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摘要：以刮板輸送機監測系統設計為對象開展探究，在介紹刮板輸送機監測系統架構的基礎上，分析了刮板輸送機監測系統設計，并對系統功能和實際應用效果進行探究，希望能為其他礦井相似系統的構建提供借鑒和參考。

關鍵詞：煤礦；刮板輸送機；監測系統；系統架構；系統設計

0引言

煤炭產業作為中國現代化發展的支柱產業，推動其智能化發展，實現井下作業的無人化，不但能大幅提升礦井生產作業效率和綜合收益，而且能大幅增強回采作業安全性，對礦井的長久發展意義重大。本次研究著眼刮板輸送機，結合礦井實際設計配套的實時監測裝置，實現對刮板輸送機作業狀態的實時監測，實現對故障隱患的及時發現和高效處置，為礦井運輸的連續開展提供保障。

1刮板輸送機監測系統架構

圖1為刮板輸送機監測系統架構示意圖。由圖1分析可知，整個系統最上層為監測主站，底層為4個監測分站（前后機頭和前后機尾）。作業時，監測主站的功效是對各個監測分站上傳的設備運行數據進行接收匯總和分析處理，并根據分析結果發出相應的操控指令并將其傳回監測分站。各監測分站的功效是對井下各個區域傳感裝置的監測信息進行采集。

2刮板輸送機監測系統設計分析

2.1監測分站設計分析

可知，從結構層面來說，整個分站可分為本安腔和隔爆腔兩部分。其中，隔爆腔囊括的組件有UPS電源（不間斷電源）、CPU（中央處理器）模塊、顯示器等；本安腔囊括的組件有接線端子、不銹鋼鍵盤等。系統主控器（PLC（可編程邏輯控制器）裝置）采用西門子1200系列，可以借由以太網或USB（通用串行總線）端口對系統程序進行現場操控，增強了調試作業的便利性。同時該主控器還具有較高的模塊化程度，可以結合實際使用需要提供不同的作業模擬信號或數字信號，提高了系統作業效率。系統人機界面選用32位嵌入式操作系統，配套程序具有較高定制性，可支持以太網、串口等多種通信方法，兼容性十分優良，可實現同PLC裝置的數據快速交互。系統作業時所采集的信號主要為雙4路溫度信號和流體壓力、流量信號，通過分析這些信號便可實現對刮板輸送機運行狀態的及時分析探明。圖3所示為系統配設使用的不銹鋼鍵盤，其根據實際使用需求設置有多種不同按鍵：a)數字鍵。包括數字0~9，用于操作指令的輸入。b)方向鍵。包括上、下、左、右，用于對控制畫面的切換。c)快捷操控鍵。包括確認、返回、啟動、停止、退格，用于對系統的快捷操作。該控制鍵盤采用USB通信接口，屬于現階段各大礦區廣泛采用的接口形式，具備良好的兼容性。各個按鍵均選用凹形設計，具備良好的耐磨性和高清晰度。根據工業測試，該數字鍵盤按鍵壽命在2×106次以上，能有效滿足礦井的高強度使用需求。整個分站系統所配設的電子器件雖然數量眾多且各個組件所需要的作業電壓等級差異明顯，但其所用的電源從整體上其可劃分為兩大類型，a)用于顯示屏和CPU供電的UPS電源；b)用于其他外圍設備供電的本安電源。其中本安電源的型號為MCDX，兼具低紋波、多重穩壓和過電流保護等多種功能，可確保系統故障排除后的快速自動恢復[4]。

2.2監測主站設計分析

由對圖1的分析可知，系統監控注重的核心功能是對各個監測分站采集的數據進行匯總和分析，并將相關數據實時顯示在顯示屏上，便于作業人員查看。監控主站中所使用的控制器為工控機，構成組件包括主機、顯示裝置和鍵盤等，其所用的處理器型號為TPC-150T的酷睿系列處理器，配套顯示器尺寸為20寸（1寸≈0.03m），可將整個屏幕分為4塊，同時顯示4種數據，作業供電電源為直流20V電壓。該工控機的最大特征是具備種類豐富的通信接口，可支持串口、CAN（控制器局域網絡）和以太網通信等多種通信方式，此外且還具備I/O（輸入/輸出）接口，可對傳感器信號進行直接接收。監控主站中所用的組態軟件型號為IFIX，由上位機編程后載入顯示端，用于支持刮板輸送機作業狀態實時顯示，并且能對監測中的故障預警信息進行存儲和記錄[5]。

3刮板輸送機監測系統功能

刮板輸送機井下作業的主要場所為礦井回采作業面，一旦刮板輸送機出現故障必須將其停機后才能進行故障排除，而這必然會造成回采作業的中斷，影響作業有效性和持續性。因此對刮板輸送機故障的及時發現和快速處置便是本次所設計監測系統的核心任務，基于此設置了該系統的下述幾種主要功能：a)傳感裝置與監控信號采集功能；b)系統遠程操作控制功能；c)系統運行工況及相關參數的遠程顯示；d)歷史故障信息的查詢與打印。圖4為刮板輸送機停機流程示意圖。在作業時一旦發現設備運行的異常數據，系統便會對其進行判定，在確保滿足所有條件后會立即執行停機操作。

4現場試驗分析

為對所設計監測系統的運行有效性進行檢驗，對井下實際作業環境進行模擬，從而對系統運行效果進行測試。測試前先根據原理圖對系統進行組裝，確保各分站之間實現有效互聯，同時每個分站配設溫度感應裝置、液位感應裝置、壓力感應裝置等。系統所用的通信線路為抗干擾性能力良好的屏蔽網絡，各個網線長度按照井下實際長度布設。經過一段時間的運行，系統監測所得設備作業溫度維持在18~20℃，液壓缸壓力維持在31~32MPa，液壓缸液位維持在990~1100mm，同預設的試驗參數基本相同，這表明系統運行具備良好的穩定性和可靠性。

5結語

刮板輸送機作為礦井生產運輸的關鍵核心設備，其運行的有效性對礦井生產綜合效益的獲得有著不可替代的重要作用。而隨著現代化礦井生產規模的不斷增加和回采深度的加大，實現對刮板輸送機作業的智能監測成為礦井發展的必然需求之一。礦井管理者應重視相關問題，在生產中積極引進先進技術，設計應用專業系統，實現對刮板輸送機運行的實時有效監測，為礦井生產的持續、安全開展提供幫助和指導。

參考文獻：

［1］翟巖，武兵，牛藺楷，等.低功耗刮板輸送機張力無線監測系統設計［J］.工礦自動化，2019，45(4)：83-88.

［2］馬效岳.回采工作面刮板輸送機斷鏈監測系統分析研究［J］.當代化工研究，2019(1)：90-91.

［3］何張雷.在線監測系統在刮板輸送機故障診斷中的應用［J］.礦業裝備，2018(6)：108-109.

［4］張亮.重型刮板輸送機斷鏈自動監測系統設計［J］.機械管理開發，2018，33(9)：223-224.

［5］王瑞生.刮板輸送機故障診斷與狀態監測系統的設計［J］.機械管理開發，2018，33(8)：85-87.

作者:賀芳 單位:同煤集團煤峪口礦維修中心機分廠