中国中煤能源集团葫芦素煤矿：煤矿融合联动智能管网监控

中国煤炭工业协会

煤矿融合联动智能管网监控

中国中煤能源集团葫芦素煤矿

一、场景描述

矿井管网系统作为煤矿企业的“血管”“脉络”,在生产用水、消防用水、气动工具使用等各个方面都对矿井的正常生产运行起着至关重要的作用。矿井的管网系统覆盖整个矿井各个支路，系统复杂，肩负着保障矿山生产的安全和效率的重要职责，为加强煤矿企业对矿井管网系统的监控、控制能力，确保其正常运行和可靠性，需建立一套能够实现矿井管网系统监控及融合联动功能的管网监控系统。

二、解决方案

管网监控系统主要包括矿用隔爆兼本安型控制器、矿用本安型分站等数据采集处理及控制层设备；矿用隔爆型一体式球阀等指令执行层设备；矿用隔爆兼本安型电磁流量计，矿用旋进漩涡式流量计，矿用本安型压力传感器，矿用本安型电导率传感器，矿用本安型浊度监测仪等数据采集设备。将数据采集处理及控制设备接入矿井工业环网，实现数据在监控中心及其他接入环网的分站中的交互，各个监测点的数据采集终端可监视和采集压力、流量等数据，可对各使用点用水、用气量自动计量，统一展示至监控中心，以三维画面的方式直观展示测点数据，测点数据的实时展示及自动累计降低了人工巡视的劳动强度及用量计算的计量难度，根据观测到的测点压力情况，操作人员可在监控中心直接下发开闭信号至电动球阀设备，实现管网系统的远程控制，提高了工作效率。

阀门可远程控制是系统远程控制的基础，系统采用的指令执行层设备电动阀门，设备由电动机、减速机构、力矩控制器、行程控制器、手-电动切换机构、手动操作机构、驱动电气元件、智能控制模块及现场操作面板等部分组成，具有远、近控调节；远程开、闭阀门；就地开、闭阀门；紧急闭锁；故障报警等功能。控制层设备内置西门子PLC1200,在矿井实际生产现场合适位置安装PLC控制柜，将生产、消防、压风管路的电动阀门接入PLC控制柜，即可进行电动阀门的远程控制。

系统内的各类数据采集设备作为系统的“眼睛”,为系统操作使用人员提供管网系统的基础信息作为调节的依据，具有十分重要的作用，将安装在管路的各类传感器设备接入PLC控制柜，实现采集数据的统一汇总上传。

目前大多数矿井管网监控系统的监测和控制功能提供了远程操作的手段，但在发生管路爆裂、漏水等异常情况时，仍需根据现场设备安装位置的不同、爆裂地点的不同进行阀门及管路的手动开闭操作，且距离传感器较远的爆点、漏点对传感器的影响较小，系统监测不易发现异常情况，需针对不同管路定制不同监测标准以判断管路是否存在异常，现有的管网监控系统无法实现此功能，特建设一套可自主定制系统自动控制预案的系统以实现管网系统的故障自动判别及自动控制预案实行功能。在原有矿井管网监控系统的基础上，在调度中心建设一套基于JAVA语言的上位机软件，集成原有系统的检测和控制功能，并定制自定义预案配置，实现自主决策联动。

决策联动主要功能是通过用户配置预案触发条件、触发动作，将条件和动作结合在一起进行联动操作设备，例如设置压力条件，流量条件等，当达到条件时触发相对应的阀门动作，用户配置预案触发条件的页面，可以在页面新增预案，启用后生效，在触发履历和执行履历中分别可以看到该预案的触发情况，可以通过编号、等级、类型、是否启用对预案进行模糊查询操作，如果有设备的数据触发了配置好的预案事件，就会触发这个绑定的动作。统融合联动功能实现首先需要配置预案事件，在配置预案触发条件的页面进行预案配置，启用后生效，在触发履历和执行履历中分别可以看到该预案的触发情况。可以通过编号、等级、类型、是否启用对预案进行模糊查询操作。

图1决策联动预案事件配置系统图

关联完成预案事件配置后，在联动预案配置中将执行动作和触发条件结合在一起，如果有任意设备的数据触发了配置好的预案事件，就会触发这个绑定的动作。首先需要新增一个绑定配置，随后点击动作配置后去选择需要关联的动作。

图2联动预案配置

系统内置预案中的设备动作可自由设置，根据现场实际的不同需要，针对性地对某些特殊地点做动作调整。

图3内置预案动作系统图

三、应用效果

本系统在中天合创能源有限公司葫芦素煤矿应用，根据现场实际情况，在系统配置相应的控制预案，以设备为基础单位，依据设备安装位置及密度，单独设定每一个流量计、压力表的报警值，针对不同程度的报警值配套定制相应的自动控制预案，系统将预案通过工业环网传输至对应位置的PLC控制柜，控制柜输出控制信号至阀门设备，实现从设备报警到阀门自动控制的全流程闭环。系统联动预案的设计可完全根据不同矿井实际情况来针对性定制，将生产运行过程中总结出的经验设置到系统预案中，通过在JAVA语言设计的上位机软件内制作系统逻辑控制自定义拟定功能，做到报警阈值自定义拟定、根据不同等级报警系统自动做出阀门自定义拟定动作的功能，相较于传统PLC程序编辑的阀门自动调节功能灵活性更高，能够根据实际情况需求拟定不同的决策方案，适应矿井的复杂环境。解决井下复杂条件统一报警值难以设定的问题，形成适用于本矿条件的“定制化联动方式及预案”,真正实现机器思维同步于人类思维的智能化管网控制系统的目标。

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