第一篇：智慧礦山

智慧礦山 什么是智慧礦山：智慧就是對事物能迅速、靈活、正確地理解和處理的能力。智慧礦山就是對生產(chǎn)、職業(yè)健康與安全、技術(shù)和后勤保障等進行主動感知、自動分析、快速處理的無人礦山。智慧礦山是本質(zhì)安全礦山、高效礦山、清潔礦山;礦山的數(shù)字化、信息化是智慧礦山建設(shè)的前提和基礎(chǔ)，智慧礦山的建設(shè)是逐步實現(xiàn)的，具有明顯的階段性。

智慧礦山聯(lián)盟是由中國職業(yè)安全健康協(xié)會牽頭，北京龍德時代承辦神華、中煤集團、中國礦業(yè)大學(xué)、煤炭科學(xué)總院等法人單位依據(jù)《關(guān)于推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟構(gòu)建的指導(dǎo)意見》（國科發(fā)政［2008］770號）聯(lián)合發(fā)起成立的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。

聯(lián)盟成立的目的是:組織智慧礦山的關(guān)鍵科技攻關(guān)，建設(shè)智慧礦山示范工程，推廣智慧礦山的理念和技術(shù)，制定智慧礦山標準，推動礦山設(shè)備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)礦山的本質(zhì)安全、高產(chǎn)高效、綠色環(huán)保。

第二篇：智慧礦山計劃內(nèi)容

智慧礦山聯(lián)盟示范礦井、示范工程、示范項目的工作進度安

排與計劃內(nèi)容

智慧礦山系統(tǒng)包含了礦山各個方面、各個系統(tǒng)的智慧化，綜合起來可以歸為三個方面，就是智慧生產(chǎn)系統(tǒng)、智慧職業(yè)健康與安全環(huán)境系統(tǒng)、智慧（技術(shù)管理后勤）保障系統(tǒng)。

1.智慧生產(chǎn)系統(tǒng)

包括智慧主要生產(chǎn)系統(tǒng)和智慧輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，智慧主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括采煤工作面的智慧化和掘進工作面的智慧化，就是以無人值守采煤掘技術(shù)為代表的智慧綜采工作面、以及以智慧爆破采礦為代表的智慧非煤礦山采礦工作面和智慧機械化掘進工作面系統(tǒng)，智慧普掘工作面等。

1）智慧主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括：

智慧采煤工作面方面，可以分為：智慧薄煤層無人工作面系統(tǒng)、智慧中厚煤層無人工作面系統(tǒng)、智慧綜采放頂煤無人工作面系統(tǒng)、智慧充填開采工作面系統(tǒng)等。

1.非煤礦山智慧采礦工作面

非煤礦山的采礦受地質(zhì)條件的限制，主要在智慧爆破采礦方面。在此方面發(fā)展了智慧爆破采礦技術(shù)。

2.智慧掘進工作面主要有： 智慧化煤巷機械化掘進工作面，在自動掘進、自動支護（錨網(wǎng)支護）、自動運輸、智能綜合降塵等方面突破。

在智慧化巖巷掘進工作面，巖巷機械化掘進線、噴漿機

器人噴漿支護方面取得進展。智慧化普掘工作面，智能爆破監(jiān)控、綜合防塵等方面取得了明顯進展。掘進工作面的智能化還沒有達到無人值守水平。

2）智慧生產(chǎn)輔助系統(tǒng) 就是實現(xiàn)以無人值守為主要特征的智慧運輸系統(tǒng)（含皮帶運輸、輔助運輸）智慧提升系統(tǒng)、智慧供電系統(tǒng)、智慧排水系統(tǒng)、智慧通風(fēng)系統(tǒng)、智慧調(diào)度指揮系統(tǒng)、智慧通訊系統(tǒng)。

2.智慧職業(yè)健康與安全環(huán)保系統(tǒng)

包括智慧安全環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，智慧防滅火系統(tǒng)、智慧爆破監(jiān)控系統(tǒng)、智慧潔凈生產(chǎn)（防塵)監(jiān)控系統(tǒng)、智慧沖擊地壓監(jiān)控系統(tǒng)、智慧人員監(jiān)控系統(tǒng)，智慧通風(fēng)系統(tǒng)、智慧水害監(jiān)控系統(tǒng)、智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)，智慧應(yīng)急救援系統(tǒng)，智慧污水處理系統(tǒng),等等。

3.智慧（技術(shù)管理后勤）保障系統(tǒng)

包括智慧技術(shù)保障系統(tǒng)、智慧管理和后勤保障系統(tǒng)。智慧技術(shù)保障系統(tǒng)是指地、測、采、掘、機、運、通、調(diào)度、計劃、設(shè)計等的信息化、智慧化系統(tǒng)等。智慧管理和后勤保障系統(tǒng)，智慧化的礦山管理后后勤保障系統(tǒng)，是指針對礦山的智慧化RP系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、生活管理、考勤系統(tǒng)等。

智慧礦山的建設(shè)是一個龐大的系統(tǒng)工程，并且因為我國

礦種眾多，每個礦種的礦山又存在地質(zhì)條件不一等重大差別，因此智慧礦山技術(shù)必定是不同層次，不同標準的。而且，智慧化、智慧礦山建設(shè)的目的是是我國礦山都要在技術(shù)方面向智慧化前進一大步，并且不斷前進。因此，要根據(jù)不同的礦種、同一礦種的礦山也要根據(jù)采礦條件的不同選擇不同的智慧技術(shù)。這樣一來，智慧礦山示范工程的建設(shè)，應(yīng)該從三個方面進行,一是在采礦條件好的礦井、礦區(qū)建設(shè)智慧礦井示范工程，要求整個礦井達到智慧化，在采礦條件差的礦井建設(shè)示范系統(tǒng)、示范項目、示范工程。

