局部通風機監(jiān)測監(jiān)控及遠程操作系統(tǒng)的設計與應用

任彥峰

（山西焦煤集團有限責任公司屯蘭礦，山西 太原 030206）

引言

局部通風機是煤礦掘進工作面進行供風的重要設備，目前大多礦井采用無人值守運行方式，未安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，不能對其運行數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測。工作面一般安裝兩臺局部通風機，當一臺風機故障停機后，自動切換開關可以及時啟動備用風機，保證井下供風安全。但是少數(shù)情況通風機發(fā)生軟故障開關不能正常切換導致雙風機停機、工作面停風。這時需人工啟動風機，耗時較長，且瓦斯超限后可能導致人員窒息、瓦斯爆炸等事故，并且人工排瓦斯工作繁瑣、危險性大，因此針對局部通風機監(jiān)測監(jiān)控及遠程操作系統(tǒng)進行設計分析。

1 局部通風機監(jiān)測監(jiān)控及遠程操作系統(tǒng)應用情況

局部通風機監(jiān)測監(jiān)控及遠程操作系統(tǒng)能夠在地面對通風機進行遠程監(jiān)測、控制、切換；對開關可以分閘、合閘和電氣試驗。并能夠?qū)⒕植客L機的運行信息等通過環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心，再通過組態(tài)軟件實現(xiàn)顯示局部通風機運行狀態(tài)，風機停機后可通過對開關復位，在瓦斯未超限的情況下及時啟動局部通風機，恢復工作面供風。

2 監(jiān)控系統(tǒng)設計

局部通風機監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要由地面遠程監(jiān)控中心、通風區(qū)域礦用隔爆兼本安型數(shù)據(jù)采集分站、礦用本安型云臺攝像儀、礦用隔爆兼本安型真空饋電開關、煤礦風機用隔爆兼本安型雙電源真空電磁啟動器，礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源、通訊網(wǎng)絡等設備組成[1-2]。

2.1 監(jiān)控平臺建設

地面監(jiān)控中心實現(xiàn)對井下局部通風點的遠程監(jiān)測監(jiān)控，根據(jù)需要配置相應的軟硬件系統(tǒng)，主要設備包括2 套監(jiān)控主機、服務器（利用現(xiàn)有虛擬服務器），其中監(jiān)控工作站采用Windows10 操作系統(tǒng)平臺，通過安裝礦用通風機專用電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件，所有局部通風點電力監(jiān)控分站接入礦現(xiàn)有光纖以太環(huán)網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)通風系統(tǒng)數(shù)字化、自動化控制，并可以通過環(huán)網(wǎng)進行網(wǎng)絡發(fā)布[3]。

2.2 工業(yè)環(huán)網(wǎng)建設

井下18 個局扇配電點需敷設光纜至就近變電所（或就近的環(huán)網(wǎng)交換機），各變電所之間利用井下已建設好的光纖環(huán)網(wǎng)組建網(wǎng)絡，形成井下通風監(jiān)控系統(tǒng)專用網(wǎng)絡。

2.3 變電所局扇饋電建設

井下7 座變電所安裝電力系統(tǒng)監(jiān)控主機，能夠?qū)崿F(xiàn)與變電所內(nèi)低壓饋電開關的數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)設備遠程控制（遙控）、采集運行參數(shù)（遙測）、采集設備狀態(tài)及故障信息（遙信）、遠程修改設定參數(shù)（遙調(diào)）等，實現(xiàn)“四遙”功能。變電所內(nèi)局扇饋電數(shù)據(jù)可直接接入局扇監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)。

2.4 區(qū)域通風點建設

井下18 個局部通風點共安裝13 臺KJJ157 礦用本安型通訊轉(zhuǎn)發(fā)器。

2 路RS485 接口與風機饋電開關、雙電源風機切換開關內(nèi)2 臺智能綜合保護裝置通訊，通過協(xié)廠家提供智能保護裝置通訊規(guī)約，然后接入程序，實現(xiàn)設備遠程控制（遙控）、采集運行參數(shù)（遙測）、采集設備狀態(tài)及故障信息（遙信）、遠程修改設定參數(shù)（遙調(diào)）等，實現(xiàn)“四遙”功能[4-5]。

