一种煤矿井下采区分散排水自动化监控系统的制作方法

本实用新型属于矿井自动化控制技术领域，尤其是一种煤矿井下采区分散排水自动化监控系统。

背景技术：

目前矿井主排水系统通常采用继电器控制，水泵的开停及选择切换由人工来完成，无法根据水位或其他参数自动开停水泵，这将影响井下主排水泵房的管理水平和经济效益的提高。国家安全生产监督管理总局2009年12月1日实施的《煤矿防治水规定》第118条规定：井下泵房应当积极推广无人值守和远程监控集控系统，加强排水系统检测与维修，时刻保持水仓容量不小于50％和排水系统运转正常。受水威胁严重的矿井，应当实施井下泵房无人值守和地面远程监控。

矿井泵房是井下采区排水的重要场所，直接影响到矿山企业的安全生产，现在国内的矿山企业井下采取排水的自动化水平还不是很高，这影响了生产的安全性和高效性，上述问题急需解决。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种的煤矿井下采区分散排水自动化监控系统，解决煤矿井下采区水仓自动化程度低、安全性及可靠性差的问题。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种煤矿井下采区分散排水自动化监控系统，由安装在井上的中心监控调度层以及安装在井下的区域控制层、本机控制层和设备层构成，所述中心监控调度层、区域控制层、本机控制层通过环网交换机连接在一起，所述中心监控调度层、区域控制层通过环网交换机与本机控制层相连接，本机控制层与设备层相连接，所述设备层包括管路监测设备和执行设备并连接到水仓和管路中对其状态进行监测与控制。

所述本机控制层和设备层由采区水仓自动化监控子系统及管路自动化就地监测子系统构成。

所述采区水仓自动化监控子系统包括本机控制层的井下就地监控主机和设备层的潜水泵，所述井下就地监控主机通过泵控制箱与安装在水池内的潜水泵相连接，潜水泵输出端通过输水管路连接到主管道中，在输水管路上安装有压力监测设备、电动闸阀、流量监控终端并与井下就地监控主机相连接，在水池中安装有液位监测设备并与井下就地监控主机相连接。

所述管路自动化就地监测子系统包括本机控制层的井下就地监控主机和安装设备层的闸阀、流量、压力监测设备和流量监控终端，所述闸阀、流量、压力监测设备和流量监控终端均安装在排水管路、供水管路、供风管路及供液管路上并与井下就地监控主机相连接。

所述设备层还包括视频摄像头，视频摄像头安装在水池及管路周围实现视频采集功能并连接到环网交换机上进行数据交互。

所述设备层还包括音频控制终端，所述音频控制终端的音频信号接入到井下就地监控主机上进行数据交互，音频控制终端的网络信号接入到环网交换机上进行数据交互。

所述中心监控调度层包括调度监控平台、视频服务器和音频服务器。

所述区域控制层采用井下区域主机KJD127，所述本机控制层采用井下就地监控主机KTC102+。

所述环网交换机采用光纤环网交换机。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本监控系统采用四层结构并将视频、音频、数据三网合一，满足眼睛、耳朵、大脑基本职能，实现矿井井下采区小水仓无人化、自动化排水功能，满足巡检、队组、矿井集中调度实时按权限监控排水要求，提高了作业的安全性和可靠性。

2、本监控系统通过四层结构的有机结合，满足了水泵机组启停、故障诊断和数据完全自动化要求，不需要人工干预，达到节约能源和人力资源的目的，并能长时间连续稳定的工作。

3、本监控系统通过对管网进行监控，解决了矿井对供水、排水和压风各监测点的数据采集和监控。系统由监控中心和现场监测分站、监测仪表、电动阀门等组成，各个监测点的数据采集终端可监视和采集压力、流量、阀门状态数据，可对各使用点用水用风量自动计量，提高工作效率，保证管网可靠运行，满足矿井安全生产的需求。

4、本监控系统通过采区水仓自动化监控，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、流量的数据传送及电动阀门开关的自动控制，降低了故障率并提高了对系统的反应时间，便于及时迅速地了解及控制远端管道阀门，降低故障率和检修的时间，减少停水、停风次数。各管源监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、流量的实时数据、开关状态，信息传输到监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到故障点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复系统，提高了系统可靠度，实现了矿井给水压风管路的信息化、现代化。