具體規(guī)劃是：

1.1 示范礦井

首先在神華建設(shè)一個全礦井的示范工程，從2012年開始，2014年建成。

1.2 示范項目1

2012年開始建設(shè)，2014年建成 在兗礦（鮑店）建設(shè)一個示范項目，實現(xiàn)下列完成下列內(nèi)容，輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的無人值守和職業(yè)健康環(huán)境系統(tǒng)。具體就是實現(xiàn)：

井下運輸車輛地面遠程控制無人值守

大中型提升機地面遠程控制無人值守

智慧供電系統(tǒng)地面遠程控制無人值守

排水系統(tǒng)地面遠程控制無人值守

智慧自動調(diào)節(jié)通風(fēng)系統(tǒng)地面遠程控制無人值守 智慧職業(yè)健康安全環(huán)境系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)包括防塵設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)、霧化效果、除塵效果的24小時實時監(jiān)控，使職業(yè)健康環(huán)境時時達標 智慧防滅火系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)二氧化碳滅火系統(tǒng)等防滅火效果的自動監(jiān)控，根據(jù)防滅火監(jiān)控數(shù)據(jù)自動啟動或者關(guān)閉系統(tǒng)，達到理想的防滅火效果

智慧爆破監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)“本質(zhì)安全，不安全就不能爆破”，實現(xiàn)雷管等爆破器材的智慧化、爆破器材管理的智慧化

智慧沖擊地壓監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)包括微震、地應(yīng)力監(jiān)控、智慧分析、智慧警示以及對防沖擊設(shè)備的自動控制 智慧人員監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)精確定位、生命狀態(tài)監(jiān)控、自動提醒、自動告知

智慧水害監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對水害的自動監(jiān)測，智慧控制

1.3 示范項目2

2012年開始建設(shè)，2014年建成山東能源集團，選擇棗礦集團高莊煤礦建設(shè)，主要達到輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和職業(yè)健康環(huán)境系統(tǒng)的另一部分和后勤保障系統(tǒng)的智慧化，具體是：

智慧自動調(diào)節(jié)通風(fēng)系統(tǒng)地面遠程控制無人值守

智慧調(diào)度指揮系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、智慧決策的智慧化

智慧礦井通訊系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)任何災(zāi)變情況下，保持通訊 智慧職業(yè)健康安全環(huán)境系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)包括防塵設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)、霧化效果、除塵效果的24小時實時監(jiān)控，使職業(yè)健康環(huán)境時時達標 智慧防滅火系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)二氧化碳滅火系統(tǒng)等防滅火效果的自動監(jiān)控，根據(jù)防滅火監(jiān)控數(shù)據(jù)自動啟動或者關(guān)閉系統(tǒng)，達到理想的防滅火效果 智慧爆破監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)“本質(zhì)安全，不安全就不能爆破”，實現(xiàn)雷管等爆破器材的智慧化、爆破器材管理的智慧化 智慧沖擊地壓監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)包括微震、地應(yīng)力監(jiān)控、智慧分析、智慧警示以及對防沖擊設(shè)備的自動控制 智慧人員監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)精確定位、生命狀態(tài)監(jiān)控、自動提醒、自動告知 智慧通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)全礦井通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)的實時的智慧感知、智慧分析、自動調(diào)節(jié)風(fēng)門風(fēng)窗風(fēng)機等的運行參數(shù)

智慧水害監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對水害的自動監(jiān)測，智慧控制 智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)人員的自動設(shè)別 智慧污水處理系統(tǒng)，實現(xiàn)投加藥量自動控制，使水質(zhì)自動達到防塵用水的標準

地、測、采、掘、機、運、通、調(diào)度、計劃、設(shè)計等

智慧保障系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)真三維系統(tǒng)的技術(shù)，智慧管理和后勤保障系統(tǒng)實現(xiàn)無人值守的系統(tǒng)。

1.4示范項目3

2012年開始建設(shè)，2014年建成山東招金集團黃金集團，實現(xiàn)沖擊地壓自動智慧監(jiān)控，爆破智慧化

1.5 示范工程4

2012年開始建設(shè)，2014年建成唐山鐵礦，采礦、運輸、后勤智慧化

1.6 示范工程 5

2012年開始建設(shè)，2014年建成平谷建材礦，采礦、運輸、后勤智慧化

第三篇：魯南煤炭基地崛起“智慧礦山”

山東能源棗礦集團加大物聯(lián)網(wǎng)建設(shè),以信息化帶動工業(yè)化,實現(xiàn)了企業(yè)各種管理要素的高效集成和管理水平的大幅提升,在魯南煤炭工業(yè)基地棗礦集團筑起了安全、高效的“智慧礦山”。棗礦集團率先提出將通訊、視頻、計算機“三網(wǎng)融合”工程、全面建設(shè)“數(shù)字棗礦”、“網(wǎng)絡(luò)棗礦”的工作思路,并于2006年2月實現(xiàn)了“三網(wǎng)融合”目標,目前,棗礦集團已形成了千兆到礦,百兆到樓、到桌面的覆蓋全礦區(qū)的寬帶網(wǎng)絡(luò),并與公用互聯(lián)網(wǎng)互連互通。建立了涵蓋新聞采集傳輸、會議辦公、安全監(jiān)測監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度指揮、煤炭運銷、企業(yè)網(wǎng)站等信息化運行平臺。

