论文部分内容阅读
摘要：通过对现有压风系统运行状态的深入分析，找出系统构建需要解决的问题和存在的不足，在提出构建空压机群预警监控系统的建设体系概念的同时，对建设移动巡检监控装置的目的意义进行说明，对移动巡检监控装置进行了系统描述。
关键词：压风系统 预警系统 监控平台
1、引言：
安全与效益是矿山一切工作的核心，随着煤矿信息化、网络化进程的加快，越来越多的煤矿都配置了各种监控系统，这些系统的运行，为保证矿山的安全和正常生产起了重要作用。压风自救系统、监测监控、人员定位、紧急避险、供水施救、通信联络构成井下安全避险六大系统。其中，矿井压风系统是保障矿井安全自救和风动机械工具动力的重要系统，当矿井发生重大灾害时，压风自救系统为井下避难人员实施自救提供新鲜空气，是矿井安全生产必不可少的主要系统。2015年开始国家应急管理部，实施“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动，提倡“无人则安”的安全理念，采用先进的信息化手段，一批煤矿大型固定设备“无人值守”项目纷纷落地。为了响应国家号召，开滦集团针对企业实际情况，围绕大型固定设备实现“无人值守”的目标，对压风系统进行了自动化、信息化改造，取得了良好的效果，在矿井层面实现了压风系统区域智能化控制，在集团层面实现了矿井空压机系统集群的远程预警监控，显著提升了矿井空压机的智能化水平。
2、存在问题及解决方法：
目前，对于压风机单一机组而言所具有的保护足以支持系统的简单运转需求，但是各类信息的采集、处理仍然依靠人为巡检和观察记录，需要安排固定的值守人员进行现场操作、管理，长期以往带来重大安全隐患;另外，在某些矿井建立了一些简单的远程操控单元，但是受数据采集单一、实时性差及有些部位需要人员观察的影响，未能从根本上减少人员投入，也未能从根本上杜绝一些可预防性的故障与事故发生，因此很有必要建立一种区域预警机制的监控系统，实现对矿用空压机的安全、自动运行、远程监管，在无人的情况下仍然掌握空压机房运转情况并能自动运行，实现现场无人值守、远程管控，在确保矿山安全、可靠运行的基础上，逐步实现系统无人化，提高系统的运行效率。
2.1设备监测系统低级
系统的实时性差，主要体现是遇到压力突变的情况不能够及时处理，其原因是现有压风系统传感器布置少，没有覆盖整个压风机系统，比如，用风管路上缺少监测元件，我们基本上只检测出口压力，缺少对管路系统的监测。解决方法是对主要用风管路和用风管路阀门部位加装压力传感元件实时采集现场压力信息，做到现场信息的及时反馈。
2.2缺乏全面的数据采集系统
单一压风系统监测系统，只实现本地监测，且监测参数单一，缺乏设备、环境音、画、工况等信息的全面采集，要实现系统的集群远程监控、远程管理，必须建立区域内集视频监测、音频信息采集、网络异构传输、环境及现场信息监测、有线+无线为一体的全方位的数字化自动化智能采集与应用的数据系统，实现空压机运行数据的全面采集。
2.3巡检方式落后不可靠
过去现场的相关巡回检查和设备管理主要依靠人去观察，受客观因素影响较大，无法进行精确管理;传统意义的数据管理只是基于设备本身测控层面，只能做到无人值守、有人巡视的层次，但要实现真正意义上的“无人值守”，必须从环境、设备、控制对象、以及人体感官信号等多方面进行考察和管理，通过利用移动监测装置、视频、语音、各类传感器等先进技术，开发相应的监控系统，实现运转环境内的无人值守。
综上所述，在构建矿山空压机群预警监控系统提出需要解决两大技术问题：一是解决数据智能采集和数据处理的问题;二是解决智能巡检的问题。下面对移动巡检监控平台进行总体描述。
3、移动巡检监控装置的设计
3.1目的意义
目前我国工业现场固定大型生产设备为人员定时巡视，在工业现场视频无人自动巡视移动装置研究方面却是空白。因此工业现场无人视频巡视系统的设计，将人员对现场设备定时巡视，改为视频巡视移动装置自动巡视，即给固定视频设备安装上“脚 ”，让它像人员一样“走”起来，来取代人员巡视。装置根据不同要求按预定程序，载着摄像头对现场设备进行实时监视，视频信号通过车载无线AP网桥传输送到集中监控中心。移动巡检监控装置主要由移动监控平台、导轨、电源控制系统、无线通讯系统、位置控制系统、传动系统等构成。
利用视频自动巡视移动装置来取代工业现场人员对设备的定时巡视，它将现场采集的视频信号以无线的方式发射到远程集控中心，而且它还能以无线的方式接收远程集控中心发来的各种控制指令来完成定时、连续等多种巡视方式。实现对工业现场的 “有人巡视，无人值守”模式创新，将系统模式改为“无人巡视，无人值守”，真正通过技术创新实现了“减员增效”的目的;实现固定视频设备“移动化”，替代人员常规设备巡视; 改变了视频设备传统的固定安装的模式，极大减少现场摄像头安装数量，降低视频安装成本并减少设备日常维护费用。
