井下供电安全监控系统应用

井下供电安全监控系统应用

郭金

鞍钢矿业井采分公司 辽宁省 辽阳市 111007

摘要：随着当前信息技术的迅速发展，对铁矿井下的安全生产要求也在不断提升，铁矿井下的开采和生产过程中使用铁矿井下监测监控系统也越来越广泛。铁矿井下检测控制系统用于铁矿井下安全生产中的控制管理非常重要。一方面能够预防铁矿井下安全生产中的事故，另一方面也是对铁矿井下开采生产安全的重要保障。本文阐述了铁矿井下监测控制系统当前的应用情况，分析了铁矿井下监测控制系统在运行中出现的问题，并探讨了针对性的解决措施。

关键词：铁矿井下安全；监测监控；应用研究

引言

铁矿井下监测监控系统的构建中，许多先进技术，如信息通信传输技术、传感器技术、计算机技术等，不断完善铁矿井下监测监控系统，提升了铁矿井下安全生产的工作效率。但当前在铁矿井下安全生产管理中，由于对铁矿井下安全生产的技术使用、运行等方面的因素，导致铁矿井下监测监控系统产生了各种问题，影响铁矿井下产业的安全发展。

1、铁矿井下安全监测监控系统组成

安全监测监控系统包括了无线网络、监测监控数据中心、传感器的节点，对矿井的设备的运行状况和气体环境进行监测。无线传感器特点为无线、自组织、多跳等，监测的指标包括有矿井的气体监测、温度数据等等，安装在巷道、工作面，对采区的气体以及设备运行进行动态的检测，通过数据采集、数据处理模块和无线通信模块、供电模块、控制模块等进行现场环境的无线数据传输，达到对分站的监测监控。无线传感器网络中的通信平台，应安全监测监控系统的要求，进行信息融合和技术整合处理，对矿井的生产中发挥着安全监测监控功能。无线传感器采用多节点协作通信技术，将各个领域的检测技术信息和纠错技术予以接收和传输，使监测、监控、检测信息技术更加完善。

2、铁矿井下安全监测监控系统应用

a)系统设计通过采用以太网技术作为基本技术原理，采用智能仪表管控一体化与现场总线技术一体化，适合于车间级生产信息的集成。具体工作包括：控制组态、仪表调校、记录诊断、报警等。在控制领域内DCS中的通信由专用网络的封闭系统来实现，新型的FCS（现场总线控制系统）突破了DCS技术的缺陷，通过使用数字通信技术代替5mA～20mA模拟传输技术，该技术专为工业现场层设备通信设计，以其实时性满足铁矿井下中开采现场控制的实时性、确定性、可靠性、专用性的要求；b)该系统中的分站采用集成CAN控制器的微控制器+CAN收发器实现方式，对总线网络的智能节点加以链接，分站与CAN总线的接口按照标准调试安装，把基于封闭、专用的解决方案变成公开化、标准化的解决方案，微控制器+CAN控制器+CAN收发器，负责A/D（上位机）和D/A（下位机）变换的外围电路。基于CAN总线的分站硬件能对模拟量、上位机输出相应的信号进行采集，实现开关型设备的启停，对某些回路进行闭环控制，判断是否越过报警限；通过一定的算法（如数字PID控制算法），保证现场不会失控；采集开关型设备的状态，并判断是否报警；c)铁矿井下安全监测监控系统中的分站就是CAN总线网络的智能节点，包括CAN的串行器件+CAN收发器。该系统中的分站以P80C592芯片为核心，符合CAN总线网络技术规范。硬件包含了显示器而无键盘，含有8路模拟量输入、2路模拟量输出、4路开关量输入和输出；d)传感器的开发和应用重视了传统应用中某些传感器的稳定性还不能满足用户需要的问题，在传感器在调校周期、使用寿命、稳定性和可靠性方面进行了改善，选用智能化程度高、尽量减少调校的各种类型传感器，以提高铁矿井下安全监控水平。另外还与铁矿井下安全管理工作的规定进行了对照分析，明确了当前技术与先进技术的差距，例如缺乏专业技术人员而不能正常使用和维护，系统配接的瓦斯传感器不进行调校，造成铁矿井下安全监控水平下降等，导致提升装备技术等级及铁矿井下生产现场管理和维护水平无法得到实现。