棗礦集團付村煤礦自主研發(fā)的“數(shù)字化智能應(yīng)急救援系統(tǒng)”可在井下發(fā)生水、火、瓦斯等災(zāi)害時一鍵啟動救援系統(tǒng),10秒內(nèi)按照預(yù)定的模式啟動應(yīng)急救援預(yù)案,分區(qū)域通知受災(zāi)地點、救護大隊、安監(jiān)處、醫(yī)療救護機構(gòu)、物資供應(yīng)部門準備好相關(guān)裝備并前往集結(jié)地點。同時,系統(tǒng)還能根據(jù)事故地點和類型,分析地測導(dǎo)點,監(jiān)測監(jiān)控、風(fēng)門閉鎖聯(lián)動等數(shù)據(jù),自動進行最佳撤離路線計算,在GIS地圖中生成井下人員撤離路線,并發(fā)布導(dǎo)航廣播,給井下的礦工提示緊急避險的路徑,將災(zāi)害可能帶來的危害降到最低。

無人則安,提高井下自動化率,減少井下工作人員的數(shù)量是保障安全的最直接有效的方法,同時也是節(jié)約生產(chǎn)費用、提高工作效率的兩全之策。如今在棗礦集團蔣莊煤礦,已有58個崗點實現(xiàn)了無人值守,減少用工240余人,工效比改造前提高了22%,各類費用也同比減少了2000余萬元。

同時,棗礦集團建成了井下無線視頻系統(tǒng),彌補了井下固定攝像頭拍攝的圖像不能動態(tài)展示的缺點,使得井下情況可以得到多角度、全方位展現(xiàn),對故障排除、災(zāi)害控制管理起到了積極作用。

棗礦集團在全省率先將3G網(wǎng)絡(luò)引入井下,實現(xiàn)了井上、井下網(wǎng)絡(luò)一體化,提供高帶寬、高質(zhì)量的高清通訊功能。同時,還將礦井安全監(jiān)測監(jiān)控信息實時傳輸?shù)礁骷壒芾砣藛T和安全生產(chǎn)人員的手機上,解決了井下通信現(xiàn)存的通話容量小、質(zhì)量差、功能少的問題,走到全國各地都可隨時隨地使用手機進行監(jiān)控。

在推進“智慧礦山”建設(shè)的過程中,棗礦集團全面改革傳統(tǒng)管理模式,將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入傳統(tǒng)的企業(yè)組織管理行為中,對各類信息進行有效整合,建設(shè)統(tǒng)一信息平臺,用數(shù)字化手段處理、分析和管理礦井,促進礦井的人流、物流、信息流的暢通和協(xié)調(diào)。

以前,領(lǐng)料員領(lǐng)料時要先向單位提計劃,再經(jīng)過區(qū)隊領(lǐng)導(dǎo)簽字,相關(guān)部門審批,供應(yīng)部門計劃員劃價,審計部門審計蓋章,財務(wù)批資金的“四簽字一蓋章”繁瑣的程序,才能將生產(chǎn)所需的物料領(lǐng)出來。如今,領(lǐng)料時只需在網(wǎng)上提交申請,經(jīng)過網(wǎng)上專業(yè)審批、供應(yīng)部門網(wǎng)上確認、發(fā)放記賬即可,大大節(jié)省了領(lǐng)料時間。不僅如此,以往因多次手工填表、填單出現(xiàn)的文字、數(shù)字錯誤如今也最大限度地得到了杜絕,做到了申請、審批、確認零距離、零時差,提高了辦事效率。

此外,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還廣泛應(yīng)用于人員出勤管理、工資考核、財務(wù)管理、成本核算等多方面,剎住了原有的“記人情賬”現(xiàn)象,棗礦集團礦區(qū)儲備資金占用也由原來的1.3億元降至了9000萬元,實現(xiàn)了人力、物力、財力等各類資源的科學(xué)配置。

第四篇：智慧礦山水泵無人監(jiān)控系統(tǒng)

水泵無人監(jiān)控系統(tǒng)

1．設(shè)計背景

水泵房承擔(dān)著礦井的主要排水任務(wù)，對煤礦的安全生產(chǎn)起著舉足輕重的作用。對泵房各排水泵實行全方位智能自動監(jiān)控，及時掌握其泵房容水情況，以便及時完成排水任務(wù)，并掌握水泵的實時工作狀態(tài)，記錄水泵運行參數(shù)，保證水泵工作在完好的狀態(tài)具有非常的現(xiàn)實實際意義，其工作的可靠性和穩(wěn)定性也決定了煤礦安全生產(chǎn)的重要因素。

隨著礦井近年來現(xiàn)代化管理水平的迅速提高，信息化建設(shè)的步伐也在不斷加快。同時為保障煤炭的安全生產(chǎn)、提高全礦的生產(chǎn)效益，必須保證排水系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、合理地運行，及時發(fā)現(xiàn)水泵運行系統(tǒng)中存在的隱患；對水泵實行數(shù)字化監(jiān)控，同時實時監(jiān)控泵房各水倉的水位和出水管道流量，為礦各級領(lǐng)導(dǎo)和職能管理部門及時、準確地掌握水泵實時運行狀態(tài)，對井下泵房水泵建立一套水泵遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)具有十分的必要性和重要性。

