河南省平顶山市平煤股份四矿综合队 河南平顶山 467000
摘要：随着各项科学技术的出现，远程监控系统也得到了相关的完善，目前远程监控系统已经逐渐应用于我国的煤矿行业之中，而想要满足我国相对应的能源需求，首先要使相关煤矿企业的管理者认识到这一系统对于我国相关领域的重要作用，进而加强企业内部各个阶层对于这一方面的重视程度，同时也要对我国相关的技术系统进行全面的认知，只有对其有一个较为详尽的了解以后，才能在日常的生产活动中有效应用这一技术，切实提高相关监控系统在我国煤矿企业应用的实际效果。
关键词：煤矿；井下；供水系统；改造；远程监控系统
1井下供水系统改造及远程监控系统应用
1.1概况
东滩煤矿位于山东省邹城市中心店镇，采用立井多水平开拓，核定生产能力7.5Mt/a，井下消防和生产用水量约4000m3/d。东滩煤矿井下供水系统采用副井筒降压水池供水方式。井底车场相对标高-710m，降压水池相对标高-320m、容积约100m3。地面水池先通过一路$219无缝钢管，经副井口-3.5m平台的井下供水自动控制系统流人降压水池，降压水池再通过管路自流向井下管网供水，供水压力约3.6MPa。原煤矿井下供水自动控制系统采用西门子S7-200PLC，通过监测降压水池水位变化，控制两路并联供水管路的2台液动浆液阀，实现降压水池水位自动控制，并在副井司机操作室安装水位显示和报警器用于监控。该套井下供水系统长期使用，存在以下问题：(1)液动浆液阀受温度变化影响大，冬季容易出现开、关动作不到位。(2)降压水池容积小，液动浆液阀开度由行程开关控制，仅有开、关到位信号，导致闸阀开关动作频繁，故障率高。(3)每路自动供水管路仅安装一台液动浆液阀，出现关闭故障不能自动停止该路管路供水，必须紧急到现场手动关闭，影响时间长，容易造成降压水池溢水。(4)现用控制系统无以太网通讯功能，不能进行远程集控。因此，有必要进行供水系统改造，并补充完善远程监控功能，以减少故障影响因素，提高反应速度，提高系统的可靠性和稳定性。
1.2主要措施
一是解决供水闸阀工作不稳定、无反馈等问题。将液动浆液阀更换为ZJK941H-10C型电动闸阔，米用单片机编程控制，保护齐全，具有手动、就地、远程控制功能，可以提供开到位、关到位、综合故障及4〜20mA位置反馈信号，能够调整闸阀至任意开度。
二是解决每条供水管路仅有一台电动闸阀问题。在每条供水管路安装两台ZJK941H-10C型电动闸阀，同时配套2台CPU，每台CPU各控制2条供水管路的1台电动闸阀，实现双控双备。一台电动闸阀动作异常或一台CPU故障，可以远程关闭同一管路备用电动闸阀，或启用备用控制系统电动闸阀供水。
三是解决降压水池容积小导致电动闸阀开关频繁问题。完善供水系统自动控制程序，通过检测降压水池水位变化，自动调整闸阀开度，保持供水量与井下涌水量达到基本平衡，从而大大减少闸阀开关次数。
四是解决以太网通讯和远程监控问题。采用西门子S7-1200控制器，通过工业以太网与副井司机室西门子触摸屏、区队调度室上位机通讯，进行远程监控、报警。
1.3远程监控系统功能
(1)闸阀自动化控制
供水系统由两路电动闸阀并联、每路电动闸阀再由两台电动闸阀串联组成，即双串双并。供水系统正常运行时，设置好水池水位和闸阀开度，只需将一路一台闸阀设为自动运行模式，其它3台闸阀设为手动模式备用，即可实现电动闸阀的自动化运行，且一用三备，极大提高系统可靠性。各电动闸阀共可设置超低限、低限、中限、高限、超高限五个水位，不同的水位分别对应不同的电动闸阀开度。当水位在高限、低限范围内波动时，自动调节自动模式电动闸阀开度控制供水量，以保证降压水池水位在正常范围内。
