北岭煤业公司主通风机监控联网系统改造

北岭煤业公司主通风机 监控联网系统改造

任 青

山西中煤平朔 北岭煤业有限 公司， 山西 朔州 036002

摘要：通过建立煤矿重大设备监控联网系统，利用工业以太网环网，将重大设备监控系统接入本矿工业以太环网中，最终在矿井综合自动化平台对主通风机等重大设备状态信息远程集中浏览与故障智能定量诊断分析，为设备日常工作管理提供准确、可靠的依据，可以有效降低设备故障率，延长设备使用寿命。

关键词：煤矿主通风机；监控联网系统；设备运行；

1 系统现状

北岭煤业公司主通风系统由2台FBCDZNo30/2x450型防爆抽出式对旋轴流通风机组成，分别为一号风机和二号风机，一台工作，一台备用。每台通风机可实现就地控制台单机手动启动，停止，主控制器具有485通讯接口；并可以将检测到的电流电压等数据传输到工控机显示屏，实时显示主通风机电机电压、电流、频率等参数，无法实现远程集中操控及数据采集。

2 具体改造方案

2.1 系统硬件设计

目前煤矿已有一个中心调度室，配备一套监视器显示墙。安装有安全监控系统、人员定位系统、视频监控系统，每个系统配备有监控主机、操作台、网络设备及其配套设备。现机房设计有机房防雷和UPS电源，UPS电源能满足使用。本次监控联网系统改造需要配置的设备主要包括：地面中心数据服务器、矿用本安型采集控制器、矿用本安型信号采集器、矿用本安型传感器、隔爆兼本质安全型电源、电缆、光缆等。该系统支持矿井压风机无人值守系统的监测数据接入，矿井建设压风机无人值守系统后，数据可接入本系统。

本次改造主要安装如下设备：

矿用本安型采集控制器，该控制器采用CPCI插拔式的布局风格，具有易用性、抗震性、通风性等有点，支持Android操作系统与linux系统，采用7寸高分辨率液晶屏，分辨率达到1024*600，IPS材质。方便人机交互，机壳集成金属键盘输入，配置红外输入，并能兼容大部分红外遥控的输入。

矿用隔爆兼本安型稳压，断电后该备用电源应能保证信号采集器连续运行。

矿用本安型信号采集器，该采集器可以采集4路模拟信号，1路频率信号。2路开关量信号，而且具有2路485通讯功能，2路开关量输出功能基本可以满足主通风机重要参数的采集。

矿用本安型振动传感器（速度），将该传感器安装到电机上，用于测量、显示和分析设备振动速度，对煤矿重大设备进行振动分析、在线监测和故障诊断。

矿用本安型振动传感器（加速度)，该传感器配套电机装备振动传感器，用于测量、显示和分析设备振动加速度，对煤矿重大设备进行振动分析、在线监测和故障诊断。

2.2 系统软件设计

系统软件功能主要包括：在线监测、故障分析诊断、实时报警、历史数据存储与利用、历史数据可视化、运行工作全程追踪、台账记录以及重大设备检修、强检、注油、安标管理等。

(1) 服务器

工业级服务器，适用于煤矿、化工、焦化等严酷性环境的工业企业。具备稳定性、可靠性、兼容性等突出特点。工业服务器是工业应用信息系统的重要组成部分，具有高性能、强扩展、高可靠、工业级防护等特性，同时具备高速的处理能力、传输速率和更好的环境适应性。无论是工业数据采集、工业安防监控、企业级数据中间建设都提供了灵活可靠的配置选择，并实现异地备份。

采用2U工业服务器E3-1246V3，配备3.5GHz /32G内存4块，1T硬盘最大可扩展至8块/Raid 0,1，2个千兆网口，2个COM口，550W冗余电源，系统运行环境内置虚拟化平台软件，提供正版操作系统。

