煤矿井下排水自动化控制系统的制作方法

本技术公开了一种煤矿井下排水自动化控制系统，包括：第一层为设备层，第二层为控制层，第三层为传输层，第四层为管理层。设备层由传感器、执行器、摄像仪组成；控制层由排水控制器组成；传输层由交换机、光缆组成；管理层由上位机、服务器、音响、路由器、内网/公网、手机组成。控制层通过排水控制器与设备层进行数据交换，为设备层内各种设备进行供电。控制层通过排水控制器内置的交换机接入传输层交换机，传输层通过交换机连接管理层上位机和服务器。本技术解决传统排水集控系统PLC控制箱和组合开关分离带来的现场接线多、维护量大的问题；同时本技术具有现场音视频监控、手机APP信息浏览与报警功能，为真正实现井下水泵房无人值守奠定基础。

权利要求书

1.一种煤矿井下排水自动化控制系统，其特征在于，系统由四个层次构成，第一层为设备层，第二层为控制层，第三层为传输层，第四层为管理层；

其中，设备层用于采集现场数据传输给控制层，并接收控制层的命令实现设备启停；

控制层用于接收设备层数据，进行数据处理、显示，并通过传输层将数据上传给管理层；传输层用于实现控制层和管理层的数据通讯；

管理层用于接收控制层经传输层上传的数据，并实现数据存储、显示、发布以及人机交互。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下排水自动化控制系统，其特征在于，所述

设备层包括传感器、执行器和摄像仪，传感器有液位传感器、压力传感器、温度传感器、流量传感器，执行器有电动闸阀、电动球阀和水泵，摄像仪为音视频一体化云台摄像仪；

其中，液位传感器采用两种不同测量原理进行水仓液位测量。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下排水自动化控制系统，其特征在于，所述

控制层包括排水控制器；

其中，排水控制器由真空接触器、交换机、综合保护器、PLC、开关电源、后备电池、变压器、触摸屏组成。

4.根据权利要求1所述的煤矿井下排水自动化控制系统，其特征在于，所述

传输层包括交换机、光缆；

其中，交换机间通过光缆首尾相连构成以太环网。

5.根据权利要求1所述的煤矿井下排水自动化控制系统，其特征在于，所述管理层由上位机、服务器、音响、路由器、内网/公网、手机组成；

其中，上位机软件采用组态软件，数据通过路由器经过内网/公网发布到手机APP上面，供管理人员查看；

该软件结合摄像仪实现水泵启动的音视频联动。

技术说明书

一种煤矿井下排水自动化控制系统

技术领域

本技术涉及排水系统的监测监控领域，尤其涉及到一种用于煤矿井下水泵房的排水集控系统。

背景技术

煤矿井下排水系统作为煤矿生产中的主要工作系统之一，在煤矿安全问题中占有重要地位。实现井下排水的自动化控制不仅会提高排水效率，还为矿山的安全生产提供可靠的安全保证。目前，煤矿井下排水系统存在以下问题：井下排水作业采用人工现场操作方式，无法科学、合理地调度排水量和排水时间；井下水泵操作人员要到达现场根据目测液位传感器数值高低来启停水泵，经常出现井下水量突然增大的时候不能及时开启水泵，导致水仓溢水；传统人工控制的排水系统存在可靠度不高、效率低下、检修维护困难的问题，无法做到数据实时监测、记录、上传，出现故障后无法从历史记录中分析及查看，不能满足数字化和信息化的高速发展等问题。

近些年以来，虽有排水集控系统应用，代替了部分人工现场工作，但在实际运行中仍存在一定的问题：采用单一工作原理传感器进行液位监测(多为投入式液位传感器)，受现场水质影响会出现数据不准的情况；采用PLC控制箱和组合开关分别进行逻辑判断和驱动水泵及阀门启停，现场设备多、接线多、不便维护；数据虽然上传至地面集控室工控机，但仅集控室值班人员能看到，管理人员无法及时获悉现场情况。

技术内容

本技术的目的是解决传统排水集控系统液位传感器单一易受环境影响，PLC控制箱和组合开关分离带来的现场接线多、维护量大，现场数据及设备状态无法及时被管理人员获悉等问题。

为实现以上目的，本技术是通过以下技术方案实现的：

一种煤矿井下排水自动化控制系统，系统由四个层次构成，第一层为设备层，第二层为控制层，第三层为传输层，第四层为管理层；

其中，设备层用于采集现场数据传输给控制层，并接收控制层的命令实现设备启停；控制层用于接收设备层数据，进行数据处理、显示，并通过传输层将数据上传给管理层；传输层用于实现控制层和管理层的数据通讯；管理层用于接收控制层经传输层上传的数据，并实现数据存储、显示、发布以及人机交互。

在本技术中，设备层包括传感器、执行器和摄像仪，传感器有液位传感器、压力传感器、温度传感器、流量传感器，执行器有电动闸阀、电动球阀和水泵，摄像仪为音视频一体化云台摄像仪；

其中，传感器中采用两种不同测量原理的液位传感器进行水仓液位测量；

在本技术中，控制层包括排水控制器；

其中，排水控制器由真空接触器、交换机、综合保护器、PLC、开关电源、后备电池、变压器、触摸屏组成。

在本技术中，传输层包括交换机、光缆；

其中，交换机间通过光缆首位相连构成以太环网。

在本技术中，管理层由上位机、服务器、音响、路由器、内网/公网、手机组成。

其中，上位机软件采用组态软件，该软件可以将数据通过路由器经过内网/公网发布到手机APP上面，供管理人员查看。该软件结合摄像仪可实现水泵启动的音视频联动。

本技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本技术设备层下传感器中采用两种不同测量原理的液位传感器进行水仓液位测量，可实现液位数据的准确判断。(2)本技术控制层下排水控制器将PLC、接触器、后备电池、交换机、触摸屏等结合在一起，可实现逻辑判断、水泵及阀门驱动、传感器供电、数据传输等功能，井下短暂断电也可正常维持系统运行。(3)本技术传输层下交换机形成光纤环网，某个交换机损坏下仍能实现其他交换机下数据正常上传。(4)本技术管理层上位机软件具有将数据发布到手机APP上面，方便管理人员查看，同时结合摄像仪能够实现水泵启动的音视频联动控制，在地面集控室可看到现场情况听到现场声音，真正实现无人化值守。

下面结合附图对本技术作进一步详细描述。

附图说明

图1是煤矿井下排水自动化控制系统整体结构示意图；

图2是煤矿井下排水自动化控制系统设备层设备配置示意图；

图3是煤矿井下排水自动化控制系统控制层设备配置示意图；

图4是煤矿井下排水自动化控制系统管理层手机APP发布流程示意图；

图5是煤矿井下排水自动化控制系统管理层水泵启动的音视频联动流程示意图；

图6是煤矿井下排水自动化控制系统两台水泵水平布置时预制点的设置示意图。

具体实施方式