智能矿山（共3篇）
智能矿山 篇1
摘要：本文首先介绍电网监控系统建设的重要性, 针对原有的供电系统存在的不足, 提出了新型微机监控系统的方案, 对电网监控系统的各个组成部分和功能进行了介绍, 智能电网监控系统的投入运行, 极大地提高了供配电系统的可靠性、安全性和自动化水平。
关键词：电网,智能监控,保护器
随着计算机控制技术与通信技术的发展, 电网智能监控系统逐步发展成熟, 使操作人员能够远程实时了解与查询现场安全监测监控信息, 对设备进行控制, 智能电网监控系统已经成为安全、高效生产的有力保障。
1 智能电网监控系统组成
万年矿洗煤厂共有变电所共5个, 主要为原煤储、装、运, 重介洗煤、跳汰洗煤及配套设备的供电, 由于洗煤厂原有配电柜在建厂初期投入运行, 保护装置和电力监测仪表都比较落后, 已经不能满足数字化矿山的要求, 经过更新配电设备后, 具备安装电网监控系统的硬件基础。根据建设数字化矿山的要求, 需要对电动机和配电线路进行电力监控, 以保证用电的安全、高效, 减轻工作人员的劳动强度。
采用的Acrel-3000型低压智能配电监控系统, 可以对变配电系统进行数据采集和集中监控。对配电系统断路器、监测仪表等设备进行组网, 将分散的现场设备连接起来集中管理。
微机电网监控系统对高压开关柜、低压开关柜、电动机、电力变压器等的工作状态进行监控。通过实时记录电压、电流、功率、频率和电流开关状态等各项参数实现监测, 当参数值超出允许的范围时便产生预警、报警, 并对相关设备进行控制。
Acrel-3000配电监控系统主要由集中式现场监控层、通信网络层、系统管理层三部分组成 (如图1) 。
现场监控层:分别配置在各低压配电柜内的PD760Z-ZS9网络电力仪表、ARD-3型电机综合保护器以及高压开关柜ZB T-11微机综保装置、变压器温控器、通讯模块等。负责采集电力现场的各类数据和信息状态, 发送给通讯间隔层, 同时也作为执行单元, 执行通讯间隔层下发的各类指令。
通信网络层包括:现场总线通信网络和以太网通信网络这两部分。是现场监控层中设备与监控计算机或设备之间进行通信的通信网络, 常见有RS485通信接口, 支持Modbus-RTU协议的现场总线;后者是现场总线与监控计算机进行通信的通信网络, 主要设备有串口服务器和以太网交换机等设备。负责采集各类装置的数据、参数, 进行处理后集中打包传输到主站层, 同时作为中转单元, 接受主站层下发的指令, 转发给现场设备层各类装置。
系统管理层包括:位于集控室内的上位机及其外围设备、网络通信设备等。负责将通讯间隔层上传的数据解包, 进行集中管理和分析, 执行相关操作, 负责变配电系统的整体监控。智能电力监控系统提供专用的通讯功能模块, 通过专用的以太网硬件通讯接口, 以OPC方式向矿调度室传送信息。
2 电网监控系统功能
(1) 精确的过流值和时间保护, 能有效解决威胁供电安全的过流、接地、电压波动造成的越级跳闸。
(2) 实现系统的遥控、遥信、遥测、实时监测、故障录波及分析、确定故障位置等功能。
(3) 系统能够与开关综合保护器保护配合, 完成综合保护器的各项保护功能, 保证系统不出现保护越级跳闸、不出现因电压闪动而引起的全所失压跳闸现象, 并具有过载、短路、断相、漏电、绝缘监视等综合保护功能。可以远方修改分散继电保护装置的定值、控制字;以及调整各种仪表的工作状态。
(4) 实现供电系统电力参数在线监测、运行记录、超限报警。系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能, 包括事件发生的时间位置, 当前值班人员事件是否确认等信息, 对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能, 同时自动对运动设备发送控制指令或提示值班人员迅速排除故障。
(5) 实现各变电所主要供电线路的远控操作。通过计算机屏幕选择相应的站号, 开关号, 合/分闸等信息, 并在屏幕上将选择的开关状态反馈出来, 确认后执行, 实时记录操作时间、类型合开关号等。
(6) 实现电量远程抄录、峰谷分时计量、电量分类统计分析及电量自动化考核。通过计算机实时对系统电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、超限报警、频率进行不断地采集、分析、处理、记录、显示曲线, 棒图, 自动生成报表。
(7) 实现供电系统供电状态和数据、曲线实时模拟显示。
3 结语
AC REL-3000型变配电监控系统是经过现场运行良好, 系统通讯线接点少, 画面显示直观, 及时反应现场设备的运行状况, 同时系统操作简单, 方便用户使用, 系统可靠、安全、稳定, 并降低了设备运行成本, 提高配电自动化质量。
参考文献
[1]张永健.电网监控与调度自动化[M].北京:中国电力出版社, 2004.
