礦用通風機在線監(jiān)控與故障診斷預(yù)警系統(tǒng)

趙燕育，陳永勝

（1.山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計院，山西 太原 030045；2.西山煤電義金煤業(yè)公司，山西 古交 030203）

礦用通風機在線監(jiān)控與故障診斷預(yù)警系統(tǒng)

趙燕育1，陳永勝2

（1.山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計院，山西 太原 030045；2.西山煤電義金煤業(yè)公司，山西 古交 030203）

礦用通風機在線監(jiān)控與故障診斷預(yù)警系統(tǒng)是數(shù)字化礦山建設(shè)中的重要設(shè)備之一，本文提出了一套基于工業(yè)P C和Z Y T100-SCADA專用軟件平臺及故障專家診斷和預(yù)警系統(tǒng)，結(jié)合傳感器技術(shù) 、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、控制技術(shù)為一體的解決方案。

礦用通風機；在線監(jiān)控；故障預(yù)警

1 概述

礦井主要通風機的作用可概括為三個方面：一是為井下工作人員提供新鮮空氣；二是.沖淡和排除生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種有害氣體和粉塵；三是調(diào)節(jié)井下微氣候，改變工作環(huán)境。而當井下發(fā)生爆炸、火災(zāi)等重大災(zāi)害時，主要通風機還是救災(zāi)決策者用于調(diào)控災(zāi)變范圍、減少災(zāi)害損失的重要工具之一。因此，礦井主要通風機無論在平常還是非常情況下，對于保證礦井正常安全生產(chǎn)，維護廣大礦工的生命安全和身體健康都具有不可替代的作用。

對這種礦山大型設(shè)備采用現(xiàn)代技術(shù)和管理手段取代傳統(tǒng)的管理模式，已成為衡量一個礦井現(xiàn)代化和標準化水平的重要標志和基本要求。為保障設(shè)備的安全運行，結(jié)合最新的傳感器技術(shù)、軟件技術(shù)和控制理論，為該設(shè)備量身打造一專門的在線檢測技術(shù)相結(jié)合的風機運行狀態(tài)在線監(jiān)控和診斷系統(tǒng)Z Y T100-SCADA，已勢在必行。

2 礦用通風機在線監(jiān)控與故障報警系統(tǒng)的設(shè)計思想

在線檢測與故障診斷系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，模塊采用標準部件，以方便維護和備件采購；為提高傳感器設(shè)備的抗干擾性、可維護性，信號傳輸采用485總線方式與主控單元交換數(shù)據(jù)；與監(jiān)控中心之間使用光纖傳遞數(shù)據(jù)；軟件結(jié)構(gòu)：通過B/S方式實現(xiàn)主控單元和監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)交換；故障預(yù)警系統(tǒng)采用專門的專家系統(tǒng)，專家系統(tǒng)設(shè)計包含知識庫和推理機的設(shè)計。知識庫采用層次化、模塊化的生產(chǎn)式知識表示方法。推理機分基于實例的推理和基于知識的推理，針對煤礦特點尤其包含了對工況變化的預(yù)警分析。

根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)建思想，選用Z Y T100-SCADA平臺，該平臺不僅能夠滿足功能需求，而且應(yīng)用簡單，功能強大，能夠?qū)崿F(xiàn)時域分析、頻域分析、軸心軌跡、小波分析等檢測與故障診斷功能。圖1為Z Y T100-SCADA平臺在線監(jiān)控與故障預(yù)警系統(tǒng)的組成框圖。

圖1 在線監(jiān)控與故障預(yù)警系統(tǒng)的組成框圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

風機在線監(jiān)測系統(tǒng)以經(jīng)濟實用為出發(fā)點。軟件平臺為Z Y T100-SCADA系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用其C O M組件進行開發(fā)，使用靈活操作方便，充分考慮了V B和V C各自優(yōu)點，采用兩者相結(jié)合的方式進行開發(fā)。系統(tǒng)主要應(yīng)用軟件介紹如下。

1）基于Z Y T100-SCADA采集處理管理測控軟件：為了保證監(jiān)測系統(tǒng)能在惡劣的條件下長期連續(xù)的工作，選用抗干擾性能好、數(shù)據(jù)處理能力強，帶標準化接口以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的工控機I P C構(gòu)成現(xiàn)場主控單元，在Z Y T100-SCADA測控軟件平臺下，實施數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的管理，并通過故障診斷預(yù)警系統(tǒng)客戶端軟件K T-1.00實現(xiàn)設(shè)備和工況預(yù)警。

