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煤礦現代化視頻監測監控技術
http://www.dvcb.net 時間:2010/5/25 10:14:21 來源:本站原創

  隨著國家對煤礦企業安全生產要求的不斷提高和企業自身發展的需要,我國各地的大、中、小煤礦陸續裝備了礦井監測監控系統。這些系統的裝備大大提高了礦井安全生產水平和安全生產管理效率,同時也對該項技術的正確選擇、使用、維護和企業的安全生產信息化管理提出了更高的要求。目前,煤礦安全監控系統具有模擬量、開關量、累計量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等多項功能,用來監測井下的甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、風速、負壓、溫度、煙霧、饋電狀態、風門狀態、風窗狀態、風筒狀態、局部通風機開停、主要通風機開停、工作電壓、工作電流等,并且實現了甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風電閉鎖控制等。近幾年來,兗州礦業(集團)有限責任公司及其下屬各個煤礦針對以前在礦井監測監控方面存在的一些問題進行了認真分析和歸納,并且與有關單位共同開展了科技攻關,取得了一批卓有成效的研究成果,同時他們還積極應用當前已有的礦井監測監控適用新技術,提出解決方案并且在礦井上、下進行了實施,有效地保障了礦井的安全,取得了良好的效果。


  1、大型設備集中監控系統在煤礦的應用


  兗州礦業(集團)公司興隆莊煤礦東風井實現了大型設備的集中監控,設備采集參數量足、用戶程序設計有利于擴展,為將來機房的無人值守創造了寶貴的經驗。


  該礦東風井發大型設備集中監控設有主監控系統、6kV級變電微機保護系統和工業電視視頻系統。主監控系統下連扇風機監控子系統、水泵監控子系統和空氣壓縮機監控子系統。其監控上位機采用研華IPC610系列工控機,依靠與各個子系統的通信,集中監控所有設備的運行,監測空氣壓縮機子系統、扇風機子系統和水泵子系統的運行參數、工作狀態和故障報警信息等,能夠實時直觀的模擬顯示空氣壓縮機、水泵和扇風機等大型設備的系統模擬圖。


  該控制系統的明顯特點是各個子系統均能夠保持控制上的相對獨立性,既可以集中聯網實行遠程控制又能夠獨立就地控制運行,各個子系統互相之間不干擾。使用工業IPC做“高層面監控”,而又用高質量的西門子S7系列PLC做“物理層面”的采樣與控制,兩者的控制與數據處理配合使用可以實現優勢互補,用來完成大型機電設備的監控可以說是各顯其能、相得益彰。后臺的工業控制計算機、前置的PLC控制器以及扇風機的數據采集卡,其CPU都設有看門狗定時器功能,可以實現主機因為軟件故障而死機時系統在無人干預下的自動復位。


  主監控系統的操作系統軟件為Windows2000NT系統,工控軟件為國內應用最為廣泛的“組態王”6.02版,特別便于軟件的開發。視頻系統的數碼錄像部分采用獨特的模塊化設計,使用先進的多媒體軟硬件技術,解決了原先監控系統因為反復使用錄像帶而容易產生的畫面不清晰、管理復雜以及費用高昂等問題,可以實現手工錄像、定時錄像、視頻移動錄像和布防報警聯動錄像,具有錄滿自動刪除功能、攝像鏡頭和云臺控制的功能、軟件防死機和斷電以后來電自動恢復啟動的功能。其先進的網絡性能,可以在數據專線、電話線和寬帶網上傳輸圖像。


  2、KJ56型煤礦調度監控系統


  為了滿足中小型煤礦的現場實際需要,山東科技大學和兗州礦業(集團)公司唐村煤礦開發出了一套成本低廉、可靠性高、結構簡單、便于維護的KJ56型煤礦調度監控系統,具有比較好的推廣應用前景。


  整個系統是由7個分站和40只傳感器組成的,測點參數包括風速、瓦斯、電流電壓、設備開停、風門開閉、蒸汽壓、風壓、絞車開停以及其運行位置等。該系統的控制中心為地面計算機,即系統主機,通過通信接口與各個分站進行數據通信。分站均通過2芯通信線掛接在一起,相互之間不進行聯絡。系統的主機首先根據分站與傳感器的連接端口對分站的測點進行定義,定義內容包括分站的測點數、測點的端子號、順序號、模擬量還是開關量等。定義完成之后便選擇“初始化”菜單對每一個分站接著初始化。初始化成功以后,分站就把主機發來的定義參數存入到掉電不丟失數據存儲器中。當分站因為故障斷電再送電的時候,單片機能夠自動取出原有的系統定義參數進行循環監測而不需要系統主機再對其進行初始化。


  KJJ12型通信接口是由主機相連接的一個通信信號轉換器,它與主機的通信采用普通的RS232標準接口,與分站的通信采用本安型、二線制基帶信號;有光耦隔離電路,具有主、從機自動切換的功能和通信指示的功能,通信誤碼率比較低。在監測監控系統中,分站內的單片機是不允許出現死機故障的,所以他們設計一套可靠的單片機自動復位電路。其中,振蕩器正常工作的時候會間隔一定時間(可以進行調整)輸出一個正脈沖給復位電路,讓單片機復位。單片機在正常工作的時候卻不斷地輸出一個清零脈沖給振蕩器,使得振蕩器輸出的全部均為低電平,只有在單片機死機的時候振蕩器才能夠正常工作。


  3、水泵自動化監控系統的應用


  在礦山井下的水泵房內,水泵的電動機需要根據水位的變化頻繁地啟動,其操作步驟比較繁瑣、環境條件惡劣、噪聲偏大、氣溫比較高、人員容易疲勞,特別是在井下發生水災的情況下留人值守泵房也是很危險的。兗州礦業(集團)公司濟寧三號煤礦研究的水泵自動化監控系統減輕了工人的負擔,實現了無人值守,也為全礦聯網監控和數字化建設奠定了基礎,在實際的應用中也有著廣泛的前景。


  整個系統由數據采集與檢測、現場監測與控制、遠程監控指揮等組成,具有自動和就地兩種操作方式。由工業計算機根據水位的情況來自動啟、停水泵,自動實現水泵的輪換工作,做出合理調度。該系統具有過載、欠壓、泄漏和超溫等保護功能,當出現以上狀況或者電動機出現故障的時候能夠自動停止該水泵的運行,同時啟動備用水泵。現場控制中心將采集到的數據和調度策略傳至地面指揮中心,并且可以同步顯示出水泵的運行狀況。系統保留了設備原先的手動控制方式,以便在必要的時候可以在手動控制下實現水泵的正常運行。系統軟件和客戶端軟件的操作界面全部為中文可視化界面,用戶可以根據清晰的中文功能顯示實現全部監控操作。


  水泵房自動化監控涉及到電動機、水泵、射流泵、電動閘閥、電磁閥、儀表顯示和水位檢測等具體設備,按照水位實時檢測、抽真空和自動注水、電動機啟動與閘閥操縱、參數通信與屏幕顯示、故障預防檢測五個環節順序操作。將PLC技術應用到礦山井下的水泵房中,可以按照“避峰填谷”的原則,合理地調度各臺水泵的輪流工作與“適時啟動”,既避免了人工判斷水位的不準確、杜絕了水泵人為的頻繁啟動,也實現了在用電低峰期啟動水泵的功能,提高了水泵房的可靠性、用電效率、經濟效益和現代化管理水平。

關鍵詞: 煤礦 視頻 監測
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