矿井排水自动化监控系统设计分析
矿井自动化排水系统分析与研究

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S c 科 i e n c e & 技 T e c h 视 n o l o g y 界 V i s i o n
矿井 自动化排水系统分析与研究
Mi n e Dr a i na g e Aut o ma t i o n Sy s t e m Ana l y s i s a n d Re s e a r c h
面生产调度监控中心主机 . 管理人员在地面 即可掌握 井下 主排水系统 设备 的所有检测数 据及 工作状态 . 又可根据 自 动 化控制信息 . 实现井 下主排水系统的遥测 、 遥控 2 . 1 排水系统参数检测 排水装置要实 现 自动控制 、 无 人职守 . 最 根本的就是让 控制系统 了解 自动化系统 中各个设备的状况和运行状态 。 这些运行状态经过系 统 中央处理单元 的分析和运算 后 . 做 出判 断并 显示给集 中监 控室 ( 见 图1 ) 。 2 _ 2 基于 P L C的井下 自动排水 系统总体设计 2 . 2 . 1 控制系统总体结构 系统 采用现场层 ( 远程 1 0 ) , 控制 层( P L c ) 和管理 层( 工业计算机 ) 组 成 的三级控制系统来实现排水系统的 自动控制 工业计算 机利用友好 人机 界面实现人机对话和远程监控功能 . P L C作为控制器完成逻辑处 理 和控制任务 . 远程 1 0实现现场数据的采集和上传 2 . 2 . 2 基于P L C的井下 自动排 水系统 可实现 的功能 1 ) 数据自 动采集与检测 数据 自动采集 与检测 主要分为两类 :模拟量数据 和数字量数 据。 模 拟量检测 的数据 主要有 : 水仓水位 、 电机工作 电流 、 水泵轴温 、 电机 温度 、 水泵的流量 、 水泵 吸水管真空度及水泵 出水 口压力 ; 数字量 检测 的数据主要有 : 水泵 高压启动柜真空断路器和 电抗器柜 真空接 触器的 状态 、 电动闸阀的工作状态 与启 闭位置 、 真空泵工作状 态、 电动球 阀状 态。 数据 自动采集 主要 由 P L C实现 . P L C模 拟量输 入模块 通过 传感 器连续检测水仓水 位 . 将水位变 化信号进行转换 处理 . 计算 出单位时 间 内不 同水位段水 位的上升速 率 . 从而判断矿井 的涌水量 . 控制排水 泵 的启停 。 影响水位的因素主要来 自 两方而 : 一是水位计故障( 如遭受 杂物撞击) , 二是水位 信号 受干扰( 如水波动较 大) 。对于前一个 因素采 用双水位计 .在水仓中设置两个 同样 的水位计 . P L C同时对两个水位 计取样 。如果两路信号相差大于 0 . 1 5 m时系统报警 . 要求值班人员进
浅谈煤矿井下水仓自动排水监控系统

采 集 的准 确性 :系 统采 集 了水 泵 内参 数 和 电机 参 数, 并 通过 电流 高低 和温 度 高低 。 是 否 启停 电机 和
保 护泵 体 。
均 提供 了R S 4 8 5 通信接 1 3, 提供 水 位压 力 传感 器 接
口, 可通 过数 据分 析 水仓 液 位 高低 , 实 现 各个 水 仓
号女 Ⅱ 下: B Q S 3 5 — 4 0 — 7 . 5 , B Q S 7 0 — 1 3 0 / 2 — 5 5 N, B Q S 8 0 —
靠 的工 业环 网将 现场 排水 系统 数据 上 传 至地 面数 据 服务 器 2 ) 自动控 制流程 。控制 器可 以设 置水位 的高 低 限值 , 根据 水仓 中水 位 的高低 实现 自动 排水 。
Ke y wo r d s : u n d e r g r o u n d wa t e r s u mp ; r e mo t e c o n t r o l ; a u t o ma t i c d r a i n a g e