根據(jù)泵房設(shè)備現(xiàn)狀

水泵房共有多臺主排水泵。現(xiàn)所有水泵都沒有實現(xiàn)地面集中自動控制排水。出水閥門：在用水泵閥門為手動閘閥。泵抽真空方式：手動控制真空泵。

排水管道：排水管道為兩條管道并列運行。水倉：一般泵房兩個水倉，并與吸水井相連。

2．設(shè)計目的

通過實施系統(tǒng)自動監(jiān)控，檢測水倉水位和其它參數(shù)，控制水泵輪流工作與適時啟動備用泵，合理調(diào)度多臺水泵運行，從而提高水泵的工作效率和安全性。系統(tǒng)通過觸摸屏和井上工業(yè)控制計算機以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等方式，直觀、形象、實時地反映設(shè)備工作狀態(tài)以及水倉水位、電機溫度、軸承溫度、出水管道壓力、排水管流量等參數(shù)，并能夠監(jiān)測記錄并保存排水系統(tǒng)的重要參數(shù)。

通過通訊設(shè)備與地面調(diào)度室主機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)遠程智能監(jiān)控并雙機熱備，作為礦井綜合信息化建設(shè)的一部分，通過礦局域網(wǎng)WEB發(fā)布，實現(xiàn)網(wǎng)上控制。

3．設(shè)計依據(jù)和原則

設(shè)計方案根據(jù)聯(lián)創(chuàng)公司安全生產(chǎn)泵房自動化監(jiān)控實際要求而做出。系統(tǒng)設(shè)備符合聯(lián)創(chuàng)公司生產(chǎn)環(huán)境條件，符合《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)要求。

對井下泵房各臺排水泵、水射流系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、管道電動閥門和水泵軸震動等裝置實施PLC智能自動連鎖控制及運行參數(shù)自動檢測，動態(tài)就地顯示，并將數(shù)據(jù)信息傳送到地面生產(chǎn)調(diào)度中心和生產(chǎn)設(shè)備控制中心，進行實時監(jiān)測監(jiān)控及報警顯示、故障歷史查詢、模擬量曲線顯示和報表打印。系統(tǒng)通過檢測水倉水位、電機電流、電機電壓、閘閥開啟度、流量、真空度等參數(shù)，控制水泵輪換工作，合理調(diào)度水泵系統(tǒng)運行。系統(tǒng)通過液晶觸摸屏以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等方式，直觀、形象、實時地反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及水倉水位、電機工作電流、電機溫度、水泵溫度、排水管流量、水泵真空度等參數(shù)，并通過通訊接口與地面網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)的硬件設(shè)計充分考慮到將來擴充的需要，控制器的選用留有足夠的裕量，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口配置完善，為將來集成或接人礦井信息化系統(tǒng)預(yù)留接口。該系統(tǒng)具有運行可靠、操作方便、自動化程度高等特點。

4．系統(tǒng)組成及工作原理

4.1 系統(tǒng)組成

本控制系統(tǒng)以PLC作為控制核心，觸摸屏和上位機為顯示和主要操作設(shè)備，通過PLC檢測水泵設(shè)備和傳感器的信號，控制水泵、真空泵等設(shè)備和電動閥門、電磁閥等執(zhí)行器。

控制系統(tǒng)由地面控制臺、泵房控制主站和傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等組成，控制器選用西門子 S7 300系列 PLC，實現(xiàn)就地控制、地面遠程和檢修三種控制模式，遠程控制可以分為聯(lián)鎖控制和集中控制等多種控制模式，可以供操作者根據(jù)現(xiàn)場實際情況靈活選用，確保在系統(tǒng)正常運行時操作靈活、易于維護，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或通訊中斷時本地可以就地控制確保水泵設(shè)備的正常運行，不破壞改造前的操作功能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

泵房控制主站實現(xiàn)對泵房多臺水泵的自動控制和實時監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)或直連光纜傳輸至地面控制臺。

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（1）上位機：采用國際先進的工業(yè)級控制計算機，內(nèi)置高性能組態(tài)軟件，實現(xiàn)井上對水泵的遠控，及相關(guān)數(shù)據(jù)的處理、顯示等功能。

（2）PLC控制柜：有礦用一般型柜體和防暴型兩種，主要由PLC、觸摸屏、中間繼電器、斷路器、數(shù)據(jù)光端機、本安電源、線性電源、按鈕和指示燈等元器件組成，具備信號采集、變換、處理、輸出、顯示、保護 故障報警和通訊等多種功能。

（3）傳感器：主要包括超聲波液位計、超聲波流量計、帶隔離裝置的負壓變送器、帶隔離裝置的壓力變送器、電機繞及軸承溫度傳感器、閥門位置行程開關(guān)和過轉(zhuǎn)矩行程開關(guān)等。