附图说明

图1是本实用新型的系统连接图；

图2是本实用新型的采区水仓自动化监控子系统连接图；

图3是本实用新型的管路自动化就地监测子系统连接图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。

一种煤矿井下采区分散排水自动化监控系统，如图1所示，包括中心监控调度层、区域控制层、本机控制层和设备层。其中，中心监控调度层包括调度监控平台、视频服务器和音频服务器；所述区域控制层包括井下区域主机KJD127，该井下区域主机KJD127为隔爆型计算机，用于煤矿井下数据显示及处理；所述本机控制层包括井下就地监控主机KTC102+，其采用嵌入式计算机实现对管路中的监测设备和执行设备进行监控；所述设备层包括视频摄像头、音频控制终端以及管路监测设备和执行设备，例如球阀、闸阀、水泵、水位监测、水泵出口压力监测、排水流量监测、电压电流监测、泵运行设备监测、阀运行状态监测、电机温度监测等。中心监控调度层、区域控制层、本机控制层均通过网络接口连接到光纤环网交换机上，中心监控调度层、区域控制层、本机控制层通过光纤环网交换机连接在一起，井上调度监控平台、音频/视频服务器和井下区域主机KJD127接入环网交换机，读取本机控制层及音视频相关数据，并输出相应控制指令，其中井下区域控制和井上调度平台可设置成主从关系。设备层的视频摄像头与光纤环网交换机相连接，设备层的音频控制终端的音频信号接入到井下就地监控主机KTC102+上，音频控制终端的音频信号接入到光纤环网交换机上，设备层中的其他管路监测设备和执行设备通过硬接线的方式接入到井下就地监控主机KTC102+中端子排的输入输出端，井下就地监控主机KTC102+通过网络接口接入光纤环网交换机并通过Modbus通讯协议将数据上传至光纤环网交换机。

本机控制层与设备层由采区水仓自动化监控子系统及管路自动化就地监测子系统构成。

图2给出采区水仓自动化监控子系统的结构，井下就地监控主机KTC102+通过两个泵控制箱分别控制两个水池中的潜水泵，两个水池中的潜水泵均通过输水管路连接到主管路上，在每个输水管路上均安装有压力监测设备、电动闸阀、流量监控终端并与井下就地监控主机KTC102+相连接，在每个水池中均连接液位监测设备并与井下就地监控主机KTC102+相连接。在每个水池周围均安装有视频摄像头实现对水池周围进行视频采集，井下就地监控主机KTC102+、视频摄像头均就近接入光纤环网交换机。

图3给出了管路自动化就地监测子系统的结构，井下就地监控主机KTC102+对系统中的排水管路、供水管路、供风管路及供液管路进行监测，在上述管路中均安装有闸阀、流量和压力监测设备和流量监控终端并与井下就地监控主机KTC102+相连接，在各种管路周围安装有视频摄像头对管路环境进行视频采集，井下就地监控主机KTC102+、视频摄像头均就近接入光纤环网交换机。

在实际应用时，中央泵房配置两台KJD127型矿用隔爆兼本质安全型计算机并通过环网和IFIX(沿用矿方客户端)采集水仓和管网监测数据完成井下自动化控制。

采区水仓自动化监控子系统可以按如下配置实现：

●水仓分区泵房区域放置井下就地监控主机KTC102+控制分区水泵，通过RJ45(备用接口)数据通过环网连接上位系统(中央泵房KJD127)用于监测水泵、水仓保护、启停状态、急停闭锁。井下就地监控主机KTC102+由KTC102.1+本质安全型主控制器和KTC102.2矿用隔爆兼本质安全型电源构成，一台KTC102.2矿用隔爆兼本质安全型电源给主控制器及沿保护供电。其数据传输：通过RS485或RJ45接口连接到环网交换机。

●泵及管路、电机、水仓设置保护，水仓(投入式液位传感器)；泵及管路(流量、压力)；电机(电流)。

●配置电动闸阀，实现电动控制。矿用电动闸阀通过管路改造，嵌入到主管路内；矿用闸阀控制箱可选择壁挂或者加固定支架，连接矿用电动闸阀，完成电动闸阀就地控制。

●矿用流量计(水)采用外夹式装到管道外壁，显示表头固定到墙壁就地显示，数据传输至KTC102+。

●矿用压力传感器通过三通连接至管路上，通过KTC102+采集实时数据。

管路自动化就地监测子系统可以按如下配置实现：

●管网监测点(接近小水仓的监测点与小水仓控制共用一台KTC102+)：放置KTC102.1+本质安全型主控制器控制分区水泵，通过RJ45(备用接口)数据通过环网连接上位系统(中央泵房KJD127)用于监测管网供水管压力、流量；压风管压力；排水管压力；供液管压力、流量。一台KTC102.2矿用隔爆兼本质安全型电源给主控制器及沿保护供电。数据传输：通过RJ45接口连接到就近环网交换机。

音频控制功能实现：在井下单个控制或监测区域配备音频控制终端并就近接入环网交换机和控制器。在井上配置音频服务器并通过网络寻址配接音频控制终端，可实现井上运输调度室和井下控制区域可选择性喊话、广播。各矿根据水仓区域及管网监测区域数量配置音频控制终端。

视频功能实现：在井下单个控制或监测区域配备本安型摄像头，由KTC102+电源箱供电。井上视频服务器及井上配备视频监控软件实现水仓区域及管网监测点视频图像监控。各矿根据水仓区域及管网监测区域数量配置本安摄像头。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。