1 概 述
监 控系统 组成 见 图 l 。整个 系统 通过 井下 开关 控 制器 采集 水 位 、 电流 等 数据 , 将 数 据 上传 至 地 面 服 务器 , 而 后可 以采用 B S 或C S 架 构访 问控 制 , 同 时 采 用 高清摄 像 头 采集 现 场视 频 上传 至 地 面视频 服 务器中, 方便 在 办公 网 中浏 览现 场情 况 。
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统

煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统煤矿井下自动化排水系统一、引言煤矿井下自动化排水系统是煤矿安全生产的重要组成部分,旨在提高煤矿井下排水效率,降低煤矿事故风险,保障矿工的生命安全。
本文将详细介绍煤矿井下自动化排水系统的设计原则、主要组成部分以及工作流程。
二、设计原则1. 安全性原则:确保系统在工作过程中不会对矿工造成伤害,同时保证排水设备的可靠性和稳定性。
2. 高效性原则:提高排水效率,缩短排水时间,减少煤矿生产中的停工时间,提高生产效益。
3. 省能性原则:通过优化系统设计,降低能源消耗,减少对环境的影响。
4. 可维护性原则:设计方便维护、检修和更换排水设备,减少维护成本和维护时间。
三、主要组成部分1. 井下水位监测系统:通过安装水位传感器,实时监测井下水位,将数据传输至控制中心。
2. 自动排水泵站:根据井下水位变化,自动启动、停止和调节排水泵的工作,确保井下水位始终在安全范围内。
3. 排水管道系统:包括井下主排水管道和支管,通过合理布置管道,将井下积水迅速排出矿井。
4. 控制中心:集中监控和控制整个自动化排水系统,实时接收井下水位数据,发出控制指令,保障系统的正常运行。
四、工作流程1. 水位监测与数据传输:水位传感器安装在井下关键位置,实时监测井下水位,并将数据传输至控制中心。
2. 控制中心数据处理:控制中心接收到井下水位数据后,通过数据处理系统对数据进行分析和处理,判断井下是否需要排水。
3. 自动排水泵控制:根据控制中心的指令,自动排水泵站启动、停止和调节排水泵的工作,以控制井下水位在安全范围内。
4. 排水管道系统运行:排水泵将井下积水抽出,通过排水管道系统迅速排出矿井,确保井下保持良好的工作环境。
5. 故障报警与维护:系统设有故障报警装置,一旦发生故障,控制中心将及时收到报警信息,并派遣维护人员进行处理。
五、系统优势1. 提高矿井安全性:通过自动化排水系统,及时控制井下水位,防止水灾事故的发生,保障矿工生命安全。
煤矿矿井排水系统的设计与管理

煤矿矿井排水系统的设计与管理随着煤矿市场需求的增加,煤矿矿井排水系统的设计与管理显得尤为重要。
良好的排水系统能够有效地降低矿井内的水位,确保矿工的安全,并促进煤矿生产的顺利进行。
本文将探讨煤矿矿井排水系统的设计原则、排水设备的选择与安装以及排水系统的管理,为煤矿矿井排水系统的设计与管理提供参考。
一、煤矿矿井排水系统的设计原则煤矿矿井排水系统的设计应根据矿井的地质条件、水文地质条件和矿井开采方式等因素进行综合考虑。
以下是几个设计原则:1. 安全性原则:排水系统应具备良好的安全性能,确保矿井内矿工的安全。
排水设备应经过合理布局,避免对未来矿井开采造成不利影响。
2. 经济性原则:排水系统的设计应在保证矿井安全的前提下,尽可能地减少成本。
合理选择排水设备,降低能源消耗和维护成本,提高排水效率。
3. 可靠性原则:排水系统应具备良好的可靠性和稳定性,能够适应矿井开采条件的变化。
排水设备应具备一定的备用和自动化控制功能,提高系统运行的稳定性和可维护性。
二、排水设备的选择与安装合适的排水设备的选择与安装对于煤矿矿井排水系统的性能至关重要。
以下是几种常见的排水设备及其特点:1. 排水泵:排水泵是煤矿矿井排水系统中最常用的设备之一。