（4）執(zhí)行器：是指電動閘閥、電動球閥等設(shè)備的執(zhí)行機構(gòu)。

圖2礦用一般性泵房水泵自動監(jiān)控系組成圖

圖3隔爆型泵房水泵自動監(jiān)控系組成圖

5．系統(tǒng)功能

系統(tǒng)可實現(xiàn)以下主要功能：

● 動態(tài)自動設(shè)定真空度，自動實現(xiàn)控制排水泵啟停?！?控制個泵輪流工作，使每臺磨損程度均等。

● 根據(jù)水倉水位、供電峰谷段時間劃分情況，合理調(diào)度水泵運行，以節(jié)省運行費用。

● 檢測水泵及其電機的工作參數(shù)。如：水泵流量、出口壓力、泵體軸溫、電機定子溫度及軸溫、電機電流和功率等。

● 根據(jù)水泵及電機的運行參數(shù)，測算水泵的運行效率。為水泵的維護保養(yǎng)提供科學(xué)依據(jù)。

● 具有故障報警、自動保護等功能。

● 具有網(wǎng)絡(luò)通訊接口，可實現(xiàn)地面遠程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)視和控制?？膳c礦現(xiàn)有電力監(jiān)測系統(tǒng)KJ95N礦井監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，預(yù)流足夠的升級接口。● 能夠?qū)崿F(xiàn)溫度巡檢功能 地面遠程控制

在地面設(shè)置遠程控制端———地面監(jiān)控計算機站，控制軟件采用國際領(lǐng)先的工控組態(tài)軟件編制，可實時監(jiān)視水泵系統(tǒng)的運行參數(shù)，并可遠程控制水泵系統(tǒng)得啟停。本終端還能和供電控制中心操作終端互為備用。地面遠程控制終端主要具有以下功能：

● 實時與井下泵房PLC進行數(shù)據(jù)通信，采集現(xiàn)場的各種檢測參數(shù)；、● 實時記錄、顯示井下泵房現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)、水泵工作狀態(tài)； ● 自動控制水泵啟動前真空泵抽真空，動態(tài)設(shè)定真空度。

● 在遠程控制允許的方式下，實現(xiàn)對各水泵的啟停運行控制； ● 實時動態(tài)模擬顯示排水系統(tǒng)的模擬畫面。

● 具有操作人員的登錄管理與權(quán)限管理功能，有效防止非法操作、誤操作。

● 對水泵的啟?？刂茖崟r記錄，便于對設(shè)備的操作查詢管理。

● 可以查詢設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)及歷史運行數(shù)據(jù)。運行時間和故障的記錄和查詢。

● 具有實時動作狀態(tài)變化報警提示?！?實時顯示各個水泵的控制模式。

● 具有主要運行參數(shù)的趨勢曲線顯示功能?！?打印運行數(shù)據(jù)功能。

地面遠程控制終端主要設(shè)備組成有監(jiān)控計算機、打印機、后備電源UPS、光纖收發(fā)器。地面監(jiān)控計算機采用知名品牌的監(jiān)控計算機，所選監(jiān)控計算機可以連續(xù)24小時工作、穩(wěn)定性好，防塵性能好。5.1數(shù)據(jù)采集與檢測

系統(tǒng)采集與檢測的數(shù)據(jù)：模擬量為電機電流、電機溫度、水泵軸溫、閘閥開度、出水口壓力、水倉水位、主排水管流量、真空度；數(shù)字量有：電動閘閥的開關(guān)限位、電機運行狀態(tài)、電機故障點、電動閥的工作狀態(tài)與開關(guān)限位、射流及真空泵工作狀態(tài)。

數(shù)據(jù)采集主要由PLC實現(xiàn)，PLC通過超聲波水位計連續(xù)檢測吸水井水位，將水位變化信號進行轉(zhuǎn)換處理，計算出單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動投入或退出水泵。電機電流、水泵軸溫、電機溫度、排水管流量等傳感器，主要用于監(jiān)測水泵、電機的運行狀況，溫度超限報警。PLC采集各種系統(tǒng)中各個設(shè)備狀態(tài)的開關(guān)量信號進行處理，控制每個水泵系統(tǒng)的啟停。5.2水泵自動輪換

為了防止備用泵、電氣設(shè)備和備用管路長期不用而導(dǎo)致設(shè)備受潮或出現(xiàn)其他故障未經(jīng)及時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工作泵出現(xiàn)緊急故障需投入備用泵時，而不能及時投入以至影響礦井排水安全，本系統(tǒng)程序設(shè)計水泵能自動輪換工作，控制程序?qū)⑺脝⑼４螖?shù)及運行時間和管路使用次數(shù)及流量等參數(shù)自動記錄累計，系統(tǒng)根據(jù)這些運行參數(shù)按一定規(guī)律自動啟停水泵，使各水泵及其管路的使用率分布均勻，當(dāng)水泵在啟動或運行過程中出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動停止故障水泵、投入新的水泵排水，實現(xiàn)水泵自動輪換工作，同時系統(tǒng)自動發(fā)出聲光報警，并在操作屏和地面操作站上動態(tài)閃爍顯示，記錄事故，達到有故障早發(fā)現(xiàn)、早處理。5.3自動控制

系統(tǒng)控制設(shè)計選用了西門子S7300 PLC為控制主機，該PLC為模塊化結(jié)構(gòu)，由CPU314C-2PTP、數(shù)字量I/O、模擬量輸入、通訊口等模塊構(gòu)成。PLC自動化控制系統(tǒng)根據(jù)水倉水位的高低或者根據(jù)井下用電負荷的高、低峰和供電部門所規(guī)定的平段、谷段、峰段供電電價時間段等因素，建立數(shù)學(xué)模型，合理調(diào)度水泵，自動準確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制水泵運行。

