基于互联网技术的煤矿安全智能监控系统设计

煤矿智能监控系统的重要内容是加强煤矿安全生产管理,以防止煤矿事故的发生.文章主要是结合煤矿开采环境,基于互联网技术对智能监控系统在煤矿安全生产监督中的应用进行分析.     

基于嵌入式系统的煤矿井下探测设备开发

单片机是简易的计算机系统与硬件结合的设备,通过简易的代码程序进行编译,从而实现对硬件的基本操作功能。煤矿矿井井下的作业具有一定的不确定性和危险性,为了能够进行更好的煤矿生产以及煤矿开采,提高井下开采的效率。通过嵌入式系统技术,开发矿井下的探测设备,从而能够对井下的作业环境进行合理的分析与考察,从而保证井下作业的高效性。本文重点分析基于嵌入式系统开采的井下探测设备。     

煤矿排水自动控制系统的设计与研究

为了提高煤矿自动化生产的水平,降低工人劳动强度,提高信息传输及分析能力,在原有主排水设施基础上进行自动化改造,实现了设备在无人干涉情况下的自动运行和自我诊断,使设备达到最佳运行状态。该系统采用PLC控制,通过相关传感器采集水泵运行数据,对水泵及关联设备进行实时监测与控制,同时将数据上传到煤矿调度中心,实现了煤矿主排水系统的远程监测与控制,满足煤矿生产环境及安全生产的需要。     

虚拟矿山井下环境系统分析及其模型构建技术研究

虚拟矿山井下环境系统是利用虚拟现实技术及其软硬件设备,根据煤矿井下巷道数据应用计算机模拟出煤矿井下环境三维空间,该系统可使相关人员自然地与煤矿井下各种虚拟设施进行交互。该文将虚拟现实技术与煤矿开采相结合,对虚拟矿山井下环境系统进行了研究,对虚拟矿山井下环境系统结构、井下环境模型及其数学模型构建方法、井下环境地形结构及实体模型构建方法和井下环境运动实体模型构建方法进行了分析,为促进虚拟现实技术在我国煤矿开采中全面应用打下了基础。     

基于无线基站的煤矿智能电力监控系统设计

煤矿电力系统智能化改造或建设应实现高效率传输、低成本维护的应用与管理,有很多煤矿未建设电力监控系统或只符合智能化建设的部分标准要求,系统功能单一,只能进行实时数据显示及远程控制,在煤矿井下生产工作面快速推进、设备频繁搬迁及复杂环境下,电力监控系统的数据传输可靠性与维护工作量成为首要解决问题。以国家能源集团宁夏煤业有限责任公司清水营煤矿为研究对象,采用行业内新型智能技术和理论,结合清水营煤矿现有技术条件,设计了一种基于无线基站的煤矿智能电力监控系统。详细介绍了煤矿智能电力监控系统的整体架构和关键技术的应用。该系统融合了智能矿山、边缘计算、无线采集终端、设备精确定位、GIS、无线互联、智能故障诊断等概念,将智能化技术与煤矿电力监控系统的基础功能进行深度融合,为煤矿智能化设计理论提供了技术保障。     

嵌入式矿井通风机在线监测与故障诊断系统设计

针对现有的矿井通风机在线监测与预警系统存在体积大、维护成本高,采用Windows操作系统缺乏专用性、易误操作等问题,设计了一种嵌入式矿井通风机在线监测与故障诊断系统。通风机和电动机的振动、温度、负压、电压和电流等监测量由对应的传感器和智能仪表传入到PLC数据采集系统,PLC数据采集系统将数据送入以太网模块,系统通过协议解析得到相应数据,显示在嵌入式设备上,并进行实时诊断和故障报警;带有RS485通信接口的振动传感器、温度巡检仪、智能电表,通过ModBus协议将采集的数据传送给嵌入式总线模块,实现监测与诊断功能。测试结果表明,该系统满足矿井通风机在线监测的各项技术指标,同时实现了监测设备的小型化和多样化。     

智能完井技术测试与控制系统设计

智能完井技术是数字化智能化油藏开采的一项新技术,测控系统是其核心.对智能完井测控系统的硬件系统和软件系统进行了设计,通过井下温度和压力传感器采集温度和压力数据,利用温度、压力与流量的关系对井下每个层位的流量进行计算,开发了一套智能优化开采系统,对井下生产数据进行实时监测和分析,利用油藏优化开采理论,确定优化开采方案,自动控制井下各油层流量控制阀套,实现油井的优化开采.现场试验表明,该套智能完井测控系统可以实现油井的智能优化开采.     