通过抽水将矿井内的水排出地面,具有排水量大、抽水高度高等特点。
在选择排水泵时,应考虑泵的排水量、扬程和效率等性能指标,并合理选择泵的类型和型号。
2. 钻孔排水设备:钻孔排水设备可以通过打孔将矿井内的水导流到地下水层或者排放到地表水体。
钻孔排水设备适用于矿井水位较低,地质条件适宜的情况下,具有排水效率高、维护成本低等优点。
3. 排煤机:排煤机是煤矿矿井开采过程中常用的设备之一。
排煤机在挖掘煤炭的同时,也能够将矿井内的水一并排出。
在安装排煤机时,应确保其具备良好的密封性和排水性能,以提高排煤机的效益。
三、排水系统的管理煤矿矿井排水系统的管理对于矿井安全和生产的顺利进行都具有重要意义。
以下是几个排水系统的管理要点:1. 设备维护与检修:定期对排水设备进行维护和检修,及时处理设备故障和问题,确保排水设备的正常运行。
煤矿井下排水系统的自动化分析

煤矿井下排水系统的自动化分析煤矿井下排水系统是煤矿井下工作环境中的重要组成部分,它的自动化分析对于提高煤矿生产效率和保障矿工安全具有重要意义。
本文将对煤矿井下排水系统的自动化分析进行详细介绍。
煤矿井下排水系统的自动化分析首先需要了解煤矿井下的工作环境和排水系统的基本原理。
煤矿井下的排水系统通常由排水泵、水泵控制系统、水位监测系统等组成。
排水泵是将井下的积水抽出到井口的关键设备,而水泵控制系统是控制排水泵的运行和停止的设备。
水位监测系统用于监测井下的水位情况,根据水位情况来自动控制排水泵的运行。
在煤矿井下排水系统的自动化分析中,需要考虑的关键参数包括排水泵的运行状态、水位监测数据和井下的环境参数。
排水泵的运行状态可以通过监测设备来获取,包括电机的运行情况、电流和电压等。
水位监测数据可以通过水位监测设备进行实时监测,包括水位高度、水位变化等。
井下的环境参数主要包括温度、湿度和气体浓度等。
通过对上述参数的实时监测和分析,可以实现煤矿井下排水系统的自动化控制。
当水位超过一定高度时,自动控制排水泵启动,并根据监测数据来调节排水泵的运行状态,以保持水位在合理范围内。
当水位降低到一定程度时,自动控制排水泵停止,以减少能耗和设备的磨损。
煤矿井下排水系统的自动化分析还可以结合人工智能技术,实现更精确和智能的控制。
通过机器学习算法对历史数据进行分析和预测,可以提前预测井下的水位变化趋势,从而更加准确地控制排水泵的运行。
通过与其他系统的联动,例如通风系统和瓦斯检测系统等,可以实现更全面的井下环境控制和矿工安全保障。
矿山井下排水系统自动化控制分析

矿山井下排水系统自动化控制分析
矿山井下排水系统是矿井生产中非常重要的一部分,它能够有效地排除井下积水,维持矿井的正常生产秩序。
传统的矿山井下排水系统存在人工操作困难、效率低下、安全隐患多等问题,因此亟需引入自动化控制系统对其进行优化。
矿山井下排水系统自动化控制可以减少人工操作,提高工作效率。
传统的矿山井下排水系统需要大量的人力物力去操作和监控,而自动化控制系统可以通过传感器、执行机构等设备实现对排水系统的自动化控制,减少人工干预,降低了操作的难度和工作强度,提高了排水系统的工作效率。
自动化控制系统可以实时监测井下的水位、流量等参数,并能根据设定的阈值进行判断和控制,使得排水系统能够及时、准确地响应井下的变化,并进行相应的调整,保持排水系统的稳定运行。
矿山井下排水系统自动化控制可以提高安全性。
井下作业环境复杂,存在着高温、高湿、有毒有害气体等危险因素,人员进出井下操作容易发生事故。
而自动化控制系统可以避免人员进入危险区域,减少作业人员的伤亡风险。
自动化控制系统可以及时发现井下异常情况,如水位超过安全值、泵机故障等,及时报警并采取相应的措施,保证了系统的安全运行。
矿山井下排水系统的自动化控制对于提高工作效率、保证系统安全、提高系统稳定性具有重要意义。
通过引入自动化控制系统,可以实现对排水系统的自动调节和监控,减少人工操作,提高工作效率;可以避免人员进入危险区域,提高工作安全性;还可以提高系统的可靠性和稳定性,保证系统的正常运行。