該測控軟件，以動態(tài)數(shù)據(jù)庫的管理為核心，輔以數(shù)據(jù)接口軟件，數(shù)據(jù)容錯處理機制，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集、實時處理響應(yīng)，數(shù)據(jù)存儲查詢管理以及多線程任務(wù)管理調(diào)度機制，實現(xiàn)測控管一體化。主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、預(yù)警輸出、控制輸出、通訊等模塊組成。圖2為Z Y T100-S C AD A-F測控軟件監(jiān)控主畫面。

圖2 Z Y T100-SCADA-F測控軟件監(jiān)控主畫面

2）遠程數(shù)據(jù)采集與控制應(yīng)用軟件：基于I NTE R N E T網(wǎng)或局域網(wǎng)可實現(xiàn)設(shè)備的遠程操作和管理軟件SCADA-F基于動態(tài)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)接受處理程序，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時處理。

4 系統(tǒng)的主要功能

1）電機電流、電壓、功率因數(shù)檢測：對主扇風機電機電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)進行在線檢測。在通風機控制柜上加裝電力智能儀表Y D 2020，實時監(jiān)控風機電機電流、電壓、功率因數(shù)，并通過智能儀表的485通訊口實時上傳到I P C中。

2）通風機開停狀態(tài)顯示:在通風機控制柜上加裝狀態(tài)智能傳感器，經(jīng)過S I C 7060模塊，以485總線方式實時上傳到I P C中。

3）風速、風量、負壓、軸溫在線檢測:對風道中的風速、風量、負壓、軸溫采用智能化傳感器將各有關(guān)物理量采集后，經(jīng)各相關(guān)芯片電路處理后，轉(zhuǎn)換成485總線方式傳輸?shù)絀 P C中。

4)通風機就地及遠控:在主控機上設(shè)置就地、遠控轉(zhuǎn)換開關(guān)，通過S I C 7060模塊和S I C 8021模塊上位機可實現(xiàn)對每臺通風機的遠方控制。

5)系統(tǒng)軟件主要功能:系統(tǒng)地面信息管理軟件由V i s u a l C++、S Q L S E R V E R，V B等語言編制而成，在工控P C機上均可運行，操作系統(tǒng)為Wi n d o w s 2000以上的版本。整個軟件在設(shè)計中本著為用戶著想、為用戶服務(wù)的原則，從程序的開始使用到結(jié)束，完全以人機對話的方式進行，全部漢字“窗口”顯示，多級下拉式菜單選項，界面友好，菜單簡潔、圖文并茂。在系統(tǒng)使用中，有關(guān)管理信息可以分別以表格或圖形的顯示展現(xiàn)在微機屏幕上，顯示方便直觀。

在本系統(tǒng)圖形功能模塊中，根據(jù)用戶需要，可繪制出各類統(tǒng)計直方圖、扇形比例圖和日期折線圖。這些圖形均可以屏幕顯示和打印輸出，使用戶能直觀地觀察了解數(shù)據(jù)的趨勢及各種比例關(guān)系。具有豐富的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、記錄、查詢等功能。

5 結(jié)束語

基于P C的礦用通風機監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，將各種傳感器、執(zhí)行機構(gòu)、預(yù)警設(shè)備、數(shù)據(jù)采集處理單元等以P C為核心，在Z Y T100-SCADA軟件平臺下，結(jié)合專家預(yù)警系統(tǒng)專用軟件，實現(xiàn)了大型設(shè)備的在線監(jiān)測、控制和管理，使得礦用風機這一大型重要設(shè)備的可靠性、可操作性、可管理性大大提高，可視化、智能化、智能化成為這一大型設(shè)備的主要實現(xiàn)模式。該裝置可獨立成為數(shù)字化礦井—礦用通風機智能化監(jiān)控主管單元。

[1]王璐生，郭建珠，張機源.SCADA-z y T100自動化系統(tǒng)在集中供水站的應(yīng)用[J].山西水利，2009（4）：78.

[2]田來劍，趙 軍，郭建珠.基于P C的地下水智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法[J].山西水利，2010（6）：11-12.

Online Monitoring and Failure Warning System for Mine Ventilators

ZHAO Yan-yu1,CHEN Yong-sheng2
(1. Shanxi Coal Planning and Design Institute, Taiyuan Shanxi 030045;2. Yijin Coal Co., Xishan Coal and Electricity Group, Gujiao Shanxi 030203)

The online monitoring and failure early-warning system of mine ventilators is one of important equipments in the digital mine construction. The paper introduced an expert diagnosis and early-warning system based on the PC and ZYT100-SCADA platform, and a solution integrating sensors,data processing and control technology.

mine ventilator; online monitoring; failure warning

TD 441

A

1672-5050（2011）10-0066-03

2011-06-28

趙燕育（1964—），女，山西太原人，大學本科，工程師，從事礦山機電設(shè)計及研究工作。

劉新光