為了保證井下安全生產(chǎn)，系統(tǒng)可靠運行，水位信號是水泵自動化一個非常重要的參數(shù)，因此，系統(tǒng)設(shè)置在不同水倉的兩套超聲波水位傳感器，PLC將接受到的模擬量水位信號分成若干個水位段，計算出單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，本系統(tǒng)應(yīng)同時檢測井下供電電流值，計算用電負荷率，根據(jù)礦井涌水量和用電負荷，控制在用電低峰和一天中電價最低時開啟水泵，用電高峰和電價高時停止水泵運行，以達到避峰填谷及節(jié)能的目的。5.4動態(tài)顯示

就地動態(tài)模擬顯示選用西門子公司操作屏，地面操作站系統(tǒng)動態(tài)模擬顯示采用組態(tài)王軟件開發(fā)，系統(tǒng)通過圖形動態(tài)顯示水泵、真空泵、電磁閥和電動閘閥的運行狀態(tài)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進行事故報警，直觀地顯示電磁閥和電動閘閥的開閉位置，實時顯示水泵抽真空情況和出水口壓力值。

用實時趨勢圖方式和數(shù)字形式準確實時地顯示水倉水位，并在啟停水泵的水位段發(fā)出預(yù)告信號和低段、超低段、高段、超高段水位分段報警，用事先錄制的語音提示形式提醒操作人員注意。

采用圖形、趨勢圖和數(shù)字形式直觀地顯示排水管路的瞬時流量及累計流量、水泵軸溫、電機溫度等動態(tài)值，超限報警，自動記錄故障類型、時間等歷史數(shù)據(jù)，并通過每臺水泵的流量計算出水泵的有效功率，以提醒巡檢人員及時檢修或更換水泵。5.5通訊接口

PLC通過485通訊協(xié)議與操作屏進行通訊，將水泵機組的工作狀態(tài)與運行參數(shù)傳至操作屏，完成各數(shù)據(jù)的就地動態(tài)顯示；通過工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊，由井下光纖，將水泵機組的運行狀態(tài)、參數(shù)傳至地面生產(chǎn)指揮調(diào)度中心或機電控制中心，在地面生成圖形、趨勢圖和數(shù)字形式等直觀的界面信息，開放通訊協(xié)議，在地面監(jiān)控中心有上位機，上位機通過OPC接入全礦井安全生產(chǎn)自動化控制網(wǎng)，管理人員在地面即可掌握井下主排水系統(tǒng)設(shè)備的所有檢測數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，又可根據(jù)自動化控制信息，實現(xiàn)井下主排水系統(tǒng)的四遙，并為礦領(lǐng)導(dǎo)提供生產(chǎn)決策信息。操作屏與監(jiān)測監(jiān)控站均可動態(tài)顯示主排水系統(tǒng)運行的模擬圖、運行參數(shù)圖表，記錄系統(tǒng)運行和故障數(shù)據(jù)，并顯示故障點。5.6系統(tǒng)必備功能及特點

1．PLC控制程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可按程序模塊分段調(diào)試，分段運行。該程序具有結(jié)構(gòu)清晰、簡捷、易懂，便于模擬調(diào)試，運行速度快等特點。

2．PLC自動檢測水位信號，計算單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動投入和退出水泵運行臺數(shù)，合理地調(diào)度水泵運行。

3．系統(tǒng)根據(jù)水位和壓力控制原則，自動實現(xiàn)水泵的輪換工作。4．系統(tǒng)具有通訊接口功能，PLC可同時與操作屏及地面監(jiān)測監(jiān)控主機通訊，傳送數(shù)據(jù)，交換信息，實現(xiàn)水泵自動監(jiān)控功能。

5．系統(tǒng)可根據(jù)投入運行泵組的位置，自動選擇啟動真空泵，若在程序設(shè)定的時間內(nèi)達不到真空度，便有報警輸出。

6．在操作屏上動態(tài)監(jiān)控水泵及其附屬設(shè)備的運行狀況，實時顯示水位、流量、壓力、溫度、電流、電壓等參數(shù)，超限報警，故障點自動閃爍。具有故障記錄，支持歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。

7．系統(tǒng)保護功能有以下幾種：

超溫保護：水泵長期運行，當(dāng)軸承溫度或定子溫度超出允許值時，通過溫度保護裝置及PLC 實現(xiàn)超限報警。

流量保護：當(dāng)水泵啟動后或正常運行時，如流量達不到正常值實現(xiàn)報警，具有通過流量保護裝置使本臺水泵停止運行，自動轉(zhuǎn)換為啟動另一臺水泵的功能。

電動機故障：利用PLC及觸摸屏監(jiān)視水泵電機過電流、漏電、低電壓等電氣故障時實現(xiàn)報警，具有參與控制功能。電動閘閥故障：由閘閥的限位、開度指示檢測故障，并參與水泵的聯(lián)鎖控制。

8、其它特點

井下泵房水泵監(jiān)控系統(tǒng)可以工作的工作方式有：就地手動工作方式、集中控制工作方式、遠程控制工作方式、檢修運行方式。

就地手動工作方式：各水泵的啟停控制均有就地開關(guān)柜人工操作按鈕進行，在PLC控制柜上不能開啟水泵，只保留在觸摸屏控制水泵外圍設(shè)備（如電動閘閥、電磁閥、真空泵等）開啟、關(guān)閉（停止）的按鈕。

