在礦山生產系統中，礦山排水系統的重要性不言而喻，將礦井的涌水排到地面，保證井下作業安全生產，是排水系統的主要作用。但就當前實際情況來看，部分礦山企業排水系統依然以人工操作方式為主，無法實現自動化控制。因此，對此項課題進行分析，具有十分重要的意義。

　　1 井下排水系統自動控制的優勢分析

　　1.1 穩定性和可靠性高相比傳統人工操作模式，井下排水系統自動化控制模式通常為三種，分別是遠程控制、自動控制和本地控制，操作人員可根據具體需求，選擇不同的控制模式，在確保水泵安全的基礎上，減輕工作量。比如：操作人員如果發現遠程控制模式被阻斷，可以將控制模式由遠程控制切換為本地控制，保證井下排水的可靠性，并且系統在監測到異常情況后發出報警信號。

　　1.2 有利于成本控制目前，光纖環網通信技術是礦山井下排水系統自動化控制所應用的網絡通信技術，這項技術的應用，有助于信息數據提高傳輸速率，與總線傳輸模式相比，具有傳輸質量高的優勢。再加上 VC.net 編程技術在 PLC 模塊中的應用，使自動化控制操作更加簡單。此外，PLC 模塊還能重復利用和開發系統，有利于增強成本控制的效果[1]。

　　1.3 能夠監測多種技術參數礦山井下排水系統自動化控制的實現，能夠對多種技術參數進行監控，這些參數分別是泵房水艙液位、壓力、流量、電流等。在監控的同時，還能控制異常參數，同時以數據信息匯總為手段，反映和傳輸參數，如果發現異常參數系統會及時報警，最終實現保護排水系統運行穩定性的目的。

　　2 排水自動化系統結構分析

　　某煤礦井所處環境較為復雜，涌水量較大，在查閱資料后得知，在正常情況下，礦井日均涌水量為 1.5 萬 m3 ，但是在特殊情況下，礦井日均涌水量可達 1.96 萬 m3 以上。為確保煤礦開采作業的安全，該煤礦應用了排水自動化系統，系統主要由地面自動控制中心和線路、泵房監控單元、語音報警和視頻監控等部分組成，各部分功能如圖 1 所示。

　　2.1 地面自動化控制中心和線路地面監控中心和線路是井下排水自動化系統的重要組成部分，前者主要是指將監控站設置到控制中心，通過監控站監視和控制泵房設施，這些設施分別是不間斷電源、顯示器和報警設備。而線路的功能為數據傳輸，控制中心會通過線路傳輸各種數據。

　　2.2 泵房監控單元泵房監控單元的組成部分包括監控分站、傳感器和信號采集裝置，在井下控制通信中，主控站屬于核心，起到的作用為傳遞和交互地面控制中心信息，與此同時，還能有效監控分站信息，從而為工作人員掌握系統運行情況，創造有利的條件。考慮到部分中央泵房系統具有控制需求，因此，煤礦企業將微機綜合保護器應用到電控柜之中，相比傳統手動控制系統，自動化系統的控制單元更加豐富，具體表現為各泵房都會設置通信主站，水泵也會設置分站，這種監控主站在作為設備控制單元的同時，還能接收地面控制中心的指令要求，控制水泵設備做出動作。

　　2.3 語音預警在礦山井下排水自動化系統中，語音報警屬于重要的系統功能，其中，地面控制中心和泵房語音報警共同構成了語音預警功能，前者的語音預警范圍遠大于后者，語音預警需要以泵房實際情況作為依據，并對可能會發生的異常情況進行預測，提前制定預警內容[2]。

　　3 礦山井下排水自動化系統的設計和控制方式

　　3.1 礦山井下排水自動化系統的設計主控設備和系統數據是礦山井下排水自動化系統設計的主要內容。首先是主控設備，在查閱資料后得知，分布式結構是自動化系統的主要結構類型，煤礦企業在設計主控設備時，將礦用隔爆可編程主控站和礦用本安型集中控制操作臺設置到泵房之中，最終實現集中控制泵房設備的目標。與此同時，泵房中的全部設備都要設置本安綜合接入網關，同時將工程師站、監控系統和設備設置到地面，通過這種設計，實時展示系統中的各項參數，為系統及時發現故障點，并進行語音預警創造有利的條件，并且，系統還能自動保存記錄，便于后續使用。其次是系統數據，礦山井下排水自動化系統的核心是控制主站，這里所說的主站并非是地上主站，而是井下控制主站，該主站具有實時通信功能，可以通過工業以太網接收工程師站下達的命令，在命令被接收后，即可向工程師站反饋多余數據，同時利用控制平臺將命令發送到主控站，這樣主控站即可依據命令，執行程序流程。在這個流程中所產生的各種信息，還能在集中操作控制平臺中顯示。此外，系統所采用的電源屬于不間斷電源，能夠向系統控制設備穩定供電，保證了系統運行的連續性[3]。