[2]安科瑞.Acrel-3000V6.0使用说明书[J], 2008.
智能矿山 篇2
就现有的状况而言, 我国目前大型矿山运用的运输系统还是传统的电阻式的调速电机车, 这种运输方式虽然在一定的程度上降低了劳动力度, 但是其自身却具有线路长、岔道多, 且接头处的电阻大等缺陷问题, 导致在运输的过程中电压的波动幅度太大, 运输车启停的次数太多, 增加了企业的生产成本。为了能够更好地解决这一问题切实的降低企业能耗, 缩小成本支出, 我们正在积极地进行研发智能变流调速运输系统, 以便投入到生产的一线, 解决现在矿山运输难的问题。所谓的智能变流调速系统主要是针对传统的电阻系统而言的, 可以使矿山运输车根据实际的路况及运输的过程进行智能的调速, 以便有效提高运输效率。目前研发的智能变流调速系统主要是由以下几个方面组成的:
(1) 司机控制器。这是系统的重要操作系统, 在实际的运输的过程中, 司机通过对实际的观察进行实际的操作, 并向中心系统传输信号指令, 以便智能系统能够及时地对操作过程进行调整, 从而有效提高运输的安全与效率。
(2) 微机板。这是系统的核心部分, 外界的指令信号通过微机板进行汇集, 微机处理器经过分析处理后再向不同的系统进行数据输出, 这样就可以使运输车按照实际的情况具体的进行调整。同时微机板也是整个运输车的核心技术, 没有微机板就不能进行有效的数据输入与输出。
(3) IGBT模块。这一系统的主要功能是根据微机板发出的信息指令进行电压调控, 从而有效的牵动电动机进行工作, 保证运输车平稳有效的运行。这样就可以使运输车一直以实际可行的电压数进行工作, 避免传统的电压波动大的问题的发生。
(4) 同时系统还包括了主接触器、牵引电动机、制动电阻及传感元件等其他重要的组成部分, 通过互相的作用于配合, 使智能变流调速系统的电动车更加有效的运行, 极大地提高运输效率, 降低企业的成本支出。
2 智能变流调速系统的工作原理
智能变流调速系统的工作主要是通过操作控制司机控制器的来实现了对整个电机运输车的启动、调速、换向、制动以及电源的通断的控制, 同时通过智能微机板的自我调控开技术的分析处理实际遇到的情况, 输出正确的指令信号, 以指挥矿山运输车进行运行。总的来说, 其工作的原理主要可以分为牵引控制、制动控制这两个方面。
2.1 牵引控制工作原理
牵引控制工作主要是实现运输车的前进与倒退功能, 它的工作原理主要表现为:首先是将司机控制器这一实际操作系统放置到前进或者是倒退的功能项上, 然后将牵引工具处于准备的状态上、微机板处于初始工作的状态, 这样当直流的主控器闭合了后, 主回路也就接通了。此时再把牵引工具置于到牵引的位置后, 微机板就自动进入到了牵引的工作状态之中, 通过顺时针的转动手柄, 位移传感器就开始向微机板输出控制信号, 经过微机板的分析处理后再向电子的开关驱动板输出控制信号, 这样电机车就可以开始运作了。一般来讲, 电压越高, 电机车的牵引力就会越大, 从而运行的速度也会越快。在智能交流调速系统中的牵引工作之中, 系统还有一个巨大的优势就是电流的互感器与电压的互感器对主线回路的电流、电压及电动机的反电动势具有动态的检测功能, 这样就可以即时的将采集到的电流电压信号反馈给微机板, 然后微机板通过数据分析就可以对电动机进行有效的保护。
2.2 制动控制工作原理
制动控制主要是当电机车需要进行停车的时候使用, 它的工作原理主要表现为:首先转动制动工具到制动的位置上, 然后微机板就可以进入到了制动的工作状态之中, 同时我们还需要通过司机控制器操作柄来切断电机车的电源, 这样电机车的反电势通过续流管和电子开关就可以开始对接入的制动电阻进行制动操作了。此时再逆时针的转动制动手柄, 位移传感器就开始向微机板输出制动信号, 经过微机板的分析处理后再向电子的开关驱动板输出控制信号, 这样电机车就成功的制动了。一般来说, 电压越高, 电机车的制动力就会越大, 从而制动的速度与效率也会越高。
3 智能变流调速系统在矿山运输方面的重要作用
智能变流调速系统作为现代智能化运输的一个重要技术支撑, 其发展的水平与好坏也会严重影响矿山运输工作的发展。
3.1 是改进矿山运输的基础
