0引言

　　隨著岱莊煤礦服務(wù)年限的增長和采區(qū)的進(jìn)一步開拓布局，井下主運(yùn)輸皮帶機(jī)和各采區(qū)皮帶機(jī)都需要延長或接力，并且煤流的轉(zhuǎn)載主要由采區(qū)皮帶機(jī)直接轉(zhuǎn)載到主運(yùn)輸皮帶機(jī)上，這樣就形成了運(yùn)輸系統(tǒng)線路長、崗位多、聯(lián)絡(luò)環(huán)節(jié)多等特點(diǎn)，勢必造成人員增加、分散，不利于安全生產(chǎn)和科學(xué)管理。有鑒于此，根據(jù)岱莊煤礦實(shí)際使用要求，為達(dá)到安全可靠運(yùn)行及減員增效的目的，我們研制了礦井皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測與事故預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)與調(diào)度電話系統(tǒng)、預(yù)警廣播網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)電視系統(tǒng)一起，構(gòu)成一個(gè)完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控與預(yù)警。大大提高生產(chǎn)效率、降低事故率，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

　　1系統(tǒng)原理

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)就是運(yùn)用測試技術(shù)和控制理論建立完善的皮帶運(yùn)輸機(jī)的帶速、過載、打滑、劃傷、斷帶、聯(lián)軸器斷開、跑偏、煙霧、溫度等檢測與事故預(yù)警。

　　由于皮帶運(yùn)輸機(jī)的多種故障(如打滑、斷帶、劃傷、過載、聯(lián)軸器斷開等)均與速度的變化有關(guān)，因此，皮帶速度成為礦井皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測與事故預(yù)警系統(tǒng)所監(jiān)測的重要參數(shù)。皮帶運(yùn)輸機(jī)的各種故障產(chǎn)生時(shí)速度的變化情況見圖1。

　　圖1皮帶機(jī)故障時(shí)皮帶速度變化曲線

　　皮帶跑偏、溫度、煙霧、縱撕等得檢測可以設(shè)置相應(yīng)的傳感器，來檢測其狀態(tài)。

　　本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測與事故預(yù)警系統(tǒng)能智能診斷、控制系統(tǒng)，它能對皮帶運(yùn)輸機(jī)出現(xiàn)的打滑、斷帶、劃傷、過負(fù)載、聯(lián)軸器斷開等故障，進(jìn)行自動檢測，聲、光預(yù)警和報(bào)警。當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，能自動控制皮帶運(yùn)輸機(jī)和有關(guān)相應(yīng)設(shè)備，以停止運(yùn)行和供料，其控制系統(tǒng)原理框圖如圖2。

　　圖2皮帶運(yùn)輸機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖

　　2硬件組成

　　2.1系統(tǒng)整體架構(gòu)

　　礦井皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測與事故預(yù)警系統(tǒng)采用全分布式控制結(jié)構(gòu)。由井下控制分站和監(jiān)控主站構(gòu)成，如圖3所示。監(jiān)控主機(jī)位于地面機(jī)電監(jiān)控中心。監(jiān)控主站與控制分站之間采用現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)，控制分站與傳感器之間采用距陣結(jié)構(gòu)聯(lián)接，監(jiān)控主站與監(jiān)控主機(jī)之間通過工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)接?？刂品终矩?fù)責(zé)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制，通過監(jiān)控，可對整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和集中控制。

　　圖3礦井皮帶運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測與事故預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　2.2系統(tǒng)硬件配置

　　地面機(jī)電監(jiān)控中心安裝研華ARK-3390型號嵌入式工控機(jī)作為上位機(jī)，用于集中顯示各皮帶機(jī)群的運(yùn)行狀態(tài)。井下部分具體配置為在每個(gè)皮帶機(jī)群第一部皮帶頭操作臺附近安裝KTC101-Z型主控制器一臺，作為控制分站，用于皮帶機(jī)的控制及顯示等。KTC101-Z型主控制器附近安裝KDW101型礦用隔爆兼本安電源箱一臺為其供電。在每部皮帶機(jī)頭，配置轉(zhuǎn)矩傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、跑偏傳感器、煙霧傳感器等用于檢測皮帶機(jī)運(yùn)行的各個(gè)狀態(tài)量。從的KTC101-Z型控制器開始，連出一條MHYBV-7-1-X30型帶插頭七芯屏蔽阻燃拉力電纜，電纜的另一端接KTK101-1型閉鎖擴(kuò)音電話，從該電話向下每100米接一臺KTC101-2-A型多功能電話直到皮帶尾。