该服务器主要包括Sip服务器、组态软件、网络安全在线监测、重大设备监测联网系统等。

3 功能实现

软件功能主要包括：在线监测、故障分析诊断、实时报警、历史数据存储与利用、历史数据可视化、运行工作全程追踪、台账记录以及重大设备检修、强检、注油、安标管理等功能模块。

3.1 在线监测功能

系统实时显示主通风机监控系统的运行状态，采集主通风机在线监测系统的数据，主要包括风压、风速、风量、振动、电机电流、转速及功率、电机定子绕组温度、轴承温度等数据。

3.2 故障诊断

独特的故障定量分析和智能诊断功能，利用先进的信号识别与表征技术，内嵌故障特征提取技术以及故障定量与智能诊断算法，定量诊断故障损伤部位与严重程度，将振动监测信息智能地转化为预测性机械状态报警，克服传统故障诊断对专业技术人员的过分依赖。

以时间段和传感器为条件，可以查询到此时间段内的所有采样时间，然后点击采样时间在右边展示出该时间下的时域波形数据。

以时间段和传感器为条件，可以查询到该传感器在此时间段内的所有诊断记录，且可对设备的各测点历史数据进行查询（最多可查3天内的数据），用表格和曲线表示。

3.3 告警管理

煤矿重大设备监控联网系统对设备运行工作中设备信息、维修、检修、强检、安标、在线实时监测等全程追踪，当出现异常时立马显示实时告警信息。通过历史告警模块可以查询任意时间段内容某台大型设备的所有告警信息并可以通过一键生成统计出告警报表。

a、实时告警

以列表的形式，实时显示告警信息，对即将到期、逾期检修计划进行告警提示，并支持详情查询，点击操作中的处理按钮，可以进行告警处理，需填写处理时间、处理人员、处理方法。

b、历史告警

系统对全部告警信息进行存储，并支持按时间、类型等分类形式进行告警历史记录查询。

c、告警报表

查询后以报表的形式展示查询范围内的告警信息。

3.4 数据采集功能

煤矿重大设备监控联网系统平台通过Modbus、OPC、OPC UA等多种驱动协议进行通讯。在采集层数据处理过程中，使用了先进的数据集成方式，提供卓越的连通性，可以通过多种方式连接到各重大设备在线监测子系统。用户可以轻松地从各系统获得信息，并且都可以被存储进行报告和分析。

煤矿重大设备监控联网系统可以无缝地集成各种关系数据库，例如Microsoft SQL Server 2005/2008、MySQL、Oracle 等。归档也可以轻松实现，实时数据库有独特的自主归档技术，可以通过例程或者事件触发方式进行数据归档、释放磁盘空间、备份和恢复长期存储文件。通过封装成熟的ODBC、OLEDB、Oracle等多种接口与关系数据库进行数据的读取。

3.5 数据存储功能

煤矿重大设备监控联网系统平台按100个测点1天24小时不间断存储数据量为2.5MB；煤矿测点数量按5000点计算，一年存储数据量为：5000/100*2.5*365=45625MB 即：44.6GB。为确保数据安全可靠，数据存储时间不低于10年，配置2U工业服务器E3-1246V3，内置虚拟化平台软件，预置集成平台环境。采用先进的虚拟化技术实现数据备份，大大提升硬件的使用效率，降低成本。

4 结语

通过该系统的研究与改造，实现对北岭煤业主通风机的主要运行参数集中监测，能实时反映设备的实际运转状况，保证设备的稳定可靠性运行。该系统安全可靠、抗干扰性能好，有利于设备的集中监控管理与就地维修，并真正能起到技术管理上水平，减员增效的作用。

参考文献：

[1] 原长东；徐志强.煤矿重大设备监控联网系统技术方案研究[J].资源信息与工程,2019,34(04):68-70.

[2] 于坤.煤矿安全监测监控系统在井下的应用[J].矿业装备,2021,(06):180-181.

[3] 马红梅 薛伟宁 彭程.煤矿电工学 与安全检测监控系统[M].中国矿业大学出版社,2021.7.