矿山井下排水系统应充分利用自动化控制技术,以提高排水系统的效率和安全性,进一步优化矿山生产过程。
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统

煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统引言概述:随着科技的不断发展,煤矿行业也在不断探索自动化技术的应用。
其中,煤矿井下自动化排水系统的建设对于提高矿井安全生产和效率至关重要。
本文将从多个方面详细介绍煤矿井下自动化排水系统的相关内容。
一、系统概述1.1 系统组成:煤矿井下自动化排水系统主要由传感器、控制器、执行器和监控系统组成。
1.2 工作原理:传感器感知矿井内水位情况,控制器根据水位信号控制执行器进行排水操作,监控系统实时监测系统运行状态。
1.3 特点优势:自动化排水系统具有智能化、高效化、安全可靠等特点,可以提高排水效率,减少人力投入。
二、传感器应用2.1 水位传感器:用于监测矿井内水位情况,实时反馈给控制器。
2.2 流量传感器:可用于监测排水管道的流量情况,判断排水效果。
2.3 温度传感器:用于监测水温情况,防止水温过高影响排水系统正常运行。
三、控制器设计3.1 控制逻辑:控制器根据传感器反馈的水位信号,实现自动控制排水操作。
3.2 控制算法:控制器采用PID控制算法,根据实时水位情况调整排水量,保持矿井内水位在安全范围内。
3.3 远程控制:控制器支持远程监控和操作,方便矿井管理人员实时掌握排水系统运行情况。
四、执行器选择4.1 排水泵:作为排水系统的核心部件,排水泵应具有高效、耐用、低噪音等特点。
4.2 阀门:用于控制排水管道的通断,防止漏水情况发生。
4.3 水泵控制器:用于控制排水泵的启停和运行状态,保证排水系统的正常运行。
五、监控系统建设5.1 实时监测:监控系统可以实时监测矿井内水位、排水量等情况,及时发现问题并进行处理。
5.2 数据分析:监控系统可以对历史数据进行分析,为矿井管理人员提供决策支持。
5.3 报警功能:监控系统可以设定报警阈值,一旦超过设定数值即可自动报警,确保矿井安全运行。
总结:煤矿井下自动化排水系统的建设对于提高矿井生产效率、保障矿工安全具有重要意义。
通过合理设计传感器、控制器、执行器和监控系统,可以实现矿井排水系统的自动化运行,提高排水效率,减少事故发生的可能性,为煤矿行业的发展做出贡献。
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统

煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统引言概述:煤矿是我国重要的能源产业,为确保矿井安全高效运营,煤矿自动化技术的应用日益重要。
其中,煤矿井下自动化排水系统是煤矿安全生产的关键环节之一。
本文将从五个方面详细阐述煤矿井下自动化排水系统的内容。
一、传感器技术在煤矿井下自动化排水系统中的应用1.1 压力传感器:通过测量井下水位的压力变化,实时监测井下水位的高低,确保排水系统的正常运行。
1.2 流量传感器:通过测量井下水流量,实时监测排水管道的流量情况,及时发现异常情况并采取相应措施。
1.3 温度传感器:通过测量井下水温度,及时发现水温过高或者过低的情况,防止因水温异常导致排水系统故障。
二、控制系统在煤矿井下自动化排水系统中的应用2.1 PLC控制器:通过PLC控制器实现对排水泵的自动控制,根据传感器的反馈信号,自动调节泵的启停和运行速度。
2.2 远程监控系统:通过远程监控系统,实现对井下排水系统的远程监控和控制,及时发现故障并远程处理,提高排水系统的稳定性和可靠性。
2.3 数据采集与处理系统:通过数据采集与处理系统,实时采集井下水位、流量、温度等数据,并进行分析处理,为矿井管理者提供决策依据。