基于Modbus协议的终端通讯系统的开发

智能泊车系统选用可编程逻辑控制器(PLC)控制机械设备,系统设备参数存储在PLC的寄存器中,终端机通过读取PLC寄存器中的数据实现对系统的监控。为了解决智能泊车终端与PLC进行数据通讯过程中出现的数据量大且实时性要求较高的问题,设计了一种基于Modbus通讯协议的多功能智能终端通信系统。通过对智能终端系统整体架构的设计和功能的开发,对Modbus协议进行了解析,将不同类型的通讯数据封装成为Json数据结构中进行传输,实现了泊车终端机(上位机)与PLC的实时数据通讯。经过实际测试表明,当循环读写PLC中DB块地址位0~149位数据50次,时间间隔为50 ms时,平均单次读取时间为10.9 ms,平均单次写入时间为11.4 ms,读写数据成功率为100%,占用系统内存不超过50 MB,满足智能终端在停取车流程中的功能需求,且通讯过程稳定可靠。     

基于大数据的航道采集系统的架构设计

随着大数据技术的迅速发展,智能航道应运而生。航道的水文、水深、岸线等要素数据是实时监测获取的,其具有大数据 4V 的特征。同时,航道行业中没有标准统一的通讯协议,智能采集设备和业务系统高度耦合,各业务系统存在信息孤岛的状况,无法满足大数据量的要求。因此,本文提出一种基于大数据的航道采集系统的架构设计,构建了高通量、高可靠、高保密的航道数据的采集通道。该系统架构包含四个中心模块：采集处理中心、指令下发中心、数据生命周期管理中心和配置管理中心。各中心模块采用大数据技术分布式/集群架构,能够高效、可靠的处理大规模的实时数据,且能根据数据的规模动态调整集群的大小。本系统通过配置管理中心动态配置协议、设备,实现了对智能设备的可插拔式的管理。所有的智能设备监测的数据均通过采集系统处理后,由业务系统从分发模块订阅,降低设备与业务系统耦合度,且实现所有数据的汇聚整合,有利于后期航道大数据的分析挖掘,进而发现更多有重要价值的航道知识。     

煤矿井下无线通信技术演进

矿井通信是煤矿智能化发展不可或缺的一环。分析了煤矿井下无线通信不同发展阶段不同通信制式和技术的优缺点,得出目前5G、WiFi6在传输速率、时延、可靠性及用户容量方面具有较大技术优势及较好的适用性,是近阶段矿用无线通信技术的主流解决方案。探讨了井下无线通信系统建设面临的问题及对应的发展方向：(1)技术融合问题。不同场景对带宽、时延、功耗、可靠性有不同要求,单一的通信技术难以满足煤矿所有应用场景的需求,必须根据实际应用情况,选择适合的通信技术来满足应用需求,不同技术通过协议转换器、网关等设备实现融合,形成井上下多技术融合的一体化通信网络平台。(2)系统融合问题。由于各系统由不同厂家提供,通信协议及硬件接口不一致,难以真正实现矿井各系统数据共享,应提供标准接口、开放的网络架构、统一的用户数据,为监控、应急、生产等系统提供互联互通功能,并进一步提供统一数据报文,让数据在各系统内低延时、高并发、实时、同步地流通。(3)设备功耗问题。现有矿用5G基站等由于设备本身功耗大,只能做成功能单一的隔爆型产品,设备笨重、体积大,安装维护困难,制约了5G技术在矿井的普及推广,可从主芯片、射频模块、功率放大模块...     

