礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統的製作方法

2023-05-03 18:34:26 1

專利名稱：礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統的製作方法
技術領域：
本實用新型專利涉及一種礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統。
背景技術：
採煤工作面是礦井生產的第一線。隨著高效高產工作面的不斷湧現，礦井的生產工作面越來越少，這就要求負擔生產的工作面必須保證連續的穩產高產，而採煤工作面又存在生產環境惡劣，工作地點偏遠，設備環節複雜等固有條件，使得區礦級管理人員的生產調度指揮比較困難(有時難以獲得現場的第一資料)，設備故障，頂板事故時常發生，影響生產。因此需要採取有效的措施，對綜採工作面的設備工況，液壓支架的支護狀況進行連續監測，及時發現設備隱患，隨時監控現場操作情況。本專利涉及的礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統，有效地解決了這一問題。

發明內容本實用新型的目的在於提供一種礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統，克服現有技術的缺點。該礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統，為地面和井下的生產、管理人員提供實時的工作面生產及安全信息，有力地指導了煤礦的現代化綜採工作面的安全生產和管理，既提高了採煤工作面的產量和工效，又確保了礦井的安全生產。其具體技術方案是礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統，由地面計算機網絡、井下中心站、井下分站、組合開關組成，其特徵在於所述的地面計算機網絡包括計算機終端、交換機和人機界面，所述的地面計算機網絡通過光纖與所述的井下中心站連接，所述的井下中心站將所述的井下分站傳送的各項數據匯總，所述的井下分站通過RJ45 通訊接口與所述的組合開關連接，所述的組合開關監測、控制工作面各種電機運行參數，進行邏輯控制和電機保護。前述的井下分站與組合開關間採用MODBUS RTU和MODBUS TCP/IP通訊協議，通過 RJ45通訊接口進行通信。另外，前述的井下中心站通過光纖將採集到的各項數據傳送給地面計算機網絡， 地面計算機網絡採用工控機，24h不間斷工作，將數據進行解析並存儲到資料庫中，再進行分析處理。為便於理解上述方案，現對方案中系統的一些結構作如下說明該礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統分為三層，由下至上分別為由組合開關構成的工作面監測層，分站所在的工作面數據交換層和位於井上的地面監測層。 工作面監測層，上接分站，下接工作面設備，該層主要用來監測、控制工作面各種電機運行參數、邏輯控制、電機保護等功能。工作面數據交換層和工作面監測層之間採用RJ45通訊接口，通訊協議採用MODBUS RTU協議和MODBUS TCP/IP協議。工作面數據交換層的功能是將工作面監測層的數據進行分析、處理並打包傳遞給上層。井下中心站的作用是將各井下分站所採集的數據集中起來打包後傳輸至地面監測層，同時對數據進行工程量計算並根據測點的坐標位置以直觀的圖形方式將監測結果在井下中心站的屏幕上顯示出來。井下分站完成對各個傳感器的自動巡迴檢查並把監測結果通過RS-485送到井下中心站。分站與中心站通過RS-485進行通信。RS-485是RS-422的變型，RS-485為半雙工，當用於多站互連時，可節省信號線，便於高速遠距離傳送。RS-485 通信協議是雙向、平衡傳輸線標準。它支持多點連接，允許創建多達256個節點的網絡。 RS-485標準支持半雙工通信，即只需要兩根線就可同時進行數據的發送和接收，系統成本低，線路簡單。 井下中心站通過光纖將採集到的分站各項數據傳送給地面監測層，採用光纖傳輸的優點有頻帶寬，損耗低，重量輕，抗幹擾能力強，保真度高，工作性能可靠，成本低。交換機、人機界面、計算機終端構成了地面監測層，該層負責將工作面數據交換層中的數據進行解析，存儲到資料庫中並利用組態軟體進行分析。地面計算機採用工控機二4小時不間斷工作。計算機軟體系統可通過通信接口與井下通信分站相連接，井下通信分站的數據可實時傳送至計算機中；可記錄、存儲各個水平測點的所有參數，列印報表；測量數據還可送入區域網，實現數據共享，同時也便於專家對礦井安全狀況進行遠程診斷。 特別地，組合開關動力迴路採用模塊化概念設計，一個迴路一個模塊，模塊內部集成了各控制迴路的主要電氣元件；如工作迴路因故障停機，可通過更換備用迴路模塊在最短的時間內恢復供電，以保證設備正常運轉；模塊化的設計真正實現了各迴路間的互換互備，極大方便了電氣設備的維護、檢修。模塊通過外部隔離手柄可方便接入主迴路或退出主迴路，安裝機械聯鎖(閉鎖、解鎖)裝置，保證模塊先分間後退出，防止帶負荷插拔模塊。模塊內部選用瑞士 heap電機帶動機構實現換相，替換了以往的隔離換相開關或雙接觸器電氣換相方式，大大減小了體積，同時也方便技術人員的使用。實現了只需一個手指就能輕鬆完成開關的任何操作，內設可靠的電氣及程序雙互鎖功能，徹底杜絕換相過程中合間或合閘狀態下換相。模塊內置微機保護裝置選用國際品牌原裝進口電子元器件，器件高可靠性確保保護動作命令準確快速，運行穩定可靠。當多個迴路處於邏輯工作模式下，保護方式合理、完善，更換邏輯工作方式快速、簡便，並且可根據現場使用情況自由設定各迴路的工作模式。各迴路工作模式與工作方式根據現場需要可任意設定，任意組合。進、出主電纜連接採用隔爆型高壓電纜快速連接器(可選用壓盤式接入方式)，可以方便快速地更換進、出線迴路電纜；輸出迴路電纜的快速連接方式與控制迴路模塊間的互換互備，確保組合開關某迴路如遇特殊故障不能及時處理，但不影響正常使用。