三、自动化排水管道系统在煤矿井下自动化排水系统中的应用3.1 自动化排水管道:采用自动化排水管道系统,实现对井下排水管道的自动控制和管理,提高排水效率和安全性。
3.2 电动阀门:通过电动阀门实现对排水管道的自动开关控制,根据实时监测的数据,自动调节阀门的开度,确保排水系统的稳定运行。
3.3 水泵控制器:通过水泵控制器实现对排水泵的自动控制,根据井下水位和流量的变化,自动调节泵的启停和运行状态。
四、智能监控与预警系统在煤矿井下自动化排水系统中的应用4.1 智能监测装置:通过智能监测装置,实时监测井下排水系统的运行状态,及时发现故障并报警。
4.2 预警系统:通过预警系统,根据实时监测的数据进行分析,预测可能发生的故障,并提前采取措施,避免事故的发生。
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矿井排水自动化监控系统设计分析
作者:杨杰
来源:《科技创新与应用》2016年第18期
摘要:在矿山生产过程中,矿井排水系统发挥了十分重要的作用。
利用矿井排水系统可将井下涌水排除,从而为矿下作业创造一个安全、稳定的环境。
目前,很多矿井水泵房主要还是采取水位报警与人工操作相结合的传统排水模式,水位检测精度偏低,操作随意性较大,无法对矿井涌水量进行实时监控及科学调度。
基于此,文章对矿井排水自动化监控系统进行了综合性阐述,并提出了相关设计方案,以供参考。
关键词:矿井排水;自动化监控;系统设计
1 矿山井下涌水现象概述
矿井涌水是矿井作业过程中常见的现象之一,主要是由于矿井巷道采空区漏水所致,水源则包括地表水、大气水分及采空区水等。
采矿时,采掘空间可能会造成围岩应力场发生改变,导致地下含水系统与围岩的平衡状态受到破坏,产生过水通道,导致股状水流突破围岩,涌入矿井当中[1]。
这种突发性涌水现象,水压较高且水量较大,维持时间较长,会给矿井带来严重危害。
若涌水现象较为严重,将会导致表土层、中砂层水疏干而引发地表不规律下沉,甚至造成地表塌陷,对附近建筑、道路、农田等均可能产生破坏,造成人员伤亡。
因此,在矿井作业时,必须做好相应的排水工作,并构建出一个完整的矿井排水系统,以保证矿井开挖的安全性,为企业经济效益提供保障。
2 系统需求目标分析
从国内大部分矿井水泵房情况来看,水位检测控制主要还是依靠传统方法,利用超限报警装置配合人工操作进行排水。
这种传统方法应急性较差且自动化程度较低,需要人工现场操作,存在较多潜在性安全风险。
随着矿井开采规模的不断加大,这种传统方法已经无法满足实际应用需求[2]。
而自动化排水管理系统的出现让上述情况得到了很大的改观,在提升矿井作业安全性的同时,也提升了矿井生产效率,降低了排水能耗,并起到了节约成本的作用。
从系统需求方面来看,矿井排水自动化监控系统可对各台设备运行状态信息进行整合性管理、分析,主要包括液位信息及温度信息。
通过中央控制系统可对水泵房运行状态进行分析,并实现自动控制。
系统可对水流、数量等数据进行采集、分析,以对水泵开机、停机进行调控。
若水仓水量超过阙值时,系统便会调动水泵进行排水作业,实现无人自动化排水。
另外,系统除了具备排水控制功能外,还具备了一定辅助功能。
例如,系统具备了基础数据管理功能,可用于数据采集点、逻辑模型及控制数据维护,进一步降低了系统故障率;系统具备了人员管理功能,可将相关人员信息输入于系统当中,对人员进行合理分配,并且系统会将用户权限赋予相关人员,保证系统操作的安全性。
3 系统设计分析
3.1 系统整体架构
系统整体架构主要包括四个部分:(1)地面控制中心。
地面控制中心是整个自动化监控系统的枢纽,其中包括操作系统软件、组态软件及数据库等部分。
(2)水泵房监控装置。
水泵房监控动态主要由电控箱、模拟量检测模块、开关量检测模块及操作台构成。
模拟量检测模块中又含有模拟量传感器、数字量传感元件、电缆及相关附件。
(3)远程控制网络。
远程控制网络由以太环网所构建。
