一種煤礦排水及水文監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種煤礦排水及水文監(jiān)控系統(tǒng)，包括中控室監(jiān)控上位機、井下PLC監(jiān)控主站、水泵監(jiān)控分站，水文通訊分站通過總線連接明渠流量傳感器、排水管道流量傳感器、擋水墻壓力傳感器、水文鉆孔水位傳感器，水泵監(jiān)控分站與模擬量輸入系統(tǒng)、數(shù)字量輸入系統(tǒng)、數(shù)字量輸出系統(tǒng)連接。本實用新型可以提前做出全面的礦井水文變化趨勢分析，控制水泵排水，自動化程度高，安全可靠。
【專利說明】一種煤礦排水及水文監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于煤礦安全【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種煤礦排水及水文監(jiān)控系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]傳統(tǒng)煤礦排水自動化控制是以水泵房水倉水位作為依據(jù)來控制水泵排水，但是具有延遲滯后的局限性，當大量涌水時，若操作人員監(jiān)控不力極有可能造成淹井事故，嚴重時可能造成人員傷亡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是:提供一種自動化程度高、安全可靠的煤礦排水及水文監(jiān)控系統(tǒng)。
[0004]本實用新型采用的技術(shù)方案是:包括中控室監(jiān)控上位機、井下PLC監(jiān)控主站、水泵監(jiān)控分站，監(jiān)控上位機通過環(huán)形以太網(wǎng)I與PLC監(jiān)控主站連接，PLC監(jiān)控主站與觸摸屏連接，PLC監(jiān)控主站通過以太網(wǎng)II與水文通訊分站連接、通過總線與水泵監(jiān)控分站連接，水文通訊分站通過總線連接明渠流量傳感器、排水管道流量傳感器、擋水墻壓力傳感器、水文鉆孔水位傳感器，水泵監(jiān)控分站與模擬量輸入系統(tǒng)、數(shù)字量輸入系統(tǒng)、數(shù)字量輸出系統(tǒng)連接，模擬量輸入系統(tǒng)包括壓力傳感器、負壓傳感器、溫度傳感器、閘閥開度信號、主電機電參數(shù)信號，數(shù)字量輸入系統(tǒng)包括主電機遠近控信號、閘閥遠近控信號、閘閥到位信號，數(shù)字量輸出系統(tǒng)包括射流控制信號、真空泵控制信號、閘閥控制信號、主電機控制信號，PLC監(jiān)控主站連接浮球開關(guān)信號、聲光報警信號、水倉水位傳感器、排水管道流量計。
[0005]進一步的，水泵監(jiān)控分站包括一號水泵監(jiān)控分站、二號水泵監(jiān)控分站、三號水泵監(jiān)控分站。
[0006]進一步的，水文通訊分站包括水文通訊分站I和水文通訊分站II。
[0007]進一步的，PLC監(jiān)控主站通過Profibus總線與水泵監(jiān)控分站連接。
[0008]進一步的，水文通訊分站通過RS485總線連接明渠流量傳感器、排水管道流量傳感器、擋水墻壓力傳感器、水文鉆孔水位傳感器。
[0009]本實用新型的有益效果是:本實用新型以水文參數(shù)作為參量條件，判斷各支流匯入水倉的涌水量或排水量的變化，結(jié)合水倉水位提前做出全面的礦井水文變化趨勢，以此依據(jù)來控制水泵排水；能夠滿足礦井對排水系統(tǒng)的控制要求，控制精度高、安全可靠；能夠?qū)崿F(xiàn)礦井排水系統(tǒng)的自動化和智能化；能夠根據(jù)涌水量自動報警，以實現(xiàn)礦井、人員、設(shè)備的安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】[0011]從圖1所示本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，本實用新型由中控室監(jiān)控上位機