随着人们生活观念的转变和科学技术的发展, 现矿山运输中对于智能变流调速系统的应用越来越广泛, 传统的电阻式的调速电机车已不再符合人们的需求, 需求庞大、功能齐全的智能变流调速系统电机车为了矿山运输的首要选择, 要想使智能变流调速系统能够正常稳定的运行, 我们就必须要保证其涉及的多项技术都能够安全达标, 智能变流调速系统可以说是矿山运输系统完善的重要基础支持。
3.2 可以提高矿山运输安全功能
在智能变流调速系统之中, 安全防范的措施相对于传统的电阻式的调速电机车而言有了很大的改进, 多个子系统相互之间是互相联系相互协调, 提高了安全防范系统的可靠性与严密性, 更好的提高了矿山运输的安全。
3.3 可以节省企业生产成本, 提高企业效率
智能交流调速系统的电机车在一个空车进、重车出的循环之中相对于传统的电阻式的调速电机车来比较可以节省31.3%的电量, 这就可以降低矿车运输的能耗量, 从而减少企业在这方面的资金支出, 提高运输的相对效率, 增加企业的资金利用率。
3.4 节省维修时间
在智能的变速调速装置之中, 我们可以根据矿山运输的实际情况进行有针对性的调控设计, 对于不同的系统我们也可以通过接线或是设置参数来实现系统之间的协调运作, 这样就可以降低智能变流调速系统的电机车调试与维修的复杂度, 提高维修的效率, 从而节省了矿山运输车的维修时间。
4 加强智能变流调速系统在智能变频调速系统中的应用的有效措施
智能变频调速系统作为现代智能变频调速系统发展的一个重要的方向, 随着社会的发展其利用效率越来越高, 为了能够在实际运输生产之中切实的加强智能变频调速系统的发展, 我们必须要做好智能变频调速系统的保障工作, 不断提高其涉及的各项技术水平, 满足智能变频调速系统发展进步的需求, 不断提高矿山运输的效率, 降低企业的生产成本。
4.1 经济方面的注意事项
在智能变流调速系统设计的过程中对于经济效益要进行充分的考量, 矿山运输电机的经济实用性是其选择的重要依据, 我们在实际的工作中, 一定要尽可能地选择经济性价比高、合乎智能矿山运输电机系统趋势高的变流调速设计方案, 保证所有的矿山运输电机都是安全可靠且经济实惠的, 从而降低企业成本, 保障矿山生产的经济效益。
4.2 设计方面的注意事项
我们在矿山运输车的设计过程中一定要充分考虑智能变流调速系统的设计方案, 要按照脚踏实地、实事求是的原则进行实际的设计, 切不可盲目追求不切实际的目标。若是我们在设计的过程中强行的追求不切实际的设备功能及先进性要求, 不仅会给企业的资本带来巨大的难题, 而且还会使设计脱离现状的要求, 从而增加了工程的难度。因此我们在进行智能变流调速系统的过程中一定要遵循项目的实际要求, 选择合适的设备、系统及技术, 有效的保障矿山运输车的工作质量。
4.3 人才保障方面的注意事项
创建专业的运输团队, 提供技术人员的技能水平和业务素质。现在矿山作业中的一个重要的弊端就是技术人员参差不齐, 业务水平有高有低, 不能够满足矿业发展的要求。因此当前加强矿山运输完善的一个重要举措是就是加强专业人员的培养, 创建专业的运输团队, 实现技术化、科技化运输, 从而从根本上解决人员弊端问题。
4.4 技术操作方面的注意事项
严格按照智能变流调速系统电机车的操作规范, 全面落实操作的流程, 以保证运输进度稳定有序。在矿车运输的过程中, 对于智能变流调速系统电机车的操作规范和作业流程, 我们必须要全面的掌握, 不可有一丝的疏忽, 如在制动控制的操作之中, 制动柄必须要达到准确的位置之后才能进行操作, 我们在实际的操作之中就必须掌握好这一规范要求, 以有效的调高制动的速度, 保证工作效率与安全。
5 结语
经过多年的研究与改造, 现在的智能变流调速系统得到了进一步的完善, 矿山运输系统的现状也得到了大大的改进, 为了在以后的工作中进一步的提高智能变流调速系统的应用, 促进矿山运输系统更加的发展完善, 我们必须对其进行研究, 加大研究投入力度, 从而提高矿山运输系统的工作效率, 提高企业的效益, 降低企业成本支出。
参考文献
[1]郭丽梅, 郑贵翔.智能变流调速系统在矿山运输系统中的应用[J].有色冶金节能, 2011, 02:45-48.