3.2技术方案
工业现场无人视频巡视系统，它由三部份组成，一是“T”型导轨，二是移动装置，三是高清網络云台摄像头。导轨是移动装置的轨道，移动装置通过驱动胶轮挂到轨道下面，并沿着轨道水平左右移动。移动装置即为一台视频单元，分两个室，上室为装置的机械驱动部份，里面有直流驱动电机、主轴同步驱动轮、从动胶轮、同步驱动皮带、限位传感器;下腔为电气控制部份，里面装有锂电池、开关量无线收发模块、充电接口、电压检测模块。移动装置外壳的下面装有360度高清网络云台摄像头，侧面装有无线视频网桥。
3.3具体应用方式
视频巡视系统以无线的方式接收远程集控中心计算机组态界面发来的控制指令，并按指令要求移动装置载着网络云台摄像头沿着T型轨道自动向左或向右行驶，行驶到相应的限位点后根据指令要求自动返回或停止。安装在移动装置上的摄像头对现场设备和环境进行时时采集，并将采集到的视频信号通过车载无线网桥发送到远程计算机。移动装置具有多种远程控制模式如定时巡视、时时巡视、手动巡视等。当移动装置上锂电池的直流电源低于工作电压下限值时，巡视装置自动返回到充电位进行自动充电。
4、推广应用情况：
智能运动视频控制及其移动设备智能自充电技术的实际应用推广，构建了完整的现场无人自动智能视频巡视群，利用视频自动巡视移动装置取代现场人员对设备的定时巡视，实现实时信息的实景展现，促进了矿山空压机群预警管控系统的构建，为实现多区域空压机系统的互联互通做出了重要贡献，提高了远程监测监管和故障预警诊断效率，提高了空压机系统自动化运行、故障预警预报、预处理的能力。同时移动视频监控装置的应用，降低人力劳动强度，取代了现场巡视人员，取得了明显的经济效益和社会效益，极大地推动了企业的数字化、信息化进程，降低了劳动强度，保障了作业场所的人员安全，提高了生产效率。
参考文献：
1、李建刚;刘延霞;张龙;基于组态王与PLC的空压机监控系统设计[J]; 2011年05期
2、鲍卫宁;何凤有;汤玚;鲍卫娜;无人职守的矿山空压机监控系统设计[J];煤炭工程;2010年02期
3、张大伟;基于PLC的煤矿压风机智能监控系统[J];矿山机械;2015年02期
作者简介：刘明富（1976-），男，山东寿光人，工程师，主要研究方向煤矿机电
关键词：压风系统 预警系统 监控平台
1、引言：
安全与效益是矿山一切工作的核心，随着煤矿信息化、网络化进程的加快，越来越多的煤矿都配置了各种监控系统，这些系统的运行，为保证矿山的安全和正常生产起了重要作用。压风自救系统、监测监控、人员定位、紧急避险、供水施救、通信联络构成井下安全避险六大系统。其中，矿井压风系统是保障矿井安全自救和风动机械工具动力的重要系统，当矿井发生重大灾害时，压风自救系统为井下避难人员实施自救提供新鲜空气，是矿井安全生产必不可少的主要系统。2015年开始国家应急管理部，实施“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动，提倡“无人则安”的安全理念，采用先进的信息化手段，一批煤矿大型固定设备“无人值守”项目纷纷落地。为了响应国家号召，开滦集团针对企业实际情况，围绕大型固定设备实现“无人值守”的目标，对压风系统进行了自动化、信息化改造，取得了良好的效果，在矿井层面实现了压风系统区域智能化控制，在集团层面实现了矿井空压机系统集群的远程预警监控，显著提升了矿井空压机的智能化水平。
2、存在问题及解决方法：
目前，对于压风机单一机组而言所具有的保护足以支持系统的简单运转需求，但是各类信息的采集、处理仍然依靠人为巡检和观察记录，需要安排固定的值守人员进行现场操作、管理，长期以往带来重大安全隐患;另外，在某些矿井建立了一些简单的远程操控单元，但是受数据采集单一、实时性差及有些部位需要人员观察的影响，未能从根本上减少人员投入，也未能从根本上杜绝一些可预防性的故障与事故发生，因此很有必要建立一种区域预警机制的监控系统，实现对矿用空压机的安全、自动运行、远程监管，在无人的情况下仍然掌握空压机房运转情况并能自动运行，实现现场无人值守、远程管控，在确保矿山安全、可靠运行的基础上，逐步实现系统无人化，提高系统的运行效率。
2.1设备监测系统低级
系统的实时性差，主要体现是遇到压力突变的情况不能够及时处理，其原因是现有压风系统传感器布置少，没有覆盖整个压风机系统，比如，用风管路上缺少监测元件，我们基本上只检测出口压力，缺少对管路系统的监测。解决方法是对主要用风管路和用风管路阀门部位加装压力传感元件实时采集现场压力信息，做到现场信息的及时反馈。
