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- 齐暄电子
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- 10000000 台
- 所在地:
- 河北 衡水市
1 系统设计目的
煤矿水害一直是煤矿安全生产的重大隐患,《煤矿安全规程》防治水管理规定2016新版要求,矿井应建立水文地质监测系统。2017年5月1日实施的老空水治理也明确提出煤矿要建立井上井下水文监测系统。矿井必须进一步加强落实煤矿水害防治责任制、加强矿井水文地质基础工作,建立水文地质观测系统,加强水文地质动态观测和水害预测分析工作。煤矿建立此系统很有必要也很有意义。
根据矿井数字化矿山建设的要求,基于先期的使用经验和实践基础,结合矿井现已知的水文地质条件以及充水因素,针对地表水、砂岩裂隙水、承压水、陷落柱及老窑水害评价的现场条件,利用ASP动态网页开发技术,设计了针对矿井当前自动化、数字化和信息化需求的新型矿井水文地质预测预报系统。
此系统的建立便于掌握矿井水文地质信息,掌握矿区各水系之间的水力联系和水文动态变化规律,及早发现水害险情,及早排除险情,防止重大水害的发生,对减少人员伤亡和财产损失起着重大的作用。
2 系统设计的意义
2.1 水文观测系统观测的内容
井上观测
1.气象观测:包括降水量、气温、相对湿度、风向、风速;
2.地面水文孔水位观测;
3.排水管道、沟、渠、河流流量监测;
4.矿区水质监测。
井下观测
1.承压水水压变化动态;
2.隔水层的受力状态;
3.陷落柱、断层等构造异常区的导水状态;
4.老空区的涌水量;
5.老空区的积水水位;
6.采区范围内主要出水点的涌水量动态变化;
7.地下水文孔水位观测;
8.井下排水管道、水沟流量监测;
9.高压注水量监测;
10、顶板淋水量监测;
11.地下水水质监测。
2.2 观测系统能够解决的问题
1.气象观测是为了观测大气降水对矿区各个含水层、采区内各个出水点的涌水量的影响,寻求之间的水力联系,预防强降雨引起的地表径流湖水的变化,通过冒落裂隙和其他导水通道对矿井的安全生产构成威胁;
2.地表水文孔的监测是为了观测各含水层的水位动态变化;
3.承压水水压的监测是为了观测承压水的压力动态变化,以防压力超过隔水层承受能力,破坏隔水层,涌入矿井,造成人员伤亡和财产损失;
4.承压水隔水层的受力状态监测是为了观测承压水压力对隔水层岩体的影响,防止隔水层破坏;
5.陷落柱、断层等构造异常区的导水状态监测是为了防止陷落柱等联通含水体,形成导水通道;
6.老空区涌水量和水位的监测是为了防治老空区长期积水,破坏顶板,积水溃入采区;
7.采区各个出水点涌水量的动态监测,一是为了及时发现异常出水点,二是可以寻求地表水,含水层水位变化和井下出水点涌水量之间的水力联系,三是防止河流、湖泊、溶洞、强富水性含水层的水通过冒罗裂隙,陷落柱、导水断层等导水通道对矿井生产造成的威胁;
8. 地下水文孔水位观测是为了观测地下含水层的水位动态变化,建立上下各层含水层包括地面降雨的水力联系;
9.地面和井下排水管、排水渠分布式流量的监测配合探放水工程、排水泵组作业,寻求相互联系,掌握正常排水状况;
10.矿区水质测量涵盖PH值、污浊度、矿物离子等的监测,建立这一系列监测数据库可以追本溯源,寻找未知的水流源头,对异常状况发生提供详尽信息。
综合以上,监测系统的建立,可以及时发现涌水异常点,实时掌握各个观测点的动态数据,摸清地表水,含水层水位变化和井下出水点涌水量之间的水力联系,探明生产矿井的充水因素、充水方式、突水层位、突水点的位置与突水量,矿井涌水量的动态变化与开采水平、开采面积的关系,掌握矿区各处排放水安全情况、预警情况、异常情况,及早发现水害险情,及早排除险情,防止重大水害的发生,对减少人员伤亡和财产损失起着重大的作用。
3 监控系统的最终目标
矿井矿井水文监测预警系统作为数字化矿山建设的一部分,必须和数字化矿山连为一体,最终实现数据采集自动化,设备开停自动化、故障检测自动化,异常报警自动化,真正做到井下监控设备的无人值守,实现系统的自动化运行和远程控制。
4 矿井水文监测系统架构
该系统包括井上和井下两部分:
井上部分
由监测服务器、客户端、遥测主机、遥测水位计、遥测雨量计等组成地面遥测系统和监控网络。
地面水位水温遥测分站采集水位和水温数据,通过GSM(或GPRS)网络将数据传送到遥测主机。通过协议转换由监测服务器水文软件接收处理。各客户端通过网络共享数据。
大气降水雨量计、风速风向、温湿度等综合气象信息,通过无线收发模块或移动通信网络与监测主战建立通信;
地面流量和水质监测数据通过现场总线发送到监测分站,然后通过矿区以太网络或其他方式与监测服务器软件建立通信。
井下部分
井下部分结构:各种类型的测量仪器接入通讯分站,各工作平面的通讯分站接入以太网,通过井下以太环网将数据传送到地面监控中心。
测量仪器包括流量监测仪、水压监测仪、水位监测仪、水温监测仪、孔隙水报警仪、水质监测仪以及各种要素的监测传感器等。整个系统的组成结构如下图所示:
5 系统功能
1.实时监测水位、水压、水温、流量、水质、导水状态等各个水文要素的数值和变化情况;
2.遥测水文观测孔水位水温、气象参数;
3.水位、流量、水压等参数总量及变化率超过预警值自动报警,并有所选择的自动发送短信到相关领导的手机;
4.系统对所有监测监控数据进行实时处理后分类存储,并提供数据库存储备份,监测数据永久保存。
5.系统提供多种诊断功能,包括系统的通信传输状况、传感器、分站故障分类统计等监测系统的自身故障诊断;
6.系统具有实时监测表、实时曲线、报表统计、历史曲线、当地远程报警等功能,对所有数据和报表都提供打印输出功能。
7.系统具有良好的网络功能,可以通过局域网、互联网等多种形式,方便的进行全局、全市、全省范围的联网。系统也可根据用户定制联网需求,提供输出交换监测数据。
8.所有数据全网共享。提高高效实用的集团调度中心软件,可以直接查询各级煤矿监测数据,方便快捷。
6 系统主要设备介绍
6.1 监控服务器(主站)
1.工业控制计算机
2.打印机
3.数据处理软件系统
▪功能特点
将所有监测点数据汇总到本主站,井下站点监测数据通过井下千兆以太网传输到系统主站,一级数据库和备份数据库都设在主站服务器,监控界面可显示到大屏幕,授权部门可以通过公司局域网访问数据库,浏览监测数据以及通过授权修改监测时间间隔、设置报警水位、报警流量、降水量、打印报表、绘制曲线等功能。
▪技术指标
1.系统容量:128 台分站设备。
2.系统巡检周期 ≤30s
3.数据传输方式:CAN总线或485通讯或以太网
4.网络传输协议:TCP/IP
5.操作系统:Windows XP/Server2003/Win7/Win8
6.数据库:SQL2005建立数据库存储备份,监测数据永久保存
7.供电电源 AC220V
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