井下現(xiàn)有瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器（包括風速傳感器、甲烷傳感器等），通過協(xié)調(diào)廠家開放其通訊協(xié)議，然后接入程序，實現(xiàn)瓦斯含量及風量信息等上傳至系統(tǒng)上端，實現(xiàn)通風區(qū)域環(huán)境工況實時監(jiān)控功能。

3 實施效果

通過局部通風機監(jiān)測監(jiān)控及遠程操作系統(tǒng)建設，能夠?qū)崿F(xiàn)在地面調(diào)度對局部通風機的低壓電氣設備的遠程監(jiān)控，能夠連續(xù)在線監(jiān)測礦井局扇開停狀態(tài)、電壓、電流、功率、功率因數(shù)等參數(shù)信息；控制對局部通風機的電機開停、主備風機的切換，提供穩(wěn)定、可靠、實時性強的數(shù)據(jù)采集，并實現(xiàn)存儲、管理、分析等功能和控制功能。系統(tǒng)還具有豐富的圖表、統(tǒng)計、打印信息，方便及時了解風機運行狀態(tài)，并進行就地、遠程控制。該系統(tǒng)能夠有效防止由于各種故障帶來的安全隱患以及由于恢復送電時間過長所可能引發(fā)的其他類型事故。通過井下局部通風機監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設，能夠通過地面監(jiān)控平臺實時監(jiān)測局扇風機的運行工況參數(shù)和狀態(tài)，實現(xiàn)遠程開停、“一鍵”自動切換和故障報警等功能；能夠?qū)崿F(xiàn)風機遠程切換試驗、短路試驗、漏電試驗及故障遠程復位；通過與局扇智能綜合保護裝置接口通訊，采集局扇的運行電流、電壓、絕緣值、運行狀態(tài)、故障信息等參數(shù)，并實現(xiàn)遠程參數(shù)設定和修改；能夠形成實時數(shù)據(jù)曲線、進行趨勢分析，能夠自動保存相關數(shù)據(jù)，方便實時調(diào)取查閱，可以為技術人員判斷設備狀態(tài)，實現(xiàn)故障預判提供依據(jù)；通過OPC 接口或web 發(fā)布功能接入全礦井自動化系統(tǒng)，將信息上傳到相關管理部門。

1）實時監(jiān)測數(shù)字開關量信號、風電與瓦斯電保護狀態(tài)、控制輸出動作、風機及環(huán)境的故障報警狀態(tài)等信號量。

2）在保護器及系統(tǒng)主機上可以進行電路的分、合閘操作，具有本地控制和遠程遙控雙重功能；

3）在監(jiān)控中心通過上位機組態(tài)軟件實現(xiàn)局部通風機遠程啟停；

4）實現(xiàn)主備局部通風機的“一鍵”自動切換；

5）系統(tǒng)可以接入礦上的局域網(wǎng)和因特網(wǎng)，具有使用權(quán)限的用戶可以通過網(wǎng)絡觀看系統(tǒng)的運行界面，查詢數(shù)據(jù)和進行各種操作。

4 結(jié)論

遠程監(jiān)控及操作系統(tǒng)的建設可以有效避免局部通風機由于非機械故障導致的停風停機，軟故障停機后能夠及時人工遠程復位開機，保證掘進作業(yè)的連續(xù)性，保證工作面正常生產(chǎn)；另外監(jiān)控系統(tǒng)可以儲存局部通風機的運行參數(shù)及運行曲線，可以根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整風機開啟的臺數(shù)，為局部通風機的系統(tǒng)調(diào)整提供可靠的依據(jù)，避免一風吹，可以節(jié)約電能。