井下自动化排水集中监控系统的研发

摘 要：中兴矿马庄水泵房排水需要安排值班水泵工进行排水作业，水泵排水方式属于传统就地操作，每台水泵需要人工就地操作，各种数据需要人工进行记录汇报，无法实现远程控制和监测，地面无法及时了解设备运行状况。通过对马庄水泵房进行自动化排水集中监控系统安装升级改造，可实现水泵房无人值守，减少用工数量，降低劳动成本，减少工人劳动强度，提高排水效率。

关键词：水泵房;无人值守;排水效率

1 概况

马庄水泵房作为中兴矿重要的采区水泵房，对采区排水起到了关键性作用，目前马庄水泵房水泵共三台，DN200排水管两趟，水仓内的水从马庄水泵房排至中央水仓。马庄水泵型号MD155-67×4，单台水泵额定流量为155m3/h，额定扬程268m，配用电机型号：YB2-3551-2，功率185kW，额定电压6kV，额定电流21.5A，水仓容积1632m3。

通过对马庄水泵房进行自动化排水集中监控系统安装升级改造，可以实现以下功能：

①远程监测水泵运行状态包括：排水压力、流量、高低水位、温度、运行电流电压等[1];

②可以实现地面远程操水泵，具体包括：远程手动、一键启动、自动三种模式;

③可根据水位、温度、压力故障时报警、停泵，无流量或降低故障时报警、停泵等功能;

④可根据水仓水位高低实现自动排水，当水仓水位达到设定开泵值时，水泵根据系统设定开泵操作顺序进行自动开泵排水，提高了水泵房应急处置能力;

⑤水泵房安装有高清摄像头能够及时了解现场环境状况。

2 功能介绍

2.1 主界面

主界面如图一所示;可现实当前泵状态及各监控数据，具体操作以1#水泵为例：

① 上图①停止显示处，显示为泵的运行状态;

② 上图②检修显示处为井下TH24操作台显示当前状态，为三种状态：检修，检修状态时上位机与井下操作台均不能操作泵的开启，为无效状态;远程状态，远程状态只能在地面调度室开启泵，井下操作台无效;就地，就地状态为只能在井下通过TH24进行泵的开启[2];

③ 上图③集控状态显示处为TH24操作台进行选择就地单控或就地集控，此状态只在就地状态有效，当为就地单控时，只在TH24操作台有效，可以单独开启或停止排气阀、射流阀、泵、闸阀;就地集控时在TH24操作台处操作有效，可实现泵一键启动和一键停止;

④ 可监测闸阀及射流阀、排气阀的开启状态，可以使地面人员有效了解井下泵的开启状态;

⑤ 监测正压、负压值，及时了解泵的开启异常情况;

⑥ 有效了解系统架构，监测显示及各泵的具体运行状况，泵的地面启停操作;

⑦ 红方框，可以实现对泵的具体操作，出现图二所示画面：

此界面可显示各报警状态及各远程操作;

①报警状态显示，当水泵报警时，相应报警位后面的绿点会变为红色，可以有效简单明了知道泵的报警状态，可以迅速处理此报警位置;可以显示具体温度、具体数值有效了解泵运行具体状况;可以有效知道泵的运行次数及运行时间，可以相应选择该泵的启停[3];

②闸阀选择，点击后面按钮可以实现根据需要选择闸阀1或者闸阀2的开启，有效根据水管流量状态选择闸阀的开启;

③温度保护投入或屏蔽，当温度保护投入时，温度达到停机异常值时可实现一键停机，屏蔽时，只报警，不停机，可根据需要选择投入或屏蔽;

④系统投入或推出，当系统投入时，可实现远程控制，在地面实现巡航开泵;

⑤手动自动选择：点击自动启泵时，下面自动控制处相应变为蓝色手动控制相应变为灰色，点击一键启动即可实现泵的一键启动;点击手动启泵时相应自动控制处变为灰色手动控制相应变为蓝色，可根据选择任意启动射流阀、排气阀、闸阀、泵等;

⑥液位显示，0.00m处为液位显示，可有效监测液位具体数值，选择几台泵的开启;

⑦球阀套数选择，若水压不够时则需在开启球阀之前选择设置“两套球阀同时开启时间”和“三套球阀同时开启时间”（跟据实际情况具体操作）;

⑧水泵启动流程状态显示，可实时监视水泵开启过程中的设备状态以及水泵开启具体到了那一步。

2.2 报表

报表可有效显示各时间段数据监测具体数值，可以有效了解泵不停时间段的具体状态;此功能可以系统了解泵的启动时间及停止距图时间，运行时长，有效了解各泵的运行时长，可有效选择不同泵的开启时长。

2.3 操作记录

操作记录可显示具体时间通过上位机软件在地面开启几号泵、以及开启的具体操作方式及操作员账户。

2.4 数据曲线

数据曲线可以根据曲线方式简单明了的了解泵启动的稳定性;水泵选择，可以选择具体泵的号数;曲线选择，选择具体监测数据的曲线体现;然后点击增加曲线，即可在图表中显示曲线实时图[4]。

2.5 参数设置

参数设置界面为报警设定值界面;如设置点击前轴温度高报警，在后面白框中输入设定值，然后点击设定即可;可设置自动排水水位值等。

2.6 故障分析

此界面可以显示实时报警具体位置，可以快速确定故障发生点，及时解决问题;也可以点击打印连接打印机打印出图表。

3 与国内外已有技术全面综合对比情况

该自动化排水集中监控系統对比国内同等功能的系统，具有功能齐全，可操作性强，系统成熟稳定的优点。

4 应用和推广

该自动化排水集中监控系统具有实时监测水泵运行状态、排水压力、流量、高低水位、温度、运行电流电压等，可进行远程操控水泵，具备根据水位、温度、压力、流量等状态进行故障报警、停泵功能，可根据水仓水位高低实现自动排水，保障了水泵正常运行，提高了水泵房应急处置能力[5]。

参考文献：

[1]胡俊.基于Prodave的自动化监控系统的开发[J].数字技术与应用，2017（8）：166-168，170.

[2]王春进，赵玮烨.井下排水自动化控制系统研究与应用[J].煤矿机械，2019，40（5）：136-138.

[3]李延亮.铁路35/10kV变配电所综合自动化监控系统的设计[D].四川：西南交通大学，2017.

[4]温小斌.物联网系统自动化监控的设计与实现[J].计算机时代，2019（6）：34-36.

[5]张延昭.矿井主排水系统自动化控制的研究与实现[J].机电信息，2017（27）：37-38.

作者简介：

庞建东（1983- ），男，山西平遥人，机电工程师，本科学历，毕业于太原理工大学，电气工程及其自动化专业，从事煤矿机电方面的研究。