1、安全监测监控课程设计安全监测监控课程设计 1 课程设计的要求与目的课程设计的要求与目的 1.1 课程设计的目的课程设计的目的 随着煤炭行业的发展， 企业不断建设与改建大型矿井，矿井井底水抽 放到地面上处理也越来越不容易。无论从资源利用，经济效益还是环 境方面考虑煤矿的排水问题，对于矿井排水的二次利用是非常重要 的。所以针对这一问题利用传感器技术、 PLC 控制技术、 计算机视频 监控技术，实现煤矿抽水的自动化，自动启动水泵进行抽水。当水位 下降到安全值以下时，自动关闭水泵，实现水位和流量的实时监控。 设计矿井排水进行制浆是提高煤矿效益，安全生产，降低损失，保护 环境的最好选择。 1.2 课程设
2、计的要求课程设计的要求 设计一个矿井抽水系统，利用设计的传感器，控制器，执行器可以对 输水管道的水流量进行实时检测监控并且能控制水流量为指定值， 形 成一个自动恒温控制系统，采用电动调节阀进行控制，将矿井井下水 抽放到蓄水池， 利用蓄水池的矿井水进行制浆， 用于井下灭火和充填。 结合具体的煤矿相关标准按照 煤矿安全规程主要排水设备应符合 下列要求： （1）水泵。合理的选择水泵型号类型，必须有工作和备用检修的水 泵。工作水泵应能在 20 小时内排出矿井 24 小时的正常涌水量。备 用水泵应具备大于工作水泵 70%的排水能力。 （2）水管。必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工 作水泵在
3、 20 小时内排出矿井的正常涌水量。工作和备用水管的总能 力应能配合工作和备用水泵在 20 小时内排出矿井 24 小时内最大的 涌水量。 （3）配电设备。应同工作及备用水泵相适应，并能够同时开动工作 和备用水泵。 2 2 系统结构设计系统结构设计 2.12.1 控制方案控制方案 煤矿矿井抽水自动控制系统是根据煤矿矿井的实际情况， 以使设备在 无人干涉的情况下自动运行和自我诊断的一套系统。 通过工业计算机 的决策控制， 对设备的运行状态、 运行过程进行自动检测、 自动控制， 利用水位测量计，传感器采集，记录的相关数据传送到地面中枢电脑 控制室对其进行分析， 对照煤矿排水标准以及煤矿灌浆设计需求的
4、供 水排水量，将信息处理后通过对控制器传递模拟信号，进一步对执行 器传递模拟信号来控制管道的输水情况。 设备列表如下： 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 设 备 名 称 水管 流量 计 传感 器 水泵 自动 控阀 门制 计算 机控 制主 机 视主 机频 监控 液位计 作 用 及 相 互 关 系 连接 水泵 输送 水 监测 水流 量反 馈给 主机 与管 道连 接监 测， 安装 在井 下 连接 水管 抽水 执行 计算 机传 递信 号控 制水 流 分析 传感 器信 息 根据 监控 数据 自动 成像 连接管 路监测 水位 表 1 排水系统设备表 2.22.2 系统结构系统结构 系统结构简图如下；
5、系统结构简图如下； 设计统主要在 PCL 监控机为工作核心在排水的过程中进行水泵，管 路流量的检测，压力检测，温度检测，真空度检测以及系统的电压检 测，水位监测，工作状况检测监控。 系统由 PLC（可编程逻辑控制器） 、触摸屏、检测部分（模拟量和 开关量采集）和执行部分等组成，其硬件结构如图 1 所示。 模模 拟拟 量量 输输 入入 模模 块块 数数 字字 量量 输输 出出 模模 块块 真空泵球阀真空泵球阀 到位信号到位信号 声光报警声光报警 1#高压柜高压柜 综保单元综保单元 RS 485 数数 字字 量量 输输 入入 模模 块块 1#远程扩展模块远程扩展模块 数字量输入模块数字量输入模块数
6、字量输出模块数字量输出模块 真空泵控制真空泵控制 模拟量输入模块模拟量输入模块 温温 度度 巡巡 检检 仪仪 球球 阀阀 到到 位位 信信 号号 闸闸 阀阀 到到 位位 信信 号号 就就 地地 控控 制制 命命 令令 流流 量量 传传 感感 器器 压压 力力 传传 感感 器器 负负 压压 传传 感感 器器 球球 阀阀 控控 制制 电电 动动 闸闸 阀阀 控控 制制 水水 泵泵 高高 压压 柜柜 控控 制制 RS 485 PROFIBUS- DP 触摸屏触摸屏 声声 光光 报报 警警 主主 C P U 模模 块块 4 4# #远程扩展模块远程扩展模块 水位传感器水位传感器 4 4# #高压柜高压柜 综保单元综保单元 图 1 排水控制系统图 井下排水系统一般采用离心式水泵， 一些小型煤矿或浅水井临时排水 系统也采用潜水泵。 离心式水泵排水系统主要由离心式水泵、 电动机、 起动设备、仪表、管路及管路附件等组成。 滤水器和底阀 滤水器安装在吸水管的下端，插入吸水井下面，不得低于 O.5m 。其 作用是防止井底沉积的煤泥和杂物吸入泵内， 导致水泵被堵塞或被磨 损。在滤水器内装