1、井下PLC監(jiān)控主站3、本安型觸摸屏4、一號水泵監(jiān)控分站5、二號水泵監(jiān)控分站6、三號水泵監(jiān)控分站7、水文通訊分站I 29、水文通訊分站II 30，現(xiàn)場傳感器、電控閥門等組成。監(jiān)控上位機I完成對各排水泵的地面遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)的綜合處理、歷史數(shù)據(jù)的保存等，并可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布；PLC監(jiān)控王站3與本安型觸摸屏4完成對排水系統(tǒng)的就地集中控制、故障報警、運行狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集等功能；水泵監(jiān)控分站可獨立實現(xiàn)對每臺水泵及附屬設(shè)備的全部控制；現(xiàn)場傳感器完成工藝過程的參數(shù)監(jiān)測與遠傳。中控室監(jiān)控上位機I作為遠程監(jiān)控終端通過環(huán)形以太網(wǎng)I 2與井下PLC監(jiān)控主站3連接、通訊，讀取現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)并發(fā)出控制命令，完成排水系統(tǒng)的遠程集中控制。PLC監(jiān)控主站3采用西門子S7-300系列PLC，通過環(huán)形以太網(wǎng)2與地面調(diào)度室通訊將數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控上位機1，通過Profibus總線24與各水泵監(jiān)控分站連接、通訊，實時監(jiān)測排水系統(tǒng)中各臺設(shè)備的運行參數(shù)，以及采集水倉的水位信號等。PLC監(jiān)控主站3與觸摸屏4連接，配備西門子10英寸彩色觸摸屏，觸摸屏4通過Profibus總線與監(jiān)控主站及各分站通訊，可作為就地監(jiān)控上位機使用，能實時顯示排水系統(tǒng)的所有參數(shù)并實施控制。正常情況下，系統(tǒng)設(shè)置為地面集中控制，需要時可在井下PLC監(jiān)控王站觸摸屏4切換為井下集中控制，井下集中控制權(quán)限聞于地面集中控制權(quán)限，從而靈活實現(xiàn)地面集控與井下集控運行方式的靈活切換。PLC監(jiān)控主站3通過以太網(wǎng)II 31與水文通訊分站I 29和水文通訊分站II 30連接，水文通訊分站通過RS485總線32連接明渠流量傳感器28、排水管道流量傳感器27、擋水墻壓力傳感器26、水文鉆孔水位傳感器25。水文監(jiān)測部分具備數(shù)據(jù)自動采集、將所采集到的數(shù)據(jù)自動上傳，為調(diào)度室能夠準確及時地提供井下個出水點水量、水位變化、溫度、流速等，并具有超限報警、統(tǒng)計分析、自動顯示水量、水位變化等參數(shù)的變化曲線等功能。水泵監(jiān)控分站作為就地控制箱可以完成對每臺水泵的一鍵啟?？刂疲部梢詫崿F(xiàn)灌引水閥開關(guān)、電機啟停、電動閘閥開關(guān)的單獨控制。水泵監(jiān)控分站與模擬量輸入系統(tǒng)、數(shù)字量輸入系統(tǒng)、數(shù)字量輸出系統(tǒng)連接，模擬量輸入系統(tǒng)包括壓力傳感器23、負壓傳感器22、溫度傳感器21、閘閥開度信號20、主電機電參數(shù)信號19,數(shù)字量輸入系統(tǒng)包括主電機遠近控信號18、閘閥遠近控信號17、閘閥到位信號16，數(shù)字量輸出系統(tǒng)包括射流控制信號15、真空泵控制信號14、閘閥控制信號13、主電機控制信號12。PLC監(jiān)控主站3連接浮球開關(guān)信號8、聲光報警信號9、水倉水位傳感器10、排水管道流量計11。
[0012]本實用新型的工作原理是:監(jiān)控上位機I通過環(huán)形以太網(wǎng)I 2與PLC監(jiān)控主站3通訊，PLC監(jiān)控主站通過以太網(wǎng)II 31與水文通訊分站I 29和水文通訊分站II 30連接，水文通訊分站通過RS485總線32讀取明渠流量傳感器28、采區(qū)排水管道流量傳感器27、擋水墻壓力傳感器26、水文鉆孔水位傳感器25的水文參數(shù)測量值，再結(jié)合泵房水倉水位傳感器10和浮球開關(guān)信號8實現(xiàn)遠程自動監(jiān)控。通過觸摸屏4將PLC監(jiān)控主站3設(shè)置為集中控制并選擇一種抽真空的方式(射流和真空泵)，一號水泵監(jiān)控分站5、二號水泵監(jiān)控分站6、三號水泵監(jiān)控分站7設(shè)置為遠控。