当水位异常，达到超高限或超低限水位时，声光报警提示值班员处理，并自动全开或全关自动模式电动闸阀。其中超高、低限水位可在手动模式下起作用，通过相比自动模式闸阀更宽的设置范围，以保证自动模式闸阀关故障时关闭同一管路手动模式闸阀防止溢水、自动模式闸阀开故障时打开备用管路手动模式闸阀临时供水。
根据某煤矿井下实际用水情况，设置闸阀开度20%时，基本可达到供水、用水平衡，保证降压水池水位小幅稳定变化，大大减少电动闸阀动作次数，最长可达12h动作1次。对于井下用水多变的矿井，可根据实际用水量的阶梯变化情况，对应增加不同水位和闸阀开度设置，以减少闸阀动作次数，延长系统使用寿命。
(2)远程控制
司机室操作室西门子触摸屏通过以太网与S7-1200PLC进行数据通讯，实时显示供水系统水位、电动闸阀模式和开度、故障信息、系统参数等。当降压水池水位异常或者闸阀故障时，进行声光报警，值班人员直接操作人机界面，即可实现故障信息查询、故障复位等，并对电动闸阀进行远程控制，保证矿井供水系统正常运行。
调度室上位机安装组态王组态软件，通过工业以太网与S7-1200PLC进行数据通讯，显示供水系统水位、电动闸阀模式和开度、故障信息、系统参数等，并具有数据报表、故障查询、趋势曲线、历史曲线查询等功能，值班员可登录后直接远程操作电动闸阀、故障复位。
2煤矿井下远程监控系统的相关设计思路
2.1底层采样方面
煤矿井下远程监控系统的最底层是对系统中的高压开关部分配备的相关保护器，这种保护器自身具备一定的双向通信功能，可以被当作传感器或者通信器来使用，针对这一层面，想关监控系统的负责人可以在系统中应用一种先进的通信型综合保护器，这种保护器具备传统保护器所不具备的多功能性，例如：过载、短路、漏电、故障记忆等保护功能及分合状态检测、中文显示、双向通信等功能，通过这些功能，可以很好地实现相关的底层采样工作，并通过底层采样的详细数据针对性下达相关的命令。
2.2数据传输网络方面
由于煤矿在工作方式上的特殊性，所以煤矿井下的大多数变电所都是呈网状结构分布的，但是每个变电所内部掌控电路流通的开关都是集中式，面对这种状况，结合我国相关煤矿井下变电所的特殊管理模式，我国相关领域的专家们设计出了这种以计算机通信技术为基础的远程数据传输网络，采用统一的数据接口，对井下的相关变电所开关进行一定的管控，而为了确保这一网状数据传输系统的时效性，相关的煤矿井下往往会将各个监控分站与开关保护器之间进行点对点传输，涉及的保护器向之前的监控分站发送实时环境数据，这样的远程监控系统是相关煤矿井下运行系统的附属系统之一，即可以与之共同运行，也可以自己独立运行，当作为综合系统的附属系统进行运行时，它可接入环网，通过交换机交换数据，传输介质采用光缆。
2.3系统软件
系统软件一般会采用计算机的高级语言以及相关的汇编语言进行编程，而相关的开关保护器与监控分站所采用的编程语言是汇编语言，这样可以有效保证两者之间交互的实时性，一般的监控软件采用的都是计算机的高级语言，这样可以保证使用软件的用户在与软件相关的操作界面进行交互时，获得一定的友好性与便捷性。
参考文献：
[1]王飞.大柳塔煤矿井下智能供水系统设计与应用[J].陕西煤炭,2020,39(03):137-140+177.
[2]彭亚,蒋仲安.矿井防尘供水管网相似试验模型构建与测点优化[J].煤炭科学技术,2020,48(01):182-188.
[3]薛建芳,徐勇.基于软PLC的矿井供水管网远程监控系统设计[J].煤炭技术,2018,37(05):276-278.
[4]刘相楠,邓新春,王明钦,王德强.深井供水自动化监控装置的设计[J].煤矿现代化,2012(04):65-66+69.