[2]卫俊乐, 等.智能变流调速在井下14t电机车控制系统中的应用[J].电世界, 2013, 06:22-23.
智能矿山 篇3
矿山数字化的目的是利用信息技术和自动控制理论实现矿山生产自动和安全监控自动。矿山自动化和数字化可以减少井下操作人员数量, 降低人工成本, 实现智能化开采。另外通过对信息的实时采集和诊断分析, 实现监测监控预警和应急救援。
1 矿山信息化与智慧化特点
矿井下的特殊环境直接影响着矿山信息化和智慧化的应用, 想更好地实现矿山智慧化, 需要从井下的实际工作环境和特殊要求出发, 研究整个智能化系统。下面根据监控设备应满足的要求进行说明:a) 矿井下有可燃性气体和矿尘, 用于井下监测的电气设备需要防爆, 使用的监控和监视设备应保证自身安全, 通讯电缆上传输的信号必须是本安信号, 选择无线通信设备的功率应尽量小, 防止引爆电雷管等[1];b) 在井下狭小的空间中, 大量机电设备如大功率变压器、电机车、大功率水泵、皮带电机、采掘机械和通风设备同时工作, 不断启停都会产生严重的电磁干扰, 影响通信和监控设备正常使用;c) 随着采掘深度和长度不断变化, 定点的监测已经无法适应井下开采技术的要求, 需要采用移动的监控终端和通讯终端来满足井下工作场所分散和作业距离远的需要;d) 当井下发生爆炸、顶板塌落事故时, 会对监测设备和电缆造成损坏, 因此, 井下安全监测系统应具备抗灾应变能力, 将事故现场的实际情况反馈到应急指挥中心, 使指挥中心更快掌握现场状况, 采取相应应急救援措施, 减少事故造成的影响;e) 井下空气潮湿, 淋水现象到处可见, 监测监控和通信设备的外壳应具备防水、防潮和抗腐蚀的能力, 设备防护等级应达到IP67。
2 矿山信息化与智慧化的总体要求
矿山信息化和智慧应满足以下要求:a) 减少井下作业人员人数, 降低人员伤亡事故的发生机率, 达到安全高效生产的目的。通过对井下信息采集, 地面远程控制, 实现井下通风、排水、供电自动化和井下环境自动监测和预警;b) 监测和通讯系统的设计要按照“适用、可靠、便于维护、易于扩展”的原则进行设计;c) 监测设备应具备统一的信息传输方式, 便于系统扩展和信息管理规范化;d) 系统应具备远程控制和远程调度功能, 实现信息远程交互和设备远程控制[2];e) 监控系统中应设计成为需要融合视频监控技术、语音通信技术、传感器技术为一体的综合的数据信息交互平台;f) 系统具备有线传输和无线传输两种方式, 根据不同的应用场合发挥各自的优势, 无线设备接入点选择WIFI、ZIGBEE、4G技术;对于固定点的设备采用CAN总线、485总线、网络通讯进行传输;g) 矿井调度通信系统中使用的电缆必须为专用电缆, 视频监控电缆和供电必须尽量与其它监控电缆和供电分开, 保证视频信号传输稳定不受干扰, 确保视频监控实时远程传输;h) 系统中设备电源在规定的电压波动范围内波动时, 系统应能够正常工作, 系统的抗电磁干扰能力和技术指标应符合国标要求。
3 矿山信息化与智慧化的实现
矿山信息化和智慧化是利用各种传感技术、信息传输和处理技术, 实现状态监控和自动化控制。通过使用信息管理技术和采矿、挖掘技术结合, 构建矿山中人与物的相联网络, 将独立的系统整合为一个整体, 通过高度集成化的软件管理平台, 进行运行状态显示、超限预警、远程控制等功能, 实现矿山整体监测和控制的可视化和数字化。
下面以赵庄二号井综合自动化集中控制系统为例, 对矿山监测系统组成进行说明, 系统由集控室将中央泵房、主井提升机房、副井提升机房、主扇机房及井下供电电网的控制系统进行集中, 通过光纤和交换机进行信息交互通讯等几部分组成。系统拓扑结构见图1所示。
3.1 供电电网电气设备监测和控制系统
矿山供电电网电气设备在运行中受到电、热环境等各种因素的作用, 其性能逐渐老化, 导致故障。对电气设备的运行和监控也是矿山信息化和智慧化的重要组成部分。电气设备监控由以下部分构成:传感器输入部分、数据采集部分和数据处理部分、控制输出部分、信息远程传送部分和故障诊断部分等五部分。通过各个部分协调工作实现对电气设备运行参数的测量和输出控制, 同时将实时监测数据发送到调度中心。