　　2.3語音廣播系統(tǒng)

　　皮帶運(yùn)輸大巷語音廣播系統(tǒng)要求有語音通訊、打點(diǎn)、閉鎖按鈕、拉線急停、啟停操作按鈕和智能輸入、輸出等功能，為此系統(tǒng)選用KTK101-1系列組合閉鎖擴(kuò)音電話。

　　皮帶運(yùn)輸大巷采用的KTK101-1系列組合閉鎖擴(kuò)音電話工作電壓是12V，而軌道運(yùn)輸大巷所采用的擴(kuò)音系統(tǒng)工作電壓為5V，二者通過功率轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)對接，保證煤礦井下遭遇突發(fā)性事件時(shí)，能以最簡捷、最快的途徑通知井下各作業(yè)地點(diǎn)作業(yè)人員，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集安全播報(bào)、調(diào)度指揮、安全監(jiān)測、公共語音于一體。

　　2.4視頻監(jiān)控系統(tǒng)

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)對煤礦生產(chǎn)過程或重要場所的監(jiān)視，可以把被監(jiān)視場所的圖像內(nèi)容傳送到調(diào)度中心，使生產(chǎn)調(diào)度人員實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場情況，做出正確的生產(chǎn)調(diào)度決策。系統(tǒng)主要由攝像儀、電源、監(jiān)視器、磁盤陣列、視頻流媒體軟件組成。

　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括工具軟件設(shè)計(jì)和組態(tài)軟件設(shè)計(jì)兩大部分。工具軟件完成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中交換機(jī)、控制器和遠(yuǎn)程I／O模塊的參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)配置、診斷、標(biāo)定、測試等功能。組態(tài)軟件完成各分站和總站的監(jiān)測預(yù)警信息管理、動態(tài)圖形顯示、數(shù)據(jù)報(bào)表打印、歷史數(shù)據(jù)存儲和動態(tài)趨勢分析等功能。

　　本系統(tǒng)將VisualBasic、Matlab及SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合，基于對話框模式編程，通過按鈕操作實(shí)現(xiàn)采集、分析和遙控功能。通過Matlab對皮帶機(jī)速度進(jìn)行計(jì)算用以系統(tǒng)故障類型。通過VB建立人機(jī)界面，將具體數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫。組態(tài)軟件采用MCGS，能夠顯示監(jiān)測過程的總體運(yùn)行畫面，有歷史曲線、報(bào)警記錄、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)查看、操作幫助信息、設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)等畫面，要求畫面簡潔、友好，便于操作。圖4所示為MSCG實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測界面。

　　圖4實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控界面

　　4結(jié)論

　　本系統(tǒng)的理論研究及應(yīng)用，取得了如下創(chuàng)新性成果：建立了皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)以皮帶運(yùn)行速度、皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)矩及溫度為特征量的異常狀態(tài)監(jiān)測模型，實(shí)現(xiàn)皮帶輸煤系統(tǒng)故障診斷與預(yù)警的高效性。膠帶巷語音廣播系統(tǒng)與礦井大巷語音廣播實(shí)現(xiàn)事故應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)對接與聯(lián)動，使得整個(gè)語音廣播系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)。礦井大巷如有事故發(fā)生，也可及時(shí)向膠帶巷發(fā)出警報(bào)信息。系統(tǒng)與調(diào)度電話系統(tǒng)、井下工業(yè)電視系統(tǒng)一起，構(gòu)成一個(gè)完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的遙測、遙信、遙視和遙控。采用全分布式控制結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)具有較高的安全性。當(dāng)?shù)孛娌糠殖霈F(xiàn)控制故障時(shí)，井下部分仍可實(shí)現(xiàn)集控運(yùn)行。減少布線成本，由于采用遠(yuǎn)距離通訊網(wǎng)絡(luò)，使布線更加方便，并大大減少電纜用量。

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