集中控制工作方式：根據(jù)水位等參數(shù)，人工選擇需要開啟的水泵和數(shù)量，按操作面板上的相應(yīng)按鈕，即可實現(xiàn)單臺或多臺泵的開啟、停止等操作，實現(xiàn)水泵的一鍵開啟或停止。

遠程控制工作方式：在地面計算機監(jiān)控畫面上，在有一定的授權(quán)權(quán)限條件下，根據(jù)水倉水位情況，通過計算機鼠標來控制相應(yīng)水泵的啟停。

檢修運行方式：當(dāng)該系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，在不影響泵房設(shè)備的正常運行，避免影響生產(chǎn)的情況下將PLC控制柜的所有控制輸出屏蔽，只保留顯示功能，各水泵及其外圍設(shè)備的操作均能在脫離PLC控制柜的前提下進行。

系統(tǒng)在正常運行過程中，不管工作在何種工作方式，均可實時將泵房現(xiàn)場的各種運行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳到地面監(jiān)控計算機。

6．設(shè)備選型

6.1 井上設(shè)備

（1）監(jiān)控主機

井上主控室配置一臺監(jiān)控主機，用于監(jiān)視井下北井120泵房內(nèi)所有設(shè)備的運行狀況和參數(shù)，該主機選用世界知名品牌的研祥610H系列工控機，該工控機的性能參數(shù)滿足下列要求：

1.機型：工業(yè)控制計算機，北井120處理器采用適應(yīng)開放系統(tǒng)的RISC技術(shù)。

2.字長：CPU的字長至少為32位。

3.主振頻率至少為P4 3.0GHz，硬件中斷能力不小于16級。4.主存貯器容量不小于2GB，可擴展。

網(wǎng)絡(luò)支持：快速以太網(wǎng)IEEE802.3u，TCP/IP或類似的最新的網(wǎng)絡(luò)支持。網(wǎng)絡(luò)接口及同步時鐘接口。

（2）顯示器

井上主控室配備兩臺三星 943N型顯示器，用于和工控機、硬盤錄像機配套顯示井下設(shè)備的運行狀況和參數(shù)。

（3）工業(yè)數(shù)據(jù)光端機 KOM300工業(yè)級以太網(wǎng)光纖收發(fā)器是專門為工業(yè)領(lǐng)域開發(fā)的工業(yè)級以太網(wǎng)光纖收發(fā)器，可以在嚴酷的工業(yè)電磁環(huán)境下工作，適合于中國不同地域溫度環(huán)境中使用，為工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)提供了可靠基礎(chǔ)。6.2 井下設(shè)備

（1）可編程控制器（PLC）

① CPU模塊：選用CPU314 CPU 314是一種緊湊型 CPU，用于對過程處理能力和響應(yīng)時間要求很高的應(yīng)用。通過其擴展的工作存儲器，該緊湊型CPU也適用于中等規(guī)模的應(yīng)用。內(nèi)置數(shù)字量和模擬量I/O可以直接連接到過程信號，第2個串口可以連接到其它外設(shè)，諸如打印機、條碼掃描器等。② DI模塊：選用SM321。

數(shù)字量輸入模塊把從過程發(fā)送來的外部數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部信號電平。

③ DO模塊： SM322。

數(shù)字量輸出模塊把 PLC 的內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平。在與低漏電流的電路（例如，IEC I 型輸入電路）一道使用時，網(wǎng)絡(luò)可以斷開，不會發(fā)出假的 ON 狀態(tài)信號。④ AI模塊： SM331

8通道模擬量輸入模塊，用來實現(xiàn)PLC與模擬量過程信號的連接。用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻和熱電阻。

主要技術(shù)檢測：輸入電數(shù)8點，負載電壓24VDC，9/12/14位分辨率，通道之間電氣隔離，可組態(tài)輸入，輸入信號形式可以是多種等，支持診斷信息讀取。

⑤ 以太網(wǎng)模塊：CP 343 用于將S7-300通過TCP/IP和UDP連接到工業(yè)以太網(wǎng)。可調(diào)節(jié)的KeepAlive功能。

（2）礦用一般型PLC控制柜

額定電壓：660V 防爆標志：KY（3）超聲波液位計（西門子）

檢測距離：20～6000mm 輸出方式：4～20mA（4）防爆電動閥

防爆標志：EXdI出線接口：內(nèi)螺紋 M20x1.5或1/2 ；特點：帶有防爆接線盒，防爆外殼熱鍛成型更加安全可靠。

（5）壓力變送器

型

號：隔爆供電電壓：DC24V 測量范圍：0～5Mpa（根據(jù)井深定）特

點：考慮到礦井內(nèi)水質(zhì)比較差，購買的成品傳感器比較容易損壞的原因，我公司特研制一種抗沖擊和腐蝕非常好的壓力感應(yīng)隔離裝置，在多個項目應(yīng)用后，傳感器使用壽命長、可靠性高效果特別好。

(6)FYGZ-0.1負壓隔離裝置

負壓隔離裝置是一套可將負壓傳感器（變送器）與被測液體隔離的特殊裝置，和傳感器配套使用，具有耐高壓沖擊、耐腐蝕、耐磨損、易清理、傳輸信號不衰減等特點。特別是當(dāng)被測液體混濁、含沙粒、煤泥等污物，腐蝕性高、易堵塞、腐蝕傳感器（變送器）探頭時，效果特別明顯。解決了水泵控制用傳感器易堵易損壞造成水泵控制系統(tǒng)不正常工作的問題，保證了煤礦井下水泵自動控制系統(tǒng)的正常運行，是煤礦井下水泵自動控制必備配套設(shè)備之一。技術(shù)參數(shù)：

