智能监控终端在通风机监控系统的应用 - 煤矿现代化视频监测监控技术研究与应用

　　4、智能监控终端在通风机监控系统的应用

　　矿井通风机是对矿山井下送风的重要设备，通风机的工作状态关系到对矿井送风的质量。兖州矿业（集团）公司机械制修厂研制出一种由ST-JK06系列智能监控终端组成的矿井通风机监控系统，可以对通风机的工作状态进行监视，并且根据气压、危险气体含量、温度与湿度等现场环境实际情况有效地控制通风机的送风量，既能够满足现场对空气的要求，又可以避免过量送风，降低了能源的消耗，同时也为安全生产提供了可靠的保证。

　　ST-JK06系列智能监控终端不但能够对工作现场的危险气体以及风速、风压、温度与湿度等物理参数进行数据采集，而且能够对动力（通风机）的供电电压、电流、频率和功率等电参数进行数据采集，并且由该终端向监控中心发送信息，进而实现在监控中心对现场进行监视的目的；由监控中心向智能监控终端发送控制指令，就可以对通风机进行有效控制。该终端以采样原理作为理论依据，采用高性能嵌入式系统ARM，综合运用DSP技术、现场总线技术、自动控制技术、高速数据采集技术和贴片安装工艺等一系列先进的技术与工艺，实现了各种交、直流电量参数的实时采集、线性交换、计算和分析；同时，该终端具有模拟量输入/输出、开关量输入/输出、键盘输入/液晶显示等功能。

　　鉴于电动机的运行状况进行实时监控已经成为多数用户对设备的技术要求，ST-JK06系列智能监控终端可以完成对电动机工作电流、电压、功率和电度等参量的检测，能够及时地发现电动机运行的故障，防止电动机烧毁。此外，该系统不仅可以对单台通风机进行监控，还可以利用ST-JK06系列智能监控终端构成大的监控网络，通过有线通信和GPRS/CDMA无线通信的方式对多台通风机实现监控。

　　5、煤矿风井通风机监控系统研制成功

　　兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿东风井通风机房安装G4-73-11№25D矿井主通风机2台，担负着矿井东翼的井下通风，原先的设备控制都是上个世纪70年代随机带来的简易控制柜，早就已经不能够适应安全和高效生产的需要。为此，他们和山东省煤炭科学研究所共同研制成功东风井通风机监控系统，满足了对通风机各种主要参数的监测与控制要求。现场的运行实践表明：其性能优良、稳定可靠。

　　该矿东风井通风机房的监控系统由1台研华IPC共控机作为监控机，安装在主控制室；下设3台检测下位机，均安装在通风机房，负责现场数据的采集与处理工作。下位机的控制核心采用ATMEL公司的89系列单片机，扩展有不掉电RAM、看门狗电路、开关量输出、开关量输入、模拟量输入、串行通信和电量采集等多个单元，主机在线监测电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、前轴承温度、后轴承温度、风道静压、风道全压、风道动压、设备转速和通风机通风量等相关参数。通过对上述参数的监测，动态监测矿井的通风系统运行状况，同时在线监测运行通风机的运行效率，并且可以随时对备用通风机进行全量程的技术测定。其风压与风量的测量，采用本质安全隔爆型传感器，配接输入式安全栅，既满足了《煤矿安全规程》中关于煤矿出风井对电器的要求，又保证了微机系统的安全。

　　此外，在配套的工业电视视频方面采用工控机，利用视频采集卡和MPEG4数码硬盘录像系统，实时监视通风机房现场设备的状况，可以对现场进行动态录象、定时录像和报警联动录像功能，能够实现网络传输和远程控制，具有摄像机镜头和云台的全方位控制功能，以便及时发现并且处理现场设备的不正常工作状况，尽快地消除故障隐患。

　　6、矿用摄象机工作台控制器

　　徐州工程学院和兖州矿业（集团）公司南屯煤矿研究出一种基于单片机的矿用摄象机工作台控制器，主要应用于监控输矿胶带，并且可以实现在集控室控制摄象机的上下、左右移动，以改变监控的范围。

　　在现场的监控工作中，要求操作人员在集控室内可以通过电脑上的界面按钮调节摄象机的工作台移动，而集控室一般距离监控现场均比较远，因此必须考虑控制信号的传输问题，而且由于监控的地点比较多（少则十多个多则几十个），所以集控室对这些工作台的控制就需要一个连接总线和相应的通信协议支撑。此机使用的是RS232转RS485总线的接口再进入通信网络。因为工作台的负载仅仅是1台摄象机和相应的防护罩，所以使用小功率的电动机驱动即可以满足要求。鉴于对工作台的控制精度要求不高，主要是可靠性要好，在传动方面可以使用塑料齿轮，以降低设备的造价。控制器实现的核心任务就是接收、判断集控室发来的控制命令，然后根据命令做出相应的控制动作。