本實用新型的實例結合附圖加以說名。圖1為該礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統的網絡結構圖。圖2為組合開關工作面控制系統圖。
具體實施方式
本實用新型的實例結合附圖加以詳細說明。如圖1所示，為礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統的網絡結構圖。該系統分為三層，分別為由組合開關構成的工作面監測層，分站所在的工作面數據交換層和位於井上的地面監測層。1、2、3為礦用隔爆兼本質安全型組合開關，為工作面監測層，上接分站，下接工作面設備，該層主要用來監測、控制工作面各種電機運行參數、邏輯控制、電機保護等功能。4、5、6為分站，是工作面數據交換層，它和工作面監測層之間採用RJ45通訊接口，通訊協議採用MODBUS RTU協議和MODBUS TCP/IP協議。工作面數據交換層的功能是將工作面監測層的數據進行分析、處理並打包傳遞給上層。井下中心站7的作用是在井下將各井下分站所採集的數據集中起來打包後傳輸至地面監測層，同時對數據進行工程量計算並根據測點的坐標位置以直觀的圖形方式將監測結果在井下中心站的屏幕上顯示出來。井下分站完成對各個傳感器的自動巡迴檢查並把監測結果通過RS-485送到井下中心站。井下中心站通過光纖將採集到的分站各項數據傳送給地面監測層。交換機8、人機界面9、計算機終端10、11構成了地面監測層，該層負責將工作面數據交換層中的數據進行解析，存儲到資料庫中，利用組態軟體進行分析。地面計算機採用工控機二4小時不間斷工作。計算機軟體系統可通過通信接口與井下通信分站相連接，井下通信分站的數據可實時傳送至計算機中；可記錄、存儲各個水平測點的所有參數， 列印報表；測量數據還可送入區域網，實現數據共享，同時也便於專家對礦井安全狀況進行遠程診斷。另外，地面監測層還負責向井下中心站配置參數，不斷巡檢井下中心站並完成井下監督監測數據的接收、存檔、圖形顯示分析、輸出等處理工作。如圖2所示，為組合開關工作面控制系統圖。1為移動變電站，2為組合開關，3為採煤機，4為刮板運輸機，5為轉載機，6為破碎機，7為泵站。組合開關可對採區的多臺電機、單機雙速電機、雙機雙速電機等電氣設備的順序起動、正轉、反轉、停止及雙速切換進行控制，並能對電動機及供電線路進行保護。本實用新型提供一種礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統，使得綜採工作面的安全生產有了技術的保障，極大地提高了採煤工作面的產量和工效，確保了礦井的安全生產。
權利要求1.一種礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統，由地面計算機網絡、井下中心站、井下分站、組合開關組成，其特徵在於所述的地面計算機網絡包括計算機終端、交換機和人機界面，所述的地面計算機網絡通過光纖與所述的井下中心站連接，所述的井下中心站將所述的井下分站傳送的各項數據匯總，所述的井下分站通過RJ45通訊接口與所述的組合開關連接，所述的組合開關監測、控制工作面各種電機運行參數，進行邏輯控制和電機保護。
2.如權利要求1所述的礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統，其特徵在於所述的井下分站與所述的組合開關間採用MODBUS RTU和MODBUS TCP/IP通訊協議，通過RJ45通訊接口進行通信。
3.如權利要求1所述的礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統，其特徵在於所述的井下中心站通過光纖將採集到的各項數據傳送給所述的地面計算機網絡，所述的地面計算機網絡採用工控機，24h不間斷工作，將數據進行解析並存儲到資料庫中，再進行分析處理。
專利摘要一種礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統，主要由地面計算機網絡、井下中心站、井下分站、組合開關組成。組合開關所在的工作面監測層將工作面各種設備的運行參數等信息傳送給分站所在的工作面數據交換層，經過分析、處理，打包傳遞給位於井上的地面監測層，此時再由地面監測層將工作面數據交換層中的數據進行解析並保存到資料庫中，再經由進一步分析處理。本專利涉及的礦用隔爆兼本質安全型組合開關的綜合監控系統，為地面和井下的生產、管理人員提供實時的工作面生產及安全信息，有力地指導了煤礦的現代化綜採工作面的安全生產和管理，既提高了採煤工作面的產量和工效，又確保了礦井的安全生產。
文檔編號H04L29/08GK202133898SQ20112020968
公開日2012年2月1日 申請日期2011年6月13日 優先權日2011年6月13日
發明者張廣超, 王建軍, 葛學海, 許樂, 謝凡 申請人:開封市測控技術有限公司