基于PLC的智能仪表通信协议解析设计与实现

针对煤矿井上、井下变电所内部数据采集繁琐、环境恶劣、不利于实时监控与管理等特点,采用西门子S7-1500可编程逻辑控制器(PLC),与变电所内智能仪表、综保设备通过Modbus方式进行通信。考虑到变电所设备之间厂家不同导致通信协议的不同,提出通过TIA V15编程软件对PLC进行通信协议解析程序的编写,使PLC可以与不同协议的设备进行通信,实现远程对智能仪表电压、电流等数据的监测以及对综保设备开关的开、合闸控制等,达到在地面中央集控室对井下采区变电所实现远程"四遥"功能。目前,该系统已在煤矿压风机房投入运行。该系统的成功运行,为未来实现井下智能化无人变电所奠定了基础。     

煤矿安全监控系统数据接口标准的研究

煤矿现有安全监控系统种类多,传输协议、格式、内容不统一,各个厂商生产的安全监控系统中所使用的接口、标准和协议也不尽相同,很难实现安全监控系统的数据共享、信息应用集成以及煤矿安全远程监控和联网。针对上述问题,提出了煤矿安全监控系统数据接口标准的设计方案,分析了该数据接口标准建设的目的及原则,详细介绍了该数据接口标准的3个组成部分即信息分类编码、文本格式的数据文件和XML格式的数据文件的结构及作用。该数据接口标准的应用能够统一煤矿安全监控系统数据交换的内容和格式,从而实现煤矿各级管理部门的数据共享和数据交换。     

智能矿山平台建设与实现

针对现阶段数字化矿山建设中存在矿井基础参数采集内容少、集成数据综合利用价值低、数据应用分析比较单一等问题,探讨了智能矿山平台的内涵,提出了智能矿山平台设计架构,详细介绍了平台实现的关键技术。该平台利用感知技术及高可靠性的现场控制技术,可实现对作业现场环境、人员、设备的全方位感知及物联控制,对矿山整体生产过程实现智能监控;利用大数据处理技术构建统一的数据运维层,可实现矿山主数据、实时监测监控数据、地理地测数据、运营管理数据等的统一管理、利用,提高数据利用率;利用大数据及深度学习技术将采集、录入及抽取的数据进行汇总、分类处理,实现数据的综合利用,提升矿山管控能力。     

基于工业物联网的智能矿山基础信息采集关键技术与平台

针对智能矿山的数据获取基于泛在感知、离不开工业物联网和大数据的基础技术支撑的情况,分析了煤矿自动化与监测监控数据采集技术及平台现状,即感知节点缺乏身份标志、数据无法共享、系统维护困难、系统软件烟窗式建设、数据融合困难等。提出了一种基于工业物联网的智能矿山基础信息采集流程与关键技术,涉及低功耗泛在感知技术、感知节点身份标志与数据共享技术、长时间免维护技术、数据分级交互与融合技术等;在此基础上提出了基于私有云部署的智能矿山基础信息平台结构和设计理念,只需1套基于微服务技术的分布式软件平台即可解决全矿井各类自动化数据的采集、分类存储、交互、融合分析,并实现与控制执行装置的联动控制。通过建立统一的技术和服务体系,包括统一的技术架构、技术栈,统一的主数据,统一的数据存储机制,统一的数据模型,统一的权限和用户界面模式,保障在同一软件平台下实现多种业务的有机融合;通过建立统一的基于物联网的数据采集模式,即加载适配不同的协议驱动,实现不同厂家专业系统的数据采集;通过建立统一的数据处理与存储机制、数据融合与发布机制,最终为智能矿山提供一致性数据源。     

基于MCGSPro的ModbusRTU数据转发应用研究

针对部分设备读写PLC数据但又不支持PLC本体协议的问题,对MCGSPro触摸屏、PLC、ModbusRTU数据转发协议之间的通信进行了应用研究。通过MCGSPro触摸屏的ModbusRTU数据转发功能,为实现不支持PLC协议的设备提供了一种解决方案,同时节省了购买PLC串口模块的费用。     