水倉水位傳感器10連接PLC監(jiān)控主站3檢測水位，當水位超過設(shè)定值或浮球開關(guān)信號8閉合時，PLC監(jiān)控主站3通過Profibus總線24與一號水泵監(jiān)控分站5通訊，準備啟動一號水泵進行排水；抽真空控制啟動，負壓傳感器22檢測真空度，當負壓達到設(shè)定值時，主電機控制信號12啟動，水泵抽水，壓力傳感器23檢測水壓，當水壓達到設(shè)定值時，閘閥控制信號13開啟進行排水，收到閘閥到位信號16開時，停止閘閥；當水位下降到低水位時，準備停機控制，首先關(guān)閉閘閥，收到閘閥到位信號16關(guān)時，停止閘閥并停止水泵運行；水泵排水運行時，判斷水泵主電機電參數(shù)信號19、軸承溫度傳感器21和排水管道流量計11是否正常，若異常則聲光報警信號9報警，如果在一定時間內(nèi)不能排除故障，則停機，通過二號水泵監(jiān)控分站6或三號水泵監(jiān)控分站7開啟二號或三號水泵，其工作原理同一號水泵。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦排水及水文監(jiān)控系統(tǒng)，包括中控室監(jiān)控上位機(I)、井下PLC監(jiān)控主站(3)、水泵監(jiān)控分站，其特征是:所述監(jiān)控上位機(I)通過環(huán)形以太網(wǎng)I (2)與PLC監(jiān)控主站(3)連接，PLC監(jiān)控主站(3)與觸摸屏(4)連接，PLC監(jiān)控主站(3)通過以太網(wǎng)II (31)與水文通訊分站連接、通過總線與水泵監(jiān)控分站連接，水文通訊分站通過總線連接明渠流量傳感器(28)、排水管道流量傳感器(27)、擋水墻壓力傳感器(26)、水文鉆孔水位傳感器(25)，水泵監(jiān)控分站與模擬量輸入系統(tǒng)、數(shù)字量輸入系統(tǒng)、數(shù)字量輸出系統(tǒng)連接，模擬量輸入系統(tǒng)包括壓力傳感器(23)、負壓傳感器(22)、溫度傳感器(21)、閘閥開度信號(20)、主電機電參數(shù)信號(19)，數(shù)字量輸入系統(tǒng)包括主電機遠近控信號(18)、閘閥遠近控信號(17)、閘閥到位信號(16)，數(shù)字量輸出系統(tǒng)包括射流控制信號(15)、真空泵控制信號(14)、閘閥控制信號(13)、主電機控制信號(12)，所述PLC監(jiān)控主站(3)連接浮球開關(guān)信號(8)、聲光報警信號(9 )、水倉水位傳感器(10 )、排水管道流量計(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦排水及水文監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述水泵監(jiān)控分站包括一號水泵監(jiān)控分站(5)、二號水泵監(jiān)控分站(6)、三號水泵監(jiān)控分站(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦排水及水文監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述水文通訊分站包括水文通訊分站I (29)和水文通訊分站II (30)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦排水及水文監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述PLC監(jiān)控主站(3)通過Profibus總線(24)與水泵監(jiān)控分站連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦排水及水文監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述水文通訊分站通過RS485總線(32)連接明渠流量傳感器(28)、排水管道流量傳感器(27)、擋水墻壓力傳感器(26 )、水文鉆孔水位傳感器(25 )。
【文檔編號】E21F16/00GK203669924SQ201420021131
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】劉慶勇, 崔兆斌, 趙廣蘆, 狄東亮 申請人:泰安市一開電氣有限公司