关于煤矿产量监控系统的设计研究

吴 刚

（山西潞安集团潞宁煤业公司， 山西 忻州 036000）

1 煤矿产量监控系统设计目标的确定

该系统能够对煤矿产品进行源头动态称重计量、摄像监控，通过远程通讯传输技术传到监控中心计算机，能够对煤矿产量进行在线监测和记录，将实时产量、设备状态通过网络通讯技术发送到指定的上一级信息中心服务器，该系统能实现双机热备份以保证数据的实时连续性。

同时该系统可对煤炭产量、系统工作状态、输煤设备运行状态、显示、处理、报警、打印、存储、查询、初始化参数、每小时煤炭产量、系统工作异常等进行监测和调节。具有视频监控和存储和原/毛煤折算和各种煤炭税费基金计算等功能。

2 监控系统硬件部分的设计

2.1 硬件系统的总体设计

硬件系统是煤矿产量监控系统的重要组成部分。因此，本文在分析现有煤矿产量监控系统性能特点的基础上，采用当下更加先进的检测设备及监控硬件，对新型的煤矿产量监控系统进行优化升级设计[1-3]。此硬件系统突破了原有的设计模式，从源头出发，对煤矿产品进行了初始的动态称重计量、摄像监控等操作，通过网络通讯传输技术传到数据中心计算机，进行集中数据存储、管理，并根据产量或销量进行管理，整套硬件系统的结构主要由产量监控秤体（ICS-800-XF）、称重传感器（GZD300）、速度传感器（GSC6）、开停传感器（GKT3L）、本安型数据采集分站（KJ219-F）、隔爆兼本安型稳压电源（KDW660/12B）、 矿 用 本 安 性 信 号 转 换 器（KJ219-Z）、KBA154 防 爆 摄 像 仪、硬 盘 录 像 机（DS-8108HE-S）、声光报警器（SJ-002）、矿用阻燃线缆（MHYV1×4）、光缆（MGXTSV-6B）等组成。整体具有系统稳定可靠、维护保养简单等优点。整套硬件系统通过安装在矿山运输设备上的承载器将称重信号传送给数据采集分站。由数据采集分站完成信号处理、运算，并通过远程通讯技术将数据上传到地面中心站。数据监控终端可通过对中心站的访问，实现对产量数据的实时监控。

2.2 电子皮带秤的选型设计

结合煤矿产品出料的结构特点，选用了ICS-800-XF 型电子皮带秤，其结构图如图1 所示。在该秤体中设置了4 支高精度GZD300 称重传感器、1 支开停传感器GKT3L、支秤架采用全悬浮式结构，无支点、无耳轴、线性度好，传感器受力直接，可适于在各种恶劣环境[4]。内部的称重传感器采用全密封处理，防潮防腐性能好，安装于秤架方梁内并处于受拉状态，系统稳定性高。横、纵向拉杆的设计，可以防止皮带跑偏、水平摩擦力的影响，保证了计量的准确。而开停传感器主要安装于皮带机供电电缆的外皮上，具有体积小、质量轻、结构新颖、感应灵敏度高、抗干扰能力强、安装维修方便、工作稳定可靠，可输出多种信号制供选择。电子皮带秤的主要性能参数如表1 所示。

2.3 信号转换器的选型设计

图1 电子皮带秤结构图

表1 电子皮带秤主要性能参数

由于煤炭在生产过程中会伴随着不同浓度的瓦斯、一氧化碳等气体，当该些气体聚集在一定程度时，极容易导致煤矿生产现场发生爆炸现象。故选用了市场上较为成熟的KJ219-Z 型信号转换器[5]，该转换器主要用于具有爆炸性气体的环境内，可作为数据采集分站的辅助设备，对传感器信号进行数据采集、数据处理、数据分析计算、并与数据采集分站进行数据的通讯与交换，将不同的模拟信号集中转换成标准信号传输给分站处理。

3 监控系统软件部分的设计

3.1 软件部分总体显示界面的设计

在煤矿产量硬件系统设计的基础上，对该监控系统的软件部分进行了设计。首先，对该系统的监控界面进行了设计，在该显示界面中，分别设置了各分站的产量测量值及统计信息显示部分、1 h 产量柱状图显示、系统报警信息显示等功能，如图2所示。所设计的软件程序具有煤炭产量监测、超产报警、处理、存储、查询、统计、显示、打印等功能，并能按照产量、产能、按月等方式进行显示，当某一个指标超过相应极限值时，监控系统则将发出相应的报警提示[6]。

图2 监控系统软件部分显示界面图

3.2 人机对话及系统检测功能设计

在监控系统软件部分设计中，设置了人机对话功能，可方便快捷地通过人机对话方式对系统进行参数修改、功能调用、图形编辑等操作。同时，对该系统还设计操作权限管理功能设置，对参数设置和修改等应使用密码操作，并有操作记录。另外，在任何显示模式下，均可直接进入所选的列表显示、模拟图显示、打印、参数设置、页面编辑、查询等界面。而当系统中计量仪器等设备发生故障时，可通过系统自检方式进行报警并记录故障时间和故障设备，以供查询及打印。人机对话显示界面如图3 所示。

4 监控系统应用测试效果分析

图3 人机对话显示界面图

为进一步掌握该系统的综合性能，将其在某煤矿进行了为期5 个月的应用测试，主要是将该监控系统嵌入至煤矿生产系统中，用于实现对该煤矿生产过程中的实时监控，应用结果表明：该监控系统的智能监控程度相对较高，性能稳定可靠，能实时、可视化地对该煤矿生产过程进行实时监控，当出现异常情况时，也能发出相应的报警提示，并显示故障发生类型及位置。据现场人员对比，该监控系统与原有系统相比，控制精度更高，可使煤炭生产过程中的故障发生率降低40%左右，并缩短了将近50%的故障查找及检修时间，按一年统计，可间接给企业节约将近50 万元的费用支出，得到了人员的一致好评。由此，验证了该煤矿产量监控系统的可行性。

5 结论

煤矿生产过程中的安全隐患无处不在，因此，加大对煤矿生产环节的实时监控显得尤为重要。结合煤矿生产现场的特点，开展了煤矿产量监控系统的设计研究，并对其系统性能进行了应用测试验证，结果表明，该监控系统能有效保证煤矿的生产效率及生产安全，防止和避免相关事故的发生，并能有效降低生产现场故障发生率及缩短检修时间。监控系统是一个复杂的系统，煤炭企业应不断开展监控系统的升级设计和创新，使其能更好地应用到煤矿生产环节中。