土城矿井下局扇远程监控系统设计方案

摘 要：土城矿属于高瓦斯矿井，井下局部通风机不仅担负着为工作面提供新鲜空气的重任，而且它可以很大程度降低瓦斯浓度，降低井下工作面的危险系数。现在井下局部通风机都是通过电工和瓦检员的合作，共同完成风机的停与送。由于井下的局部通风机一般都安设在石门中，离工作面迎头有很长一段距离，瓦检员从工作面到局部通风机处开启风机需要一段时间，这段时间内工作面的瓦斯浓度可能会发生超限情况，因此危险发生的可能性会大大增加，影响正常生产。所以为了在停送风机时更好的控制工作面瓦斯浓度和最快地开启风机就需要在地面对局部通风机进行远程监控，通过监控系统所反馈的数据，直接（自动）对井下局部风机进行启停操作，以最快的反应速度，保证工作面的正常生产。

关键词：KJ218N；井下；扇变频；数据

中图分类号：TB535 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）02-0159-02

1 设计依据

1.1 工程设计立足点

局扇为轴流对旋机，电机功率55 kW/660 V；贵矿至少一台局扇已经配备QJT-200/660型局扇变频开关箱；井下监控点之间的线路拓扑灵活可变，可根据用户需要使用电缆或光缆；监控系统同时可对井下变电所进行实时监测；地面的调度室设立远程监控站，实现远程监控；地面监控站显示局扇监控点和井下变电所的运行状态、运行参数、环境条件和故障信息；可以与矿工业以太网联网，实现数据远传及共享。

1.2 与基于PLC设计方案相比的优越性

①该局扇远程监控系统是作为KJ218N型矿井安全监控系统的一个功能模块开发，具有可靠的稳定性及实用性。

②可操作性。该局扇远程监控系统已经整合在KJ218N型煤矿安全监控系统中，用户只需要了解KJ218N型监控系统的操作即可熟练操作本局扇远程监控系统，地面监控站无需安装工程组态软件。

③该局扇远程监控系统连接方式灵活多样，井下环境较好的地方可以通过光缆连接，对于相对复杂的巷道内部可以通过电缆连接，维护方便，而基于PLC设计的远程监控系统地面主机和远程监控箱之间只能通过光缆传输，在井下恶劣环境维护有困难。

④该局扇远程监控系统通过KJ218-F型监控分站来取代远程监控箱来实现和变频开关箱的通信，同时监控分站的16个输入口还可以为监控系统接入各种传感器，大大提高了设备的利用率。与远程监控箱相比，KJ218-F型监控分站体积小，重量轻，具有极高的性价比。

⑤风电瓦斯闭锁功能可以由KJ218-F型监控分站来完成。

2 使用环境

使用环境如下：海拔高度低于3 000 m；周围介质温度在 -5 ℃～+40 ℃ 之间；相对湿度在+20 ℃时，低于95%；地震烈度小于8度；有甲烷和煤尘爆炸危险的环境；在无强烈颠簸振动及垂直倾斜度不大于15 ℃的地方；在无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及蒸汽环境中；在有防雨雪（滴水）设备及不经常充满水蒸汽的环境中；污染等级：3级；安装类别：Ⅱ类。

3 功能简介

系统可在地面监控站对每个局扇布置点实现下述功能：局扇变频开关箱实现远程启动、停止，从而控制局扇主机和备机的运行；局扇变频开关箱的运行参数和整定值进行远程设置；局扇变频开关箱运行数据、故障信息实现远程采集；图形化显示每个局扇布置点的运行工况；实时显示和记录现场的运行参数、运行数据和监测数据（瓦斯、风量等），并提供历史数据的查询；实时显示现场的报警信息，并提供报警历史信息的查询；通过以太网交换机可以接入矿工业以太网络，实现数据共享；通过以太网/CAN总线级联方式，增加监控点只需要增加通讯光缆/电缆和一个远程监控分站及其电源即可方便地实现系统扩展；系统功能框图如图1所示。

4 系统配置

整个监控系统由一个地面监控站和分布于各个局扇配电峒室或井下变电所的监控分站及传输接口组成，采用以太网光纤LAN和CAN总线混合连接方式，且各监控站之间的级联不需要使用以太网交换机，与基于PLC的监控箱相比性价比极高，系统配置如图2所示。

每个局扇配电峒室设一个监控分站，它与局扇主机的1#变频开关箱通过RS485总线相互连接进行数据交换，实现监测监控；本系统所用监控分站就可以完成各种传感器数据的采集（每台最大16路），无需使用变频开关箱进行数据采集。

数据光纤采用4芯单模铠装光缆，两备两用，最大通讯距离40 km。

地面监控站设立两个监控主机，装有完全一致的KJ218N型系统监控软件，除具有井下远程局扇的监控功能外，还可以对井下环境参数和设备的开停信息进行监测和记录。

如图2所示，打印机连接工控机监控站。

5 结 语

在煤矿的安全生产中，安全监测是作业安全及人员安全的重要保障措施。根据矿井的环境、通讯条件，合理的选用安全监测人员定位系统，对于提高作业安全性，保证人员安全具有重要意义。本文就人员定位系统应用于煤矿安全生产中的重要意义为切入点，对安全生产中应用的四种定位技术做一下细致的应用分析，并结合实际情况谈一谈人员定位系统在数字化矿井中的具体应用，以期对今后的生产施工提供有利思考。

参考文献：

[1] 刘麦.基于现场总线的局扇监测控制系统研究[D].西安：西安科技大学，2008.