平煤一矿局部通风机远程监控系统设计与实现

1、背景与现状

目局部通风机在矿山、隧道施工及其他地下工程中起着至关重要的作用，它们用于提供新鲜空气，排除有害气体和粉尘，确保工作环境的安全与健康。然而，传统的局部通风管理依赖于人工巡检，这种方式不仅效率低下，而且难以实时监控设备状态和环境参数，容易导致安全隐患。随着技术的进步，特别是物联网（IoT）、云计算和大数据分析等技术的发展，为局部通风机的远程监控提供了可能。

平煤一矿井下局部通风机数量众多且比较分散，每天只进行一次正常的局部通风机与备用局部通风机的自动切换，且必须有专职人员监管，不能与地面调度室联网，调度人员无法及时了解井下局部通风机的运行状况，更无法在紧急情况下对其进行控制。为了保证煤矿的安全生产，降低生产成本，提升煤矿的自动化水平，建设局部通风机远程监控系统显得尤为必要。也是成为煤矿现代化、自动化发展的必然趋势，在很大程度上提高了煤矿行业的整体水平。

2、实施意义

局部通风机远程监控系统的实施具有重要的现实意义和长远的战略价值。首先，从安全角度来看，该系统能够实时监测局部通风机的运行状态及工作环境中的空气质量参数，从而及时发现潜在的安全隐患，并迅速采取措施进行调整或维修，极大地提高了作业环境的安全性，保障了工人的生命健康。

其次，在提升管理效率方面，通过远程监控系统，管理人员可以随时随地获取设备运行数据，实现对多个地点的通风机进行集中管理和控制，大大降低了管理成本，提高了工作效率。

此外，远程监控系统还能基于大数据分析预测设备故障，提前做好维护准备，减少因突发故障导致的停工时间，进一步提升了生产效率。同时，这也促进了企业向智能化、信息化管理模式转型，增强了企业的市场竞争力。

最后，从环境保护的角度来看，局部通风机远程监控系统的实施有助于优化通风效果，更有效地改善地下工程作业环境的整体空气质量。综上所述，局部通风机远程监控系统的实施不仅有利于提高安全性、降低运营成本，还推动了行业的技术进步和可持续发展。

3、系统组成

系统架构

第一层：站控调度层

站控调度层包含系统中心站软件、监控电脑、数据接口、UPS、打印机等设备。为整个系统的“大脑”，实现监测数据的采集、显示、存储、分析、报表打印和远程控制功能。

第二层：传输层

传输层设备包含有系统传输网络设备、协议转换设备、传输线缆等。实现监测数据的实时传输、控制信号的有效下发等。

第三层：终端设备层

终端设备层为系统的前端部分、实现局扇风机及相关设备的在线监测的各类数据采集、控制命令的执行等。包含监控分站、监测传感器、控制执行等设备。

主要由 PLC 监测系统、上位机冗余组态软件系统、现场数据采集传感器系统三大部分组成。

（1）PLC 监测系统

以可编程控制器为核心，辅以高性能模拟、数字输入/输出模块和以太网通讯模块，实现局部通风机的实时数据采集及现场可控设备的自动控制。

（2）组态软件系统

上位机冗余组态软件可实现对底层 PLC 无缝连接和平滑远程控制。

（3）数据采集设备

现场安装各种数据采集传感器，负责对局部通风机的实时数据采集，传送到 PLC 监测监控站。

4、系统功能

局部通风机远程监控系统集成了多种先进技术，旨在提高局部通风设备的管理效率和作业环境的安全性。以下是该系统的主要功能列举：

1.实时数据采集：系统通过安装在局部通风机上的传感器，实时监测风速、风压、温度、湿度等关键参数，并收集电机的工作状态信息，如电压、电流和功率。

2.远程控制与调节：管理人员可以通过监控中心或移动终端远程启动、停止通风机，调整风机转速和风量，以适应不同工作环境的需求。

3.故障检测与预警：利用先进的算法分析设备运行数据，系统能够自动识别异常模式并发出预警，帮助维护人员及时采取措施防止故障扩大。

4.历史数据分析：所有采集的数据都会被记录下来，供后续分析使用。通过分析历史数据，可以发现设备的潜在问题，优化设备维护计划。

5.可视化操作界面：提供直观的操作界面，显示所有连接设备的状态和性能指标，方便用户快速了解系统的整体状况。

6.多级权限管理：为了保证系统的安全性，支持设置不同的访问权限级别，确保只有授权人员才能执行特定操作。

7.智能报警系统：当监测到的参数超出预设范围时，系统会立即发送警报通知给相关人员，同时记录事件以便后续审查。

8.云端数据存储与同步：采用云技术进行数据存储，不仅提高了数据的安全性和可靠性，而且使得用户可以从任何地点访问最新的系统数据，实现真正的远程监控。

系统可以远程设定井下风机开关单机运行还是双机运行，保证安全同时能够实现一定的节能；一键快速送电功能，当井下异常出现供电大面积停电，地面操作人员可以按照井下的环境情况，自行设计风机开关合闸送电顺序，只需一键，就可以达到想要的快速送风的效果。

5、经济、社会效益分析

提高工作效率。较原有就地控制局部通风机，实施局部通风机远程集中控制后，平煤一矿在远程集控室即可完成局部通风机主副局部通风机的切换，实现风机各运行参数的观测，及时发现局部通风机故障隐患。使领导对于局部通风机运行过程实时监控和处理，有效地指挥协调生产工作 。

社会经济效益显著。局部通风机远程监控系统的成功实施，除满足远程集中控制各类保护外，对矿井带来一定的经济效益。有利于保证局部通风机设备安全运转，进而促进安全生产，降低成本，减少浪费，提高设备运行寿命。

6、结语

平煤一矿实施局部通风机远程监控，在集控中心可实现对局部通风机运行参数的实时监测及远程控制，对瓦斯等有毒有害气体进行实施监测，并完成报警功能。在传感器的帮助下，可帮助管理人员对风机故障点进行及时判定，及时排出设备故障，有效解决局部通风机存在故障，更好的为安全生产提供有力保障。

参考文献：

[1]矿井局部通风机智能远程监控系统的设计与应用[J].张硕，李耀，刘运建.中国设备工程.2020，第 023 期

[2]矿井局部通风机智能远程监控系统设计[J].郑建华，沈会初，郝亚锋.陕西煤炭.2014，第 006 期

[3]基于 PLC 的矿井风机远程监控系统的设计研究[J].孙佳.现代工业经济和信息化.2016，第 013 期

作者简介：胡恒岩（1981.2-）汉族，本科，目前主要从事煤矿综合自动化、信息化系统调研、设计、建设。