疏干排水集控系统的设计与应用

疏干排水集控系统的设计与应用

热能伊敏能源公司伊敏露天矿位于内蒙古呼温克旗伊敏河市，距海拉尔85公里。矿区位于海拉尔盆地东部，伊敏河中部和下游。矿区的地下水在16号煤层地板上干燥。伊敏露天矿疏干排水能力合计50000m3/d。由于采区推进等原因个别疏干井报废,水量减至46160m3/d,全年衰减30%。面对疏干能力的下降,需要新增疏干井以保障排水能力。根据降深的需要,补充了12口疏干井。疏干排水集控系统能够远程对疏干井内的水泵进行控制和监测,调节水量,能够实时掌握水泵的基本参数信息,满足工作需求,达到节约用水、优化资源配置的目的,为数字化矿山奠定基础。针对伊敏露天矿新增的12口疏干井研发新型疏干排水集控系统,系统采用GPRS通信方式,组件模块化,方便快捷的实现保证了客户可以“永远在线”,能够准确直观的了解疏干井内水泵的运转情况,使监控方式更加灵活。1疏干井水量把握要精随着水位的降深,部分疏干井单井涌水量不足,部分疏干井报废,同时随着采掘推进,采场西侧16#煤层底板标高变化较大,为了达到超前疏干,满足疏干能力,需要补充12口疏干井。疏干井水量是根据疏干井位置周边现有疏干井能力核定数据确定的。根据16#煤层底板等高线图以及目前疏干井布设位置确定新增疏干井布设位置。考虑疏干井服务年限,至少服务9年,如果布设在推进方向上服务年限短;故布设位置在16#煤层底板相对低的位置,新增疏干井位置坐标见表1。2心系统组成系统由数据采集系统、GPRS通信系统、监控中心系统组成。数据采集系统完成水泵基本参数的采集,GPRS通信系统完成采集数据的传输,监控中心系统完成对采集数据的实时展示与操控。2.1其他辅助功能设计数据采集系统的核心是采集终端的研发,终端采用先进的GPRS无线通信技术、嵌入式单片机技术和工程测量与控制技术,稳定性强,可靠性高,实时性好。集成了模拟信号采集、数字信号采集、继电器控制输出和无线通信于一体。采集终端主要包括强电主回路、开关电源、人机接口、通信模块、数据采集单元、开关量控制等部分。除此之外,终端还预留了485接口,以实现其他辅助功能。1)主控模块。微控制单元采用超低功耗的混合信号控制器,集成硬件乘法器和A/D转换模块,设计简单,布线方便,可靠性高,抗干扰能力强。2)开关量集控模块。终端设计8路开关量接口,单独做成1块PCB板,方便系统扩展。开关量输入通道支持信号类型包括无源干结点或OC门输出或高低电平。3)模拟量集控模块。终端设计8路模拟量接口,采用三相双向功率/能量测量基础电路芯片作为测量核心,模拟量输入通道支持的信号类型为0~5V的电压信号。4)时钟模块。终端配置时钟模块,提供准确的时钟和日历。保证出现故障时能独立、准确和可靠的自主工作。5)GPRS通讯模块。采用SIM300模块,只利用RXD、TXD和GND信号线和MSP通信,实现终端和监控中心的数据通信。2.2无线数据采集控制一体化数据采集系统主要功能如下:(1)配备多种接口资源,包括模拟信号采集、开关量输入输出、串口、GPRS无线等;(2)采集传输控制一体化,提高了系统可靠性,降低了成本;(3)采用工业级超低功耗高性能的嵌入式处理器与无线模块;(4)内设工业时钟,精确计时;(5)自动定时上报和事件触发上报数据功能;(6)输出的数据即为实际需求值,如温度、液位、压力等。(7)单台同时具备进行串口通信、GPRS通信、短信告警、短信控制的功能;(8)板载两频或四频GSM/GPRS传输模块,方便国内外客户。2.3gprs通信模块通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道,提供高速的数据传递。通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现信息的分组交换。GPRS通信模块是基于GPRS网络研发的数据通讯产品,安装在各个监控子站。终端微处理单元模块高度集成GPRS传输模块,终端通过GPRS模块和监控中心互联,远程传输数据,实现监控子站与监控中心的通信。2.4心系统的设计监控中心系统由主机、显示器、打印机和UPS电源组成,监控中心系统实现对各个疏干井内水泵的远程控制,主机负责数据的存储和远程遥控,主机也可以与WEB服务器相连接,将主机数据实时传输到WEB服务器,供外界通过WEB方式进行查询和访问。3控制系统设计监控平台采用Visual2010.net进行开发,数据库平台采用SQLServer2008。系统整体采用CS与BS相结合的方式,便于本地与远程访问。软件系统设计流程图如图1。系统初始化基本参数信息后,判定监控中心是否有通信的请求,如果有,则响应请求,如果没有,则继续往下执行,调用数据采集模块,采集模拟量数据,判断模拟量值是否符合要求,对不符合要求的数据进行声光报警,采集开关量数据,判断开关量数据是否符合要求,对不符合要求的数据进行声光报警,循环置顶。软件系统主要包括的功能如下:1)疏干泵电机工作电流、供电电压自动检测。通过选择泵站图标,显示泵站的实时信息,可以实时显示泵站的开关状态、三相电压值、三相电流值、水位变化值、系统运行的正常、过流、断相等状态。2)疏干泵电机故障和工作状态自动检测。当水泵出现故障时,界面上显示相应的故障图标,提供声音报警引起调度员的重视,以便及时做出处理,同时在水泵现场接触器断电以保护水泵。3)疏干泵电机工作状态摸拟图示、运行参数实时显示。系统采用组态软件模拟水泵运行情况,组态软件能够直观形象的反映水泵的运转情况。4)远程控制开、停疏干泵电机。疏干集控的核心是能进行远程控制水泵电机,系统采用组态软件模拟水泵的启停,当调度员操作水泵启停时,通过矿区网络下发指令到现场监控柜,模块收到指令后,执行继电器动作,完成水泵的启停,同时,监控界面判断水泵状态判断操作是否成功。5)故障短信报警。当水泵出现故障停机时,监控界面声光报警,同时能够将报警信息以短信的方式发送到相应的手机终端,便于矿领导及主管实时掌握水泵运转状态。6)基本参数设置功能。监控界面设置基本参数值,包括:终端基本参数(SIM卡号、通讯模式等)、短信报警号码、声光报警阈值等。4疏干泵控制系统完善疏干排水集控系统完成了12口新增疏干井的集中控制,采用先进的GPRS通讯技术,利用面向对象编程技术,重新搭建系统软件平台,采用当前先进的传感器技术,实现了对各个疏干泵实