3.2 井下安全监测系统
井下安全监测系统由管理层、控制层和终端设备组成。管理层通过井上局域网构建实现;控制层采用以太网实现数据传输, 对在网设备实现实时远程控制;终端设备层由终端采集系统组成, 采用工业总线进行通讯, 确保系统实时性和可靠性。井下安全监测系统实现功能是井下环境监测、井下人员定位及调度、井下视频监控、井下广播系统、井下电话通讯。
3.3 井下主排水自动控制系统
井下主排水自动控制系统主要包含自动注水、闸阀操纵、水位自动监控、参数传输、故障保护及电动机的自动控制环节等。通过软件对水泵启停次数、运行时间长短和管路流量等参数自动记录并累计, 系统根据这些运行参数按顺序自动启停水泵和管路, 实现主排水自动控制。主排水自动控制系统实现对井下水泵的控制, 减少了人工投入、降低了运行成本, 实现对水泵运行状态、运行过程的远程自动监控与操作。
3.4地面主扇主副提升及压风等大型设备综合自动化监控系统
a) 地面主扇风机监控。将主扇机房的风机综合自动化控制系统接入工业网络, 实现对地面主扇风机参数的检测, 将风机运行画面图像及数据发送给调度中心的工作人员, 实现主扇通风系统实时监控与远程控制;b) 主副提升设备监控。将主副提升综合自动化控制系统接入到工业以太网络, 控制器实现主副井绞车的运行状态检测和运行电气参数的测量, 将设备运行状态和设备运行参数通过以太网传送到调度中心;c) 压风设备监控。将压风机自动控制系统接入到以太网, 控制器实现检测压风设备工作状态、电机电流、电机保护信号等参数, 并能根据参数的变化, 实现自动控制。
3.5 后台监控软件
后台监控系统是数据采集、处理、存储、安全监视、画面显示及拷贝与操作的主要人机界面, 用于图形及报表显示及打印、事件报警及记录、状态显示和查询、设备状态和参数的查询, 操作指导、操作控制命令的解释和下达, 时钟校正等。后台界面如图2所示。
4 矿山信息化与智能化关键技术
4.1 矿井通讯技术
随着通信技术发展, 井下通讯技术也日益成熟, 可以根据井下通讯的不同需求选择适合的通讯技术。
a) 矿井主干网络。主要干网络需要实现高速、大数据量的交互, 因此应选用千兆以太网光纤网络;b) 矿井移动设备。选择Wi Fi、Zig Bee、3G、4G等技术;c) 有线接入。可选择CAN、485、10/100M网络等现场总线;d) 矿井图像监视。可选择WIFI、4G等技术;e) 矿井语音移动通信。4G、WIFI、3G、无线网桥等技术;f) 井下目标精确定位。选用RFID、Zig Bee和WIFI等技术。
4.2 智能开采技术
智能开采技术包括智能感知系统、智能联动控制系统、执行系统。智能开采技术是以计算机为系统控制核心, 以工作面的环境视频推送、设备感知为基础, 以煤流系统负荷为决策依据实现联动控制, 达到开采的可视化、智能化的目的。
5 结语
在对矿山信息化与智慧化特点和介绍的基础上, 对矿山数字化的几个方面的典型系统应用进行说明, 详细阐述了矿山信息化和智慧化的系统实现方式, 最后对矿山信息化和智能化关键技术的应用进行简要说明。矿山信息化与智慧化是结合了多门学科的综合课题, 要达到高度的信息化和智能控制还需要长期研究, 它与现代通讯技术发展和传感器技术发展有密切联系, 需要在以后工作中不断学习和研究。
摘要：随着经济的发展和科技水平提高, 信息技术正向矿山行业不断渗透, 信息技术在当前矿山管理中的地质勘探、生产监管和安全监控等方面得到了越来越广泛的应用。详细介绍了矿山信息化和智能化的特点和总体要求, 提出矿山信息化和智能化的关键技术, 以期为相关工作提供借鉴。
关键词：信息化,智能化,无线通讯
参考文献
[1]张茂贤, 赵其祥.信息化在矿山管理中的应用分析[J].中国矿业, 2003 (11) :1-2.