2.2缺乏全面的数据采集系统
单一压风系统监测系统，只实现本地监测，且监测参数单一，缺乏设备、环境音、画、工况等信息的全面采集，要实现系统的集群远程监控、远程管理，必须建立区域内集视频监测、音频信息采集、网络异构传输、环境及现场信息监测、有线+无线为一体的全方位的数字化自动化智能采集与应用的数据系统，实现空压机运行数据的全面采集。
2.3巡检方式落后不可靠
过去现场的相关巡回检查和设备管理主要依靠人去观察，受客观因素影响较大，无法进行精确管理;传统意义的数据管理只是基于设备本身测控层面，只能做到无人值守、有人巡视的层次，但要实现真正意义上的“无人值守”，必须从环境、设备、控制对象、以及人体感官信号等多方面进行考察和管理，通过利用移动监测装置、视频、语音、各类传感器等先进技术，开发相应的监控系统，实现运转环境内的无人值守。
综上所述，在构建矿山空压机群预警监控系统提出需要解决两大技术问题：一是解决数据智能采集和数据处理的问题;二是解决智能巡检的问题。下面对移动巡检监控平台进行总体描述。
3、移动巡检监控装置的设计
3.1目的意义
目前我国工业现场固定大型生产设备为人员定时巡视，在工业现场视频无人自动巡视移动装置研究方面却是空白。因此工业现场无人视频巡视系统的设计，将人员对现场设备定时巡视，改为视频巡视移动装置自动巡视，即给固定视频设备安装上“脚 ”，让它像人员一样“走”起来，来取代人员巡视。装置根据不同要求按预定程序，载着摄像头对现场设备进行实时监视，视频信号通过车载无线AP网桥传输送到集中监控中心。移动巡检监控装置主要由移动监控平台、导轨、电源控制系统、无线通讯系统、位置控制系统、传动系统等构成。
利用视频自动巡视移动装置来取代工业现场人员对设备的定时巡视，它将现场采集的视频信号以无线的方式发射到远程集控中心，而且它还能以无线的方式接收远程集控中心发来的各种控制指令来完成定时、连续等多种巡视方式。实现对工业现场的 “有人巡视，无人值守”模式创新，将系统模式改为“无人巡视，无人值守”，真正通过技术创新实现了“减员增效”的目的;实现固定视频设备“移动化”，替代人员常规设备巡视; 改变了视频设备传统的固定安装的模式，极大减少现场摄像头安装数量，降低视频安装成本并减少设备日常维护费用。
3.2技术方案
工业现场无人视频巡视系统，它由三部份组成，一是“T”型导轨，二是移动装置，三是高清網络云台摄像头。导轨是移动装置的轨道，移动装置通过驱动胶轮挂到轨道下面，并沿着轨道水平左右移动。移动装置即为一台视频单元，分两个室，上室为装置的机械驱动部份，里面有直流驱动电机、主轴同步驱动轮、从动胶轮、同步驱动皮带、限位传感器;下腔为电气控制部份，里面装有锂电池、开关量无线收发模块、充电接口、电压检测模块。移动装置外壳的下面装有360度高清网络云台摄像头，侧面装有无线视频网桥。
3.3具体应用方式
视频巡视系统以无线的方式接收远程集控中心计算机组态界面发来的控制指令，并按指令要求移动装置载着网络云台摄像头沿着T型轨道自动向左或向右行驶，行驶到相应的限位点后根据指令要求自动返回或停止。安装在移动装置上的摄像头对现场设备和环境进行时时采集，并将采集到的视频信号通过车载无线网桥发送到远程计算机。移动装置具有多种远程控制模式如定时巡视、时时巡视、手动巡视等。当移动装置上锂电池的直流电源低于工作电压下限值时，巡视装置自动返回到充电位进行自动充电。
4、推广应用情况：
智能运动视频控制及其移动设备智能自充电技术的实际应用推广，构建了完整的现场无人自动智能视频巡视群，利用视频自动巡视移动装置取代现场人员对设备的定时巡视，实现实时信息的实景展现，促进了矿山空压机群预警管控系统的构建，为实现多区域空压机系统的互联互通做出了重要贡献，提高了远程监测监管和故障预警诊断效率，提高了空压机系统自动化运行、故障预警预报、预处理的能力。同时移动视频监控装置的应用，降低人力劳动强度，取代了现场巡视人员，取得了明显的经济效益和社会效益，极大地推动了企业的数字化、信息化进程，降低了劳动强度，保障了作业场所的人员安全，提高了生产效率。
参考文献：
1、李建刚;刘延霞;张龙;基于组态王与PLC的空压机监控系统设计[J]; 2011年05期
2、鲍卫宁;何凤有;汤玚;鲍卫娜;无人职守的矿山空压机监控系统设计[J];煤炭工程;2010年02期
3、张大伟;基于PLC的煤矿压风机智能监控系统[J];矿山机械;2015年02期
作者简介：刘明富（1976-），男，山东寿光人，工程师，主要研究方向煤矿机电