? 耐壓等級：10MPa 使用壓力：0~-0.1MPa 使用溫度：-20~150℃

(7)YLGL10壓力隔離裝置

壓力隔離裝置是一套可將正壓傳感器（變送器）與被測液體隔離的特殊裝置，具有耐高壓沖擊、耐腐蝕、耐磨損、易清理、傳輸信號不衰減等特點。特別是當(dāng)被測液體混濁、含沙粒、煤泥等污物，腐蝕性高、易堵塞、腐蝕傳感器（變送器）探頭時，效果特別明顯。解決了水泵控制用傳感器易堵易損壞造成水泵控制系統(tǒng)不正常工作的問題，保證了煤礦井下水泵自動控制系統(tǒng)的正常運行，是煤礦井下水泵自動控制必備配套設(shè)備之一。

隔離裝置由圖中2、3、4、5、6等部分組成。

? 技術(shù)參數(shù)：耐壓等級：16MPa 使用壓力：0~10MPa ? 使用溫度：-20~150℃（8）流量計

流量計選擇防爆兼本安型礦用流量傳感器，該系列流量儀表是以“速度差法”為原理，測量圓管內(nèi)液體流量的儀表。

多種傳感器測流方式。插入式傳感器、外夾式傳感器、管段式傳感器：測量精度高達0.5級，特別是對于小口徑測量性能價格比最優(yōu)越。

（9）電動閘閥

由閥體、礦用隔爆電動裝置組成。(10)抽真空自動供水裝置

由我公司研制的GFQF—5高壓浮球閥采用進口特殊材料做閥芯，具有耐腐蝕關(guān)閉密封性好，壓力高、壽命長等特點，與水箱組成一體形成抽真空自動供水裝置，是適用于煤礦井下靜壓供水的泵房真空泵自動供水和需要自動儲水、自動補水場合的專用閥組。高壓耐腐蝕。是煤礦井下水泵自動控制系統(tǒng)必備的主要配套設(shè)備之一。

7．泵房相關(guān)改造

7.1動態(tài)抽真空系統(tǒng)

由電動球閥、真空度傳感器等設(shè)備，和PLC構(gòu)成動態(tài)抽真空系統(tǒng)，動態(tài)智能設(shè)定真空度，實現(xiàn)抽真空系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

我公司根據(jù)多個泵房自動控制項目總結(jié)的經(jīng)驗，開煤礦泵房自動化控制之先河，在煤礦泵房自動化控制領(lǐng)域首次提出了抽真空模塊化的理念，即將每臺泵的射流和真空泵抽真空所需的管路、管件、電動閥門、射流器等設(shè)備集成在一個“抽真空控制裝置”內(nèi)，該裝置具有可靠性集成度高、占用空間小、易于安裝、維護、操作使用方便等特點，徹底解決了因抽真空管路復(fù)雜、故障點多、維修困難等問題。該方式已經(jīng)中央泵房遠程監(jiān)控系統(tǒng)驗證，運行正常、可靠，運行和維護人員反映良好。

7.2 高壓開關(guān)柜改造

于原高壓開關(guān)柜若不具備微機保護裝置，不能接入遠程監(jiān)控系統(tǒng)，也對井下用電存在安全隱患，因此需將原高壓開關(guān)柜進行改造，增加具有通訊遠傳功能的微機保護裝置，實現(xiàn)井下泵房和變電所的“四搖”功能。

8．軟件說明

上位機軟件采用國際知名的組態(tài)王軟件開發(fā)，畫面友好，功能強大。示例畫面如下： 在此畫面中會動態(tài)顯示1#、2#水管的壓力及瞬時流量，4個水泵的電機前后軸溫度，出水壓力，真空度等信息，以及2個水倉的液位情況。

第五篇：智慧礦山智慧職業(yè)健康系統(tǒng)五預(yù)期研究成果及其形式

智慧礦山智慧職業(yè)健康系統(tǒng)五預(yù)期研究

成果及其形式

開發(fā)完成一套，包括系統(tǒng)軟件、主機、數(shù)據(jù)接口、傳輸分站、智慧噴霧控制器、水電閉鎖傳感器、風(fēng)水閉鎖傳感器、多氣體傳感器、水質(zhì)綜合傳感器，并可以連接流速流量傳感器、水壓傳感器、粉塵濃度傳感器、風(fēng)機開停傳感器、高壓泵開停傳感器在內(nèi)專業(yè)職業(yè)安全健康環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時可以讀取借用其他安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)綜合分析，智慧分析、智慧控制的目的。完成全部樣機制造，并在礦井安裝使用。

開展水質(zhì)對防塵效果的影響的研究，寫出研究報告；開展霧化效果與水壓、水量關(guān)系的研究，寫出研究報告。

開展煤礦爆破氧化氮有害氣體及其危害的研究，寫出研究報告。總體研究的技術(shù)報告、試用報告、設(shè)計圖紙等一系列的研究制造文件。提出智慧職業(yè)安全健康環(huán)境系統(tǒng)的國家行業(yè)標準的草稿。