3.供电监控系统的技术应用

3.1防越级跳闸技术

防越级跳闸可使矿井供电具有较高的安全性和较高的供电稳定性，故防越级跳闸技术的发展对于矿山企业极为重要。防越级跳闸技术是对网络数据共享以及分析的基础上提供的重要的供电保护系统。产生越级跳闸的原因有很多，例如整体设计不合理、电磁波的干扰、漏电保护差等等。目前解决越级跳闸的方案主要有纵联差保护方案、通信级联闭锁方案和基于GOOSE的防跳闸方案。

3.2供电系统的故障诊断和预警功能

供电系统的故障诊断和预警功能对矿井的安全生产有着重要的作用，这也是监控技术今后发展的重点。目前技术通过对设备数据的搜集，再利用智能化的技术对数据进行分析，已经可以实现对供电系统进行实施诊断和预警。近些年，随着遗传算法、模糊理论、神经网络、粗糙集理论等技术的发展，将这些技术应用在矿井供电系统的安全预警上，已经使得故障预警成为可能，随着今后技术的发展，供电系统的诊断和预测功能将越来越准确。

3.3优化布设

优化布设也是矿井供电系统一个重要的发展趋势，优化布设对提高供电稳定性具有重要作用。采用分段供电，整体实施调整，提高供电电压等等都是优化布设的重要内容。

3.4无线传输技术

无线传输技术对于矿山生产是极为重要的一项技术，它可以省去大量的电缆连接，使得通信和监控更加方便，可使提高供电安全性和可靠性大大提高。由于无线传输技术在矿山领域的应用时间不长，所以需要解决的问题还有很多。

4.铁矿电力监控系统的应用效果

铁矿是个特殊行业，矿井中有很多的一级负荷，如矿井的提升人员的设备、井下主排水泵、主通风机、监控设备等。通过使用铁矿电力监控系统可以提高铁矿供电的安全性和可靠性，不致因一、二级负荷事故停电造成灾害。

从铁矿电力监控系统的使用技术基础上来看。矿用电力保护监控系统是以井下高、低压开关保护器为电力设备保护和电网运行参数、信号、状态采集元件，结合计算机技术，光纤通讯技术实现铁矿电力系统短路、过载、过压、欠压、漏电、断相、绝缘下降等各种保护；电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、用电量等参数遥测；电路运行/停止遥控；电路运行状态、故障信息遥信和电力设备运行参数定值遥调整定的电力综合自动化系统。

铁矿电力监控系统具有精密性、准确性、高效性等特点，在实际的铁矿电力监控过程中应用效果明显，对铁矿安全管理工作的开展提供了很大的帮助支持。铁矿电力监控系统实现了导线点计算、展点、制表过程的一体化，实现了支距监控上图自动化，还使得图形数据和监控导线数据能够进行有效管理。铁矿电力监控系统还能够对电力监控系统进行模拟，只要把所需要的相应数据通过支距面板输入到监控系统中，就可以根据这些数据绘制出真实的电力系统状况，对电力监控系统过程进行模拟，分析监控系统中各节点在实际监控结构中放置的位置，为实际电力监控系统的建立提供了支持。

5.结束语

综上所述，铁矿井下工作是矿山企业经营的重要组成部分，这项工作具备复杂性和危险性。所以铁矿井下供电系统既要通过技术的不断提升保证供电的可靠性和安全性，同时也要从整体上统筹规划和铁矿生产中其他安全系统的关系。

参考文献：

[1]张成东.铁矿井下供电设备监测监控系统探讨[J].机械管理开发,2016,31(10):79-81.

[2]肖盛聪,耿化民,陈莹.RS485在井下供电监控系统中的应用[J].机械设计与制造,2016,(09):54-56+60.

[3]赵宏卫.基于EtherCAT的铁矿井下电力监控系统的研究[D].河南理工大学,2016.