水泵房监控平台利用远程控制网络与地面监控中心相连接,并可实时通讯,以实现远程操控。
(4)执行机构。
执行机构主要包括阀门控制箱与高压启动器,其控制对象主要包括高压电机与电动阀门。
3.2 子模块设计分析
矿井排水自动化监控系统主要包括以下模块:
(1)模拟量检测模块。
模拟量检测模块当中含有各类模拟量传感器,具体包括功率变送器、电流传感变送器、温度传感变送器、流量传感变送器及水位传感变送器。
利用这些传感器可对主排水系统的各种模拟量参数进行检测,以获取水位、主排水管路流量、水泵运行电流、水泵温度、电机温度计及电能损耗等信息[3]。
模块获取这些信息后将其传递至系统进行数据分析,以判断模块是否正常工作。
若发现数据达到预设值范围或达到临界阙值,便会由系统对相关设备进行调控,以保持正常排水状态。
(2)开关量检测模块。
开关量检测模块主要检测对象为排水泵高压柜中的相关设备开关,包括真空断路器、真空接触器、电动阀等设备的开关,还可对真空泵工作状态进行检测。
所得到的数据也会反馈至分析模块进行判断。
利用开关量检测模块可判断开关是否正常工作,若发现数据或信号异常,系统会采取保护措施,重启开关或将开关信号接入PLC。
(3)液位信息模块。
液位信息模块主要是对水仓液位、排水管流量等信息进行采集、分析,并可将相关数据整合为曲线,以便于用户观察实际排水状况[4]。
考虑到矿井排水现场环境较为特殊,水体浑浊度较高,如果只是使用一般的接触式传感器,矿井水体易造成探头损坏。
因此,应选用超声波液位传感器对液位信息数据进行采集。
该类型传感器不仅测量精度较高,而且安装便捷、输出信号较为稳定,在井下环境中具有良好的适用性。
(4)温度采集模块。
通过温度信息可将水泵的工作状态反映出来,以判断水泵是否处于良性状态。
温度采集模块主要负责水泵温度信息采集,并可进行实时监控,具备了预警功能。
此模块先会采集温度信息数据,并将其传递至系统进行分析,若发现温度值超过正常范围,则会由系统发出警报,并将异常温度信息反馈至用户,以便于及时调整水泵工作状态,保证水泵正常运行[5]。
温度采集模块当中,温度传感器选用铂电阻,其电阻值能跟随温度变化而发生改变,性能较为稳定,灵敏性好,且具备较高的精度。
(5)数据分析模块。
数据分析模块在整个矿井排水自动化监控系统起到了中枢作用,可对各类采集数据进行分析,以此来判断水泵具体运行状态。
若发现数据信息异常,则会引导系统调试,直至系统恢复至正常工作状态为止。
(6)开停机模块。
开停机模块是系统的执行模块。
数据分析模块对采集信息进行分析后,便会将相关指令发送至开停机模块,开停机模块便可根据排水系统实际运行状况,对泵开关进行调节,实现开、停机动态化监控,让系统始终保持良性运行状态。
(7)数据库。
数据库是整个监控系统的核心组成,其会对所有采集信息数据进行整合,并为相关操作执行提供基础。
整个系统以PLC为基础,并在PLC上添加了一个以太网模块。
利用以太网模块可将设备信息、运行状态信息、故障信息等设备模拟量及开关信息数据通过以太网传输至地面控制中心,而地面控制中心可将相关反馈指令通过以太网传输至PLC,即完成指令调控。
4 结束语
利用矿井排水自动化监控系统可实现排水自动化操作,为排水泵安全运行提供基础,有利于促进企业安全生产,为企业整体效益提供保障。
参考文献
[1]王盛杰,李小喜,许春雨.矿井主排水自动化监测监控系统的开发[J].中国矿业,2014(12):147-151.
[2]李顺,巨明伟.基于PLC的矿井排水监控系统的设计[J].工矿自动化,2011(10):89-91.
[3]李春华,夏国良,魏超全.矿井排水智能监控系统结构设计[J].工业仪表与自动化装置,2014(1):57-59+63.
[4]寇彦飞,杨洁明,寇子明.基于安全节能的矿井自动化排水控制系统设计[J].煤炭工程,2016,(1):31-34.
[5]于圣涛.浅谈矿井排水自动化监控系统的应用[J].科协论坛(下半月),2013(9):53-54.。