基于大数据的变电设备状态多维感知及智能诊断系统的研究

针对现行状态检修方法在变电设备状态感知单一、系统信息孤岛、状态检修效率低下等方面的问题,本文基于大数据技术,提出变电设备状态多维感知及智能诊断系统。系统通过打造边端变电设备多维感知体系,实现设备多维、实时、全景感知,并构建统一边缘物联代理,完成感知数据就地预处理,在此基础上融合设备状态多源异构数据,搭建云端大数据平台,开展设备状态大数据智能分析诊断,实现设备精准检修。文章首先对基于大数据的变电设备状态多维感知及智能诊断系统整体框架进行介绍,然后详细阐述了系统边端多维感知和云端智能诊断部分的设计及功能。最后,选取主变压器油温-油位关联状态量为例进行状态分析评价的算例分析,算例结果证明了所提系统功能的有效性和实用性,为提高变电设备运检效率提供有效技术支撑。     

智能集中润滑系统在平朔矿区的应用

分析了平朔矿区原有破碎机润滑系统使用中存在的问题,介绍了一种智能集中润滑系统的工作原理及其在平朔矿区应用中的系统配置、系统应用方案及系统维护。该智能集中润滑系统将PC和PLC与现场多点润滑泵、智能仪表和智能传感器相结合,采用多点润滑泵实现对破碎机多个点的集中润滑,采用电动加油泵实现自动补脂。实际应用表明,该智能集中润滑系统运行稳定、可靠,提高了设备使用效率,减少了日常维修工作量。     

基于OPC UA的电厂水务数据采集系统设计开发

在传统的工业制造领域,现场设备的基于开放通信标准的无缝集成是进行工厂数据采集和统一监控的必要条件。作为一个开放的协议,基于OPC UA的数据采集系统可以解决现场工业设备通讯协议的多样性带来系统软件开发的复杂度问题。以电厂水务系统中存在的各类感知层设备为对象,通过建立基于OPC UA的数据通信规范,将智能传感器、智能控制器和扩展通信接口后的普通IO设备连接到OPC UA服务器,实现现场数据的采集;再通过建立合适的客户端系统,实现对采集数据的数据库存储和在线访问。运行结果表明该系统的设计符合电厂水务系统的实际需求,为系统提供了精确及时的基础数据,提升了系统的管理效率。     

智能矿山低代码工业物联网平台设计

随着智能矿山建设的稳步推进和煤炭企业数字化转型的加速实施,煤矿企业用户业务数字化应用需求呈指数式增长,对业务应用开发效率提出更高要求,传统的煤炭行业应用系统开发模式过度依赖专业厂家,实施周期长、实施成本高、资源重复利用率低,难以满足煤矿用户对快速开发业务应用的管理要求。针对上述问题,提出了一种采用“模型驱动”开发模式的智能矿山低代码工业物联网平台设计方案。基于微服务技术设计了包含数据采集层、数据处理层、数据存储层、数据发布层、人机交互与应用层的平台架构,在每个层级运行平台通过解析引擎解析开发平台配置对应的功能;通过设计数据编码与主数据规范、平台内部数据交互规范、平台接口与服务等构建统一技术体系,实现了煤矿作业现场各类物联网监控对象的统一监管;通过开发低代码组件工具箱,将原本在煤矿各类监控系统软件中需要通过定制化开发的系列通用功能和业务逻辑进行统一封装,形成可直接复用的组件,使其可适应煤矿不同类型监控系统应用,为用户提供一个通过拖拽组件和配置参数等方式即可完成智能矿山应用软件开发的可视化开发环境。应用结果表明,该平台可为煤矿监控类系统提供快速开发平台,满足煤矿用户日常提出的紧急定制化任务...     

一种煤矿井下供电数字化防越级跳闸保护系统

进入信息化时代以来,我国煤炭行业开采技术得到了大步发展,各种自动化的机械设备及电气设备运用于煤炭矿井。然而,煤机制造相对于其他设备制造来说,科技含量仍然不高,行业准入门槛较低。因此煤机设备需不断完善其自动化水平,将更先进的科技运用于煤矿开采,从而保障煤矿生产安全。而本文阐述了一种适配新型矿用智能保护器的防越级跳闸保护系统。实现全系统零时限全线速动,解决了煤矿供电系统广泛存在的“越级跳闸”问题,大大提高了煤矿供电系统的供电可靠性。