　　在本机的设计中只有6个有效命令，即上仰、下俯、左转、右转、变倍和调焦，所以相应的单片机程序编写比较简单。困难在于确保RS485通信的准确无误。因为RS485通信方式的发送和接收都是共用同一个物理通道，所以是一种半双工的通信方式，也就是说在任何时刻只允许1台处理器保持在发送状态，否则就会产生混乱。由于单片机的串口是全双工的，所以在控制器上电复位的期间，规定控制器全部处于接收状态，同时还要求严格地控制发送和接收的时序，控制器只有在检测到主机发送命令完毕的时候才能够做出应答。试验表明，该控制器调节方便、运行比较稳定、在1000m内通信可靠，适合在矿井输矿现场监控使用。

　　7、基于iFIX的煤矿综合自动化监控系统

　　针对目前我国煤矿的整体自动化水平和科学管理水平相对比较落后以及各个部门之间的信息难以共享的普遍状况，中国矿业大学和兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿研究出了一种基于iFIX的煤矿综合自动化监控系统，成功地实现了与下层PLC设备的通讯，极具广泛推广的价值。

　　济宁三号煤矿综合自动化监控系统的设计主要分为2层：信息层和控制层。信息层采用了C/S结构，工作站作为iFIXClient，提供了操作员发送控制命令的接口，服务器作为iFIXServer，主要通过实时数据库与生产现场进行实时数据交换，是操作员发送命令的转接口，并利用SQLServer数据库对生产中的重要数据进行存档等。控制层采用了Control-Net环网，通过位于环网上的ControlLogix分站完成对实际设备的控制并且返回控制状态和信息等。此外，生产实时信息还可以通过WEB服务器进行浏览。同时为了提高系统控制的可靠性，采用了2台服务器来实现双机互备。当一台服务器出现故障的时候，另一台服务器能够立即接替它所有的工作。

　　iFIX不能够直接与井下ControlLogix进行通讯，而必须要通过相应的I/O驱动器，济宁三号煤矿利用了IntellutionGatewayforServer驱动程序，简写为IGS驱动。这是专门针对AB公司的PLC硬件而开发的驱动，读取速度非常快。在IGS配置中，先要为数据建立一条通道，选取设备型号；然后建立设备名，输入正确的DeviceID；最后建立标签，标签代表的地址就是过程硬件的地址。当监控数据过多的时候，可以采用建立多条通道的方法来避免数据刷新速度缓慢甚至不能刷新的严重后果。

　　8、杨村煤矿远程生产视频监控系统

　　兖州矿业（集团）公司杨村煤矿坚持“安全第一、预防为主”的方针，力求安全生产工作从被动防范向源头管理转变。该矿建立了加大视频监控系统及安全监测监控系统，利用安全监测监控设备与摄像机等实现了远程环境监控，地面调度指挥中心可直接对井下情况实时监控。两套系统的结合使用，不仅能直观监视和记录井下现场的安全生产情况，通过KJ95安全监视系统在井下安装瓦斯传感器、温度传感器等设备反馈的信息，还可及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有效的资料，为今后安全生产提供宝贵的经验。

　　（1）远程生产视频监控系统的主要特点。

　　①网络化。网络视频监控系统实现了在网络系统上的图像传输和共享。

　　②可扩展性。控制部件采用集中式结构与嵌入式等技术可方便灵活地进行扩充，充分保证系统在将来的适应性，尽可能不再重复投资。

　　③可用性和可靠性。采用当今先进的视频压缩方式，低带宽、低延时，全双工，回放查看清晰度高。

　　④互冗余备份。无论是管理服务器还是录像服务器都支持相互冗余备份，系统稳定可靠有充分的技术保障。

　　（2）建设完善的远程生产视频监控系统。

　　视频采集设备安装在矿井主要运输、行人大巷和主要的采区工作面。

　　①建立各相关部门的应急指挥调度系统。在事故发生后，该系统可第一时间自动以短信通知模式召集领导和相关部门的应急会议，并将监控图像导入会议室，供快速决策启动应急程序，以防止和减少人员伤亡。

　　②建立生产现场视频会议系统。以利于矿领导和行业相关部门对生产现场井下安全生产的教育和培训，提升工作人员的安全意识和工作能力。

　　③建立专业技术管理队伍。利于正确操作监控系统，及时维修各种故障，保证系统正常运行。

　　④建立严格的考核制度。针对以上几个方面内容进行奖罚，以保障监控系统运行质量。

　　⑤建立有效的联防互促组织。单一方面的视频监控只能做到视频图像上传管理，还需与矿上其它单位监测监控系统有机结合，调度指挥系统才能将矿井各方面信息进行掌握。