局部通风机监测监控及远程操作系统的设计与应用

任彦峰

（山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿，山西 太原 030206）

引言

局部通风机是煤矿掘进工作面进行供风的重要设备，目前大多矿井采用无人值守运行方式，未安装在线监测系统，不能对其运行数据及工作状态进行实时监测。工作面一般安装两台局部通风机，当一台风机故障停机后，自动切换开关可以及时启动备用风机，保证井下供风安全。但是少数情况通风机发生软故障开关不能正常切换导致双风机停机、工作面停风。这时需人工启动风机，耗时较长，且瓦斯超限后可能导致人员窒息、瓦斯爆炸等事故，并且人工排瓦斯工作繁琐、危险性大，因此针对局部通风机监测监控及远程操作系统进行设计分析。

1 局部通风机监测监控及远程操作系统应用情况

局部通风机监测监控及远程操作系统能够在地面对通风机进行远程监测、控制、切换；对开关可以分闸、合闸和电气试验。并能够将局部通风机的运行信息等通过环网传输到地面监控中心，再通过组态软件实现显示局部通风机运行状态，风机停机后可通过对开关复位，在瓦斯未超限的情况下及时启动局部通风机，恢复工作面供风。

2 监控系统设计

局部通风机监测监控系统主要由地面远程监控中心、通风区域矿用隔爆兼本安型数据采集分站、矿用本安型云台摄像仪、矿用隔爆兼本安型真空馈电开关、煤矿风机用隔爆兼本安型双电源真空电磁启动器，矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、通讯网络等设备组成[1-2]。

2.1 监控平台建设

地面监控中心实现对井下局部通风点的远程监测监控，根据需要配置相应的软硬件系统，主要设备包括2 套监控主机、服务器（利用现有虚拟服务器），其中监控工作站采用Windows10 操作系统平台，通过安装矿用通风机专用电力监控系统软件，所有局部通风点电力监控分站接入矿现有光纤以太环网，完成数据交换，实现通风系统数字化、自动化控制，并可以通过环网进行网络发布[3]。

2.2 工业环网建设

井下18 个局扇配电点需敷设光缆至就近变电所（或就近的环网交换机），各变电所之间利用井下已建设好的光纤环网组建网络，形成井下通风监控系统专用网络。

2.3 变电所局扇馈电建设

井下7 座变电所安装电力系统监控主机，能够实现与变电所内低压馈电开关的数据通讯，实现设备远程控制（遥控）、采集运行参数（遥测）、采集设备状态及故障信息（遥信）、远程修改设定参数（遥调）等，实现“四遥”功能。变电所内局扇馈电数据可直接接入局扇监控系统内。

2.4 区域通风点建设

井下18 个局部通风点共安装13 台KJJ157 矿用本安型通讯转发器。

2 路RS485 接口与风机馈电开关、双电源风机切换开关内2 台智能综合保护装置通讯，通过协厂家提供智能保护装置通讯规约，然后接入程序，实现设备远程控制（遥控）、采集运行参数（遥测）、采集设备状态及故障信息（遥信）、远程修改设定参数（遥调）等，实现“四遥”功能[4-5]。

井下现有瓦斯监控系统中的传感器（包括风速传感器、甲烷传感器等），通过协调厂家开放其通讯协议，然后接入程序，实现瓦斯含量及风量信息等上传至系统上端，实现通风区域环境工况实时监控功能。

3 实施效果

通过局部通风机监测监控及远程操作系统建设，能够实现在地面调度对局部通风机的低压电气设备的远程监控，能够连续在线监测矿井局扇开停状态、电压、电流、功率、功率因数等参数信息；控制对局部通风机的电机开停、主备风机的切换，提供稳定、可靠、实时性强的数据采集，并实现存储、管理、分析等功能和控制功能。系统还具有丰富的图表、统计、打印信息，方便及时了解风机运行状态，并进行就地、远程控制。该系统能够有效防止由于各种故障带来的安全隐患以及由于恢复送电时间过长所可能引发的其他类型事故。通过井下局部通风机监测监控系统建设，能够通过地面监控平台实时监测局扇风机的运行工况参数和状态，实现远程开停、“一键”自动切换和故障报警等功能；能够实现风机远程切换试验、短路试验、漏电试验及故障远程复位；通过与局扇智能综合保护装置接口通讯，采集局扇的运行电流、电压、绝缘值、运行状态、故障信息等参数，并实现远程参数设定和修改；能够形成实时数据曲线、进行趋势分析，能够自动保存相关数据，方便实时调取查阅，可以为技术人员判断设备状态，实现故障预判提供依据；通过OPC 接口或web 发布功能接入全矿井自动化系统，将信息上传到相关管理部门。

1）实时监测数字开关量信号、风电与瓦斯电保护状态、控制输出动作、风机及环境的故障报警状态等信号量。

2）在保护器及系统主机上可以进行电路的分、合闸操作，具有本地控制和远程遥控双重功能；

3）在监控中心通过上位机组态软件实现局部通风机远程启停；

4）实现主备局部通风机的“一键”自动切换；

5）系统可以接入矿上的局域网和因特网，具有使用权限的用户可以通过网络观看系统的运行界面，查询数据和进行各种操作。

4 结论

远程监控及操作系统的建设可以有效避免局部通风机由于非机械故障导致的停风停机，软故障停机后能够及时人工远程复位开机，保证掘进作业的连续性，保证工作面正常生产；另外监控系统可以储存局部通风机的运行参数及运行曲线，可以根据数据调整风机开启的台数，为局部通风机的系统调整提供可靠的依据，避免一风吹，可以节约电能。