　　3.2 系統控制方式本文所研究的礦山井下排水自動化系統，擁有四種控制方式，分別是就地手動、就地自動、遠程控制和無人值守。就地手動是指工作人員以手動操作為主要控制方式，對泵房設備進行控制。操作人員在借助操作平臺中的按鈕控制設備時，必須將生產需要和設備當前運行狀況作為依據，如果操作不當，就會起到適得其反的作用。就地自動是指操作平臺在發布啟動命令后，水泵各部件會按照預定流程啟動，在發布關閉命令后，這些部件會停止運行。無人值守是指自動化系統會將水倉中的實際水位和用電時間作為依據，控制水泵的啟停。遠程控制是指地面控制中心根據要求，對水泵進行遠程控制，如有需求，可由遠程自動控制切換為遠程人工控制。

　　3.3 系統功能分析礦山井下排水自動化控制系統的功能較為豐富，主要包括故障停泵、自動化控制、參數修改和故障監控。(1)故障停泵。在自動化控制系統運行過程中，如果發現水泵出現故障，計算機會將提前設置好的停泵流程作為依據，自動關閉水泵。對于在檢修工作模式下仍然保持運行狀態的水泵，一旦出現故障，必須做停泵處理，此時，應遵循下述流程進行停泵：首先操作人員需要將管路手動閘閥關閉，避免閥門在開通部位停機，然后在閥門關閉位置符合要求后，使電動機的運行停止。在發現水泵出現故障后，操作人員應及時按下急停按鈕，此時，無須考慮水泵的運行方式。在水泵停機后分析故障成因，并全面檢查水泵，做好維修和檢查記錄。在維修完成后，按下故障復位按鈕，使系統恢復正常運行狀態。(2)自動化控制。自動化控制是系統最重要的功能，是保證礦山井下作業安全的重要方式。在自動化控制系統運行階段，水位信號尤為關鍵。因此，本文所研究的自動化控制系統，將兩套超聲波水位傳感器應用到不同的水倉之中，由 PLC 控制器劃分水量信號，然后形成水位段，在此基礎上，計算單位時間內的水位上升速度，并成為判斷礦井通水量的依據。比如：系統在發現水位告急的緊急情況后，會自動開啟多臺水泵，提高排水效率，確保井下排水的高效進行，使井下作業更加安全。該系統還能準確檢測礦井下的電流值，并對負荷率進行計算，然后依據負荷率計算結果和通水量，控制水泵的啟停，從而實現成本控制的目的。(3)系統參數修改。操作人員可利用面板鍵盤，對系統參數進行現場修改，同時，還能統計水泵運行時間和電能損耗，有助于工作人員掌握水泵當前的運行狀態。(4)故障監控。由于所處工作環境較為復雜，水泵在運行過程中容易出現振動和其他故障，而自動化控制系統可以對水泵振動和故障進行實時監控，并發出警報，提示操作人員及時處理故障，同時，工控機和觸摸屏會同步顯示故障信息。

　　4 結論

　　綜上所述，礦山井下排水系統自動化控制與傳統控制方式相比，擁有更高的可靠性，成為目前應用范圍最廣泛的控制系統。其應用有助于促進礦山井下作業朝智能化和信息化的方向發展。煤礦企業應該高度重視自動控制系統的優化和完善，以實現預期的發展目標。

　　參考文獻

　　[1] 劉輝，謝春華.智能化自動化控制技術在煤礦井下主排水系統中的應用分析[J].內蒙古煤炭經濟，2019(17)：194.

　　[2] 鮮林.自動化控制技術在礦山井下排水系統中的應用[J].自動化應用，2019(2)：17-19.

　　[3] 路染妮.礦山井下排水系統自動化控制設計[J].中國錳業，2017，35 (1)：152-153，160.

　　《礦山井下排水系統自動化控制分析》來源：《低碳世界》，作者：李國安