）
利用西門子ｓｔｅｐ７標準軟體包提供的梯形圖邏輯程式語言
ｌａｄ，開發ｌａｄ控制程式。它以電路圖為基礎。電路中的元件，例
如常開觸點和常閉觸點相互組合，從而構成程式段。邏輯塊的**段表示乙個或多個程式段。根據系統設計要求，煤礦主排水系統軟體主要包括以下功能：
（１）建立數學模型，根據湧水量大小和節電原則，自動控制投入執行的水幫浦台數。（２）記錄各台水幫浦的執行時
收稿日期：２０１卜ｌｏ一２４
作者簡介：趙博（１９８１一），男，山西省壽陽縣人，機電技術員，研究
間，實現輪班工作制，保護水幫浦執行效能良好。（３）遠端自動狀態方向：煤礦機電自動化。
（上接第１５３頁）
３結語２００７（８）
環方面的不同，只要分析出其差別所在，就可有針對性地實現後置
一！，委簍格皇
［參考文獻］
凸是意慕。… …
收稿日期：２０１卜１０—１１
後置處理技術研究咖製造技術與機
處理的修改定製，以上定製已在ｈｎｃ一２１ｔ系統中通過驗證。尹
ｅ１］李建平，等．基於的華中數控車削指令後處理的應
用［ｉｉ］．機械工程師，２００９（３）
［２］廖志，等．定製華中數控系統的後置處理檔案［ｊ］．現代製造工程，
作者簡介：李艷華（１９７５一），女，湖北仙桃人，工學碩士，講師，研究方向：機電一體化。
機電資訊２０１１年第３３期總第３１５期１５５
概要設計煤礦井下供電監控系統 2
煤礦井下供電監控系統 概要設計 討論稿 一 現狀及問題 二 設計依據 三 市場同類產品現狀 四 系統目標 五 整體技術路線 六 整個設計框架 七 各關鍵部件的功能及技術指標 八 分工與合作 九 開發步驟 一 現狀與問題 煤礦井下供電一般採用逐級供電方式，多採用地面變電所 井下 變電所 採區變電所 移...
礦井下排水裝置安全管理制度
水幫浦 必須有工作 備用和檢修的水幫浦。工作水幫浦的能力，應能在20h內排出礦井24h的正常湧水量 包括充填水及其他用水 備用水幫浦的能力應不小於工作水幫浦能力的70 並且工作和備用水幫浦的總能力，應能在20h內排出礦井24h的最大湧水量。檢修水幫浦的能力應不小於工作水幫浦能力的25 水文地質條件複...
煤礦井下電力監控安裝措施
井下電力監控系統安裝施工 安全技術措施 編制單位 編制時間 編制人井下電力監控系統安裝施工 安全技術措施 根據礦上的要求需對井下各變電所高低壓開關安裝電力監控裝置，需要進行多次停送電操作，為保證整個系統的施工質量和施工安全，特制定本安全技術措施。一 施工時間 11月1日 11月30日期間 二 施工組...