0引言

　　隨著岱莊煤礦服務年限的增長和采區的進一步開拓布局，井下主運輸皮帶機和各采區皮帶機都需要延長或接力，并且煤流的轉載主要由采區皮帶機直接轉載到主運輸皮帶機上，這樣就形成了運輸系統線路長、崗位多、聯絡環節多等特點，勢必造成人員增加、分散，不利于安全生產和科學管理。有鑒于此，根據岱莊煤礦實際使用要求，為達到安全可靠運行及減員增效的目的，我們研制了礦井皮帶運輸狀態監測與事故預警系統，系統與調度電話系統、預警廣播網絡、工業電視系統一起，構成一個完整的操作、調度、監視網絡，實現對整個系統的遙測、遙信、遙控與預警。大大提高生產效率、降低事故率，具有重要的理論意義和實際應用價值。

　　1系統原理

　　本系統設計的主要目標就是運用測試技術和控制理論建立完善的皮帶運輸機的帶速、過載、打滑、劃傷、斷帶、聯軸器斷開、跑偏、煙霧、溫度等檢測與事故預警。

　　由于皮帶運輸機的多種故障(如打滑、斷帶、劃傷、過載、聯軸器斷開等)均與速度的變化有關，因此，皮帶速度成為礦井皮帶運輸狀態監測與事故預警系統所監測的重要參數。皮帶運輸機的各種故障產生時速度的變化情況見圖1。

　　圖1皮帶機故障時皮帶速度變化曲線

　　皮帶跑偏、溫度、煙霧、縱撕等得檢測可以設置相應的傳感器，來檢測其狀態。

　　本系統所設計的皮帶運輸狀態監測與事故預警系統能智能診斷、控制系統，它能對皮帶運輸機出現的打滑、斷帶、劃傷、過負載、聯軸器斷開等故障，進行自動檢測，聲、光預警和報警。當皮帶運輸機出現故障時，能自動控制皮帶運輸機和有關相應設備，以停止運行和供料，其控制系統原理框圖如圖2。

　　圖2皮帶運輸機監控系統原理框圖

　　2硬件組成

　　2.1系統整體架構

　　礦井皮帶運輸狀態監測與事故預警系統采用全分布式控制結構。由井下控制分站和監控主站構成，如圖3所示。監控主機位于地面機電監控中心。監控主站與控制分站之間采用現場網絡總線結構，控制分站與傳感器之間采用距陣結構聯接，監控主站與監控主機之間通過工業以太網聯接。控制分站負責現場設備的數據采集和控制，通過監控，可對整個系統的設備進行監視和集中控制。

　　圖3礦井皮帶運輸狀態監測與事故預警系統結構框圖

　　2.2系統硬件配置

　　地面機電監控中心安裝研華ARK-3390型號嵌入式工控機作為上位機，用于集中顯示各皮帶機群的運行狀態。井下部分具體配置為在每個皮帶機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。在每部皮帶機頭，配置轉矩傳感器、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運行的各個狀態量。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

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

　　皮帶運輸大巷采用的KTK101-1系列組合閉鎖擴音電話工作電壓是12V，而軌道運輸大巷所采用的擴音系統工作電壓為5V，二者通過功率轉換模塊實現對接，保證煤礦井下遭遇突發性事件時，能以最簡捷、最快的途徑通知井下各作業地點作業人員，實現系統集安全播報、調度指揮、安全監測、公共語音于一體。

　　2.4視頻監控系統

　　視頻監控系統對煤礦生產過程或重要場所的監視，可以把被監視場所的圖像內容傳送到調度中心，使生產調度人員實時了解現場情況，做出正確的生產調度決策。系統主要由攝像儀、電源、監視器、磁盤陣列、視頻流媒體軟件組成。

　　3系統軟件設計

　　系統軟件設計主要包括工具軟件設計和組態軟件設計兩大部分。工具軟件完成網絡系統中交換機、控制器和遠程I／O模塊的參數設定、系統配置、診斷、標定、測試等功能。組態軟件完成各分站和總站的監測預警信息管理、動態圖形顯示、數據報表打印、歷史數據存儲和動態趨勢分析等功能。

　　本系統將VisualBasic、Matlab及SQL數據庫技術相結合，基于對話框模式編程，通過按鈕操作實現采集、分析和遙控功能。通過Matlab對皮帶機速度進行計算用以系統故障類型。通過VB建立人機界面，將具體數據錄入數據庫。組態軟件采用MCGS，能夠顯示監測過程的總體運行畫面，有歷史曲線、報警記錄、參數設置、狀態查看、操作幫助信息、設備運行統計等畫面，要求畫面簡潔、友好，便于操作。圖4所示為MSCG實時數據監測界面。

　　圖4實時數據監控界面

　　4結論

　　本系統的理論研究及應用，取得了如下創新性成果：建立了皮帶運輸系統以皮帶運行速度、皮帶機的轉矩及溫度為特征量的異常狀態監測模型，實現皮帶輸煤系統故障診斷與預警的高效性。膠帶巷語音廣播系統與礦井大巷語音廣播實現事故應急預警系統對接與聯動，使得整個語音廣播系統構成一個完整的網絡。礦井大巷如有事故發生，也可及時向膠帶巷發出警報信息。系統與調度電話系統、井下工業電視系統一起，構成一個完整的操作、調度、監視網絡，實現對整個系統的遙測、遙信、遙視和遙控。采用全分布式控制結構，系統具有較高的安全性。當地面部分出現控制故障時，井下部分仍可實現集控運行。減少布線成本，由于采用遠距離通訊網絡，使布線更加方便，并大大減少電纜用量。

　　參考文獻：

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