任彥峰

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦，山西 太原 030206）

引言

局部通風(fēng)機(jī)是煤礦掘進(jìn)工作面進(jìn)行供風(fēng)的重要設(shè)備，目前大多礦井采用無人值守運(yùn)行方式，未安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，不能對其運(yùn)行數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。工作面一般安裝兩臺局部通風(fēng)機(jī)，當(dāng)一臺風(fēng)機(jī)故障停機(jī)后，自動切換開關(guān)可以及時(shí)啟動備用風(fēng)機(jī)，保證井下供風(fēng)安全。但是少數(shù)情況通風(fēng)機(jī)發(fā)生軟故障開關(guān)不能正常切換導(dǎo)致雙風(fēng)機(jī)停機(jī)、工作面停風(fēng)。這時(shí)需人工啟動風(fēng)機(jī)，耗時(shí)較長，且瓦斯超限后可能導(dǎo)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(xiǎn)性大，因此針對局部通風(fēng)機(jī)監(jiān)測監(jiān)控及遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

1 局部通風(fēng)機(jī)監(jiān)測監(jiān)控及遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)應(yīng)用情況

局部通風(fēng)機(jī)監(jiān)測監(jiān)控及遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)能夠在地面對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測、控制、切換；對開關(guān)可以分閘、合閘和電氣試驗(yàn)。并能夠?qū)⒕植客L(fēng)機(jī)的運(yùn)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(shí)現(xiàn)顯示局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)機(jī)停機(jī)后可通過對開關(guān)復(fù)位，在瓦斯未超限的情況下及時(shí)啟動局部通風(fēng)機(jī)，恢復(fù)工作面供風(fēng)。

2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

局部通風(fēng)機(jī)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要由地面遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、通風(fēng)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(guān)、煤礦風(fēng)機(jī)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(luò)等設(shè)備組成[1-2]。

2.1 監(jiān)控平臺建設(shè)

地面監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)對井下局部通風(fēng)點(diǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控，根據(jù)需要配置相應(yīng)的軟硬件系統(tǒng)，主要設(shè)備包括2 套監(jiān)控主機(jī)、服務(wù)器（利用現(xiàn)有虛擬服務(wù)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(fēng)機(jī)專用電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件，所有局部通風(fēng)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)字化、自動化控制，并可以通過環(huán)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布[3]。

2.2 工業(yè)環(huán)網(wǎng)建設(shè)

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

2.3 變電所局扇饋電建設(shè)

井下7 座變電所安裝電力系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)與變電所內(nèi)低壓饋電開關(guān)的數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制（遙控）、采集運(yùn)行參數(shù)（遙測）、采集設(shè)備狀態(tài)及故障信息（遙信）、遠(yuǎn)程修改設(shè)定參數(shù)（遙調(diào)）等，實(shí)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(fēng)點(diǎn)建設(shè)

井下18 個(gè)局部通風(fēng)點(diǎn)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(fēng)機(jī)饋電開關(guān)、雙電源風(fēng)機(jī)切換開關(guān)內(nèi)2 臺智能綜合保護(hù)裝置通訊，通過協(xié)廠家提供智能保護(hù)裝置通訊規(guī)約，然后接入程序，實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制（遙控）、采集運(yùn)行參數(shù)（遙測）、采集設(shè)備狀態(tài)及故障信息（遙信）、遠(yuǎn)程修改設(shè)定參數(shù)（遙調(diào)）等，實(shí)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(fēng)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(shí)現(xiàn)瓦斯含量及風(fēng)量信息等上傳至系統(tǒng)上端，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)區(qū)域環(huán)境工況實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。

3 實(shí)施效果

通過局部通風(fēng)機(jī)監(jiān)測監(jiān)控及遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)建設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)在地面調(diào)度對局部通風(fēng)機(jī)的低壓電氣設(shè)備的遠(yuǎn)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(fēng)機(jī)的電機(jī)開停、主備風(fēng)機(jī)的切換，提供穩(wěn)定、可靠、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集，并實(shí)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(jì)、打印信息，方便及時(shí)了解風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行就地、遠(yuǎn)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(fù)送電時(shí)間過長所可能引發(fā)的其他類型事故。通過井下局部通風(fēng)機(jī)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，能夠通過地面監(jiān)控平臺實(shí)時(shí)監(jiān)測局扇風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況參數(shù)和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開停、“一鍵”自動切換和故障報(bào)警等功能；能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程切換試驗(yàn)、短路試驗(yàn)、漏電試驗(yàn)及故障遠(yuǎn)程復(fù)位；通過與局扇智能綜合保護(hù)裝置接口通訊，采集局扇的運(yùn)行電流、電壓、絕緣值、運(yùn)行狀態(tài)、故障信息等參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定和修改；能夠形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線、進(jìn)行趨勢分析，能夠自動保存相關(guān)數(shù)據(jù)，方便實(shí)時(shí)調(diào)取查閱，可以為技術(shù)人員判斷設(shè)備狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)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(guān)管理部門。

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)字開關(guān)量信號、風(fēng)電與瓦斯電保護(hù)狀態(tài)、控制輸出動作、風(fēng)機(jī)及環(huán)境的故障報(bào)警狀態(tài)等信號量。

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

3）在監(jiān)控中心通過上位機(jī)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)局部通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程啟停；

4）實(shí)現(xiàn)主備局部通風(fēng)機(jī)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(luò)觀看系統(tǒng)的運(yùn)行界面，查詢數(shù)據(jù)和進(jìn)行各種操作。

4 結(jié)論

遠(yuǎn)程監(jiān)控及操作系統(tǒng)的建設(shè)可以有效避免局部通風(fēng)機(jī)由于非機(jī)械故障導(dǎo)致的停風(fēng)停機(jī)，軟故障停機(jī)后能夠及時(shí)人工遠(yuǎn)程復(fù)位開機(jī)，保證掘進(jìn)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(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行曲線，可以根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整風(fēng)機(jī)開啟的臺數(shù)，為局部通風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)調(diào)整提供可靠的依據(jù)，避免一風(fēng)吹，可以節(jié)約電能。