1前言

煤矿地下排水作为煤矿生产的主要系统之一，在煤矿安全管理中发挥着重要作用。如果不能及时排除矿井涌水，将极大地威胁煤炭生产和地下人员的生命安全。但目前大部分矿井排水仍采用传统的继电器控制方式，自动化程度低，应急性低，安全风险大，不能满足当今煤炭行业快速发展的要求。本文分析了传统继电器控制排水系统的缺点，提出了实际的优化对策，以达到优化控制、降低生产成本的目的。

2传统继电控制排水系统存在的问题

传统的排水系统主要由继电器控制辅助手动操作完成。水泵的启停时间完全取决于时间继电器和手动经验。当水箱水位达到设定的高水位时，手动打开射流泵（或真空泵），抽真空泵，观察真空表的读数。真空度满足要求后，启动泵机组，使泵运行。当水泵出口压力表读数满足要求时，打开出口阀进行排水，同时关闭真空射流泵（或真空泵）。泵停止过程应进行相反的操作。当水箱内的水降至低水位时，先关闭闸阀，然后停止泵机组。

问题如下：

①效率低，可靠性差。这种排水系统的工作流程完全是手工完成的，操作人员一步一步地完成每个执行部件的操作。此外，对水位、涌水量等现场数据的判断取决于操作人员的经验。操作过程复杂，要求操作人员有很强的责任感，否则可能会出现误操作甚至大事故。

②工人的劳动强度很高。人工操作不能避免高强度的工作，特别是闸阀的操作，劳动量最大。此外，泵房应始终值班，以便在异常情况下及时报告维护。

针对上述问题，必须有切实可行的优化对策，实现排水系统的自动智能控制，提高排水系统的可靠性。

33自动智能控制系统

自动智能控制的整个工作过程是通过软件编程实现的。程序确定后，泵机组将根据给定程序自动启停泵，打开和关闭阀门，大大降低工人的劳动强度。PLC水泵机组的运行状态和参数通过监测系统传输到地面调度监测中心主机。管理人员可掌握地下排水系统设备的所有检测数据和工作状态，并根据自动控制信息实现地下排水系统的遥控。

3．1系统组成

整个系统由三部分组成检测、现场监控与控制、远程监控指挥三部分组成。

①数据采集与检测。数据采集由数据采集组成。PLC完成后，检测传感器状态，并通过通信模块将数据传输到控制计算机。采集的主要模拟数据包括：水位、主电机电流、排水管流量、真空度等。；数字数据包括：启动柜真空断路器和电抗器柜真空接触器状态、真空泵工作状态、电动阀状态、泵出口压力等。

②现场监控。现场监控部分由控制计算机、管理控制软件和手动集中操作面板组成。自动监控系统由控制计算机和管理控制软件组成，负责整理和分析模块传输的数据，根据控制策略做出决策，并存储数据记录。手动集中操作面板与自动监控系统平行，实现控制功能，直接操作启动柜。

③远程监控指挥。远程监控指挥部分由计算机、管理软件和网络传输部分组成，通过计算机网络同步显示现场条件。远程监控接口开放，可扩展功能或访问其他系统。

3．2工作原理

当水位上升时，水位传感器将信号传输到PLC系统将信号从模块转换为计算机可识别的数字信号，然后发送到控制计算机。控制计算机判断水位，超过规定水位，先后发出打开真空泵阀门的指令和打开真空泵的指令PLC系统，由PLC系统控制水泵启动柜先打开真空泵阀，再打开真空泵。同时，真空传感器通过真空传感器通过真空度PLC系统传输到计算机，计算机判断真空度达到一定程度后，顺序发出关闭真空泵阀门、关闭真空泵、启动主电机指令、PLC接到上述指令后，系统操作启动柜完成相应动作。压力传感器或传感器或转速互感器将数据传输到PLC系统，PLC按预设条件打开排水电动阀。上述过程完成了泵的启动过程。同时，液位传感器将继续检测水位信号。如果水位迅速上升或水位达到另一个规定值，启动另一个泵，直到水位满足预设要求。启用水泵时，选择最长的空闲时间，实现水泵的合理调度。

泵运行过程中，电流互感器、温度传感器等设备将数据通过PLC系统转换到控制计算机，以监控泵的运行状态。如果发现泵运行异常，控制计算机发出一系列指令PLC系统停止泵运行，启动备用泵。在此过程中，计算机通过流量计、电流互感器等设备发送流量、电流、扬程等数据，计算机记录这些数据供以后查询和计算有效功率。

当水位降低到规定位置时，水位传感器将数据传输到规定位置PLC模拟量输入模块，PLC检测到水位信息后，与预设的开启水位进行比较。PLC首先发出关闭泵出口的电动阀的指令，同时检测流量，当流量接近零时，PLC然后发出关闭主电机的指令，关闭主电机，完成关闭过程。

上述由控制PLC采集到的数据通过光纤传输到远端地面控制计算机，远端计算机同步显示泵的运行状态。当远端控制中心需要控制时，远端计算机通过光纤将指令发送到现场计算机，并由现场计算机控制相应的设备来完成预定动作。因此，现场计算机的控制能力高于远端计算机。当设备发生故障时，可以直接手动操作现场控制中心控制面板上泵的启停。

4自动智能控制的有效性

4.1传统的继电器控制方法采用人工检测（如水位、管道、闸阀、配电设备等）。这种检测控制方法效率低，人工劳动强度高，由于地下环境恶劣，故障率高。因此，人工检测方法不再满足煤炭发展的需要，而是自动排水系统。PLC自动监控排水系统的运行状态，自动数据采集、自动记录、故障报警、事故分析、多泵启动自动切换等，动态数据准确性高，控制可靠性高。

4.2通过水泵房的自动化改造，不仅提高了矿山的自动化水平，而且达到了简化人员、降低成本的目的。自动化比人工操作更可靠，可以避免节能减排的高峰。自动化改造提高了安全性和可靠性，为安全生产提供了可靠的安全保障。