CN108105117B - 一种具有冗余控制的矿井排水控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有冗余控制的矿井排水控制系统，控制装置分别与第一水位传感器、第二水位传感器以及排水泵组连接；控制装置通过第一水位传感器和第二水位传感器获取排水区域的水位高度，当排水区域的水位高度达到或超过第一水位传感器的设置位置时，第一水位传感器向控制装置发出水位感应信号，控制装置控制排水泵组对排水区域进行排水，当排水区域的水位高度达到或低于第二水位传感器的设置位置时，控制装置控制排水泵组停止排水。当有一个排水泵出现故障时，另一个排水泵即可投用，避免导致无法排水的问题。控制装置设置了报警，排水泵出现故障时能够报警提示维修人员。还提供了各种工作指示灯，能够使维护人员了解排水工作状况。

Description

一种具有冗余控制的矿井排水控制系统

技术领域

本发明涉及矿井排水领域，尤其涉及一种具有冗余控制的矿井排水控制系统。

背景技术

矿山井下使用离心泵进行排水,长期以来一直采用人工操作排水,不但浪费人力,而且由于某些操作人员责任心差,常常出现开空泵等情况,进而造成烧泵事故,不仅增加了生产成本,而且影响安全生产。

现有技术中虽然已经使用水位传感器来感应矿井水位，如申请号为201520462865.X，通过设置与主控器连接的水位传感器，自动监测排水点的积水情况，当水位达到了设定的高水位时，水位传感器发出信号给主控器，主控器控制水泵启动开始排水，当水位低于设定的保水位时，水位传感器发出信号给主控器，主控器控制水泵停泵。仅仅使用了一个排水泵来进行排水，一旦排水泵出现故障将导致矿井内部的水无法排出，影响工作进行。

而且专利文件仅仅单纯的给出了主控器通过水位传感器来获取水位信息，进而控制水泵工作。此专利文件可以实现单一水位值的控制，但是如果控制一个水位区间时，通过单一水位传感器将无法完成区间控制。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种具有冗余控制的矿井排水控制系统，包括：位于矿井内若干个排水区域，分别设置在每个排水区域的第一水位传感器、第二水位传感器，排水泵组以及控制排水泵组运行的控制装置；

第一水位传感器在排水区域设置的高度高于第二水位传感器在排水区域在排水区域设置的高度；

控制装置分别与第一水位传感器、第二水位传感器以及排水泵组连接；控制装置通过第一水位传感器和第二水位传感器获取排水区域的水位高度，当排水区域的水位高度达到或超过第一水位传感器的设置位置时，第一水位传感器向控制装置发出水位感应信号，控制装置控制排水泵组对排水区域进行排水，当排水区域的水位高度达到或低于第二水位传感器的设置位置时，控制装置控制排水泵组停止排水；

控制装置包括：通信模块，拾音模块，摄像头以及发音模块；

拾音模块，摄像头以及发音模块分别与通信模块连接，拾音模块用于获取排水区域的声音信息，并通过通信模块传送至监控中心；

发音模块用于通过通信模块获取监控中心传输的音频，并将音频在排水区域进行播放；

摄像头用于摄取排水区域的视频影像，并通过通信模块传送至监控中心。

优选地，排水泵组包括：第一排水泵和第二排水泵；

控制装置还包括：转换开关，第一连接线，第二连接线以及与第一排水泵的供电端连接的三相连接线，三相连接线分别通过第一接触器KM第一常开触点连接供电电源；与第二排水泵的供电端连接的三相连接线，三相连接线分别通过第二接触器KM第一常开触点连接供电电源；

转换开关的第一转换组设有相互转换连接的第一端点，第二端点以及第三端点；第一端点与第一连接线连接，第三端点分别与第一常开按钮第一端和第一接触器KM第二常开触点第一端连接，第一常开按钮第二端和第一接触器KM第二常开触点第二端分别与第一常闭按钮第一端连接，第一常闭按钮第二端，第三接触器KA第一常开触点第二端，第四接触器KA第一常开触点第二端分别与第一接触器KM线圈第一端连接，第一接触器KM线圈第二端连接第二连接线；

转换开关的第二转换组设有相互转换连接的第四端点，第五端点以及第六端点；第四端点与第一连接线连接，第五端点连接第三接触器KA第一常开触点第一端；

转换开关的第三转换组设有相互转换连接的第七端点，第八端点以及第九端点；第七端点与第一连接线连接，第八端点与第四接触器KA第一常开触点第一端连接；

第一接触器KM常开常闭连锁常开第一端连接第一连接线，第一接触器KM常开常闭连锁常开第二端通过第一工作提示灯连接第二连接线；

第一接触器KM常开常闭连锁常闭第一端连接第一连接线，第一接触器KM常开常闭连锁常闭第二端通过第二工作提示灯连接第二连接线；

转换开关的第四转换组设有相互转换连接的第十端点，第十一端点以及第十二端点；第十端点与第一连接线连接，第十一端点分别与第二常开按钮第一端和第二接触器KM第二常开触点第一端连接，第二常开按钮第二端和第二接触器KM第二常开触点第二端分别与第二常闭按钮第一端连接，第二常闭按钮第二端，第三接触器KA第二常开触点第二端，第四接触器KA第二常开触点第二端，第二接触器KM线圈第一端共同连接，第二接触器KM线圈第二端连接第二连接线；

转换开关的第五转换组设有第十三端点，第十四端点以及第十五端点；第十三端点与第一连接线连接，第十四端点与第三接触器KA第二常开触点第一端连接；

转换开关的第六转换组设有第十六端点，第十七端点以及第十八端点；第十六端点与第一连接线连接，第十七端点与第四接触器KA第二常开触点第一端连接；

转换开关的第七转换组设有第十九端点，第二十端点，第二十一端点以及第二十二端点；

第十九端点与第一连接线连接，第二十端点与第一接触器KM第一常闭触点第一端连接，第一接触器KM第一常闭触点第二端，第二接触器KM第一常闭触点第二端，第四接触器KA第一常闭触点第一端共同连接，第四接触器KA第一常闭触点第二端分别与第一延时线圈KT第一端，报警装置第一端连接；第一延时线圈KT第二端和报警装置第二端分别与第二连接线连接；

转换开关的第八转换组设有第二十三端点，第二十四端点以及第二十五端点；第二十三端点与第一连接线连接，第二十四端点第二接触器KM第一常闭触点第一端连接；

第一延时开关KT常开触点第一端与第一连接线连接，第一延时开关KT常开触点第二端与第四接触器KA线圈第一端连接，第四接触器KA线圈第二端连接第二连接线；

第四接触器KA第三常开触点第一端与第一连接线连接，第四接触器KA第三常开触点第二端与指示灯第一端连接，指示灯第二端与第二连接线连接；

第三接触器KA第二常开触点第一端，第一水位传感器第一端，第二接触器KM第五常开触点第一端同时与第一连接线连接，第三接触器KA第二常开触点第二端，第一水位传感器第二端，第二水位传感器第一端同时与第一连接线连接，第二水位传感器第二端通过第三接触器KA线圈接第二连接线；第二接触器KM第五常开触点第二端通过状态指示灯接第二连接线；第二接触器KM第四常开触点第一端接第一连接线，第二接触器KM第四常开触点第二端通过状态指示灯接第二连接线。

优选地，第一连接线上设有第一过流保护器；

第二连接线上设有第二过流保护器；

第一接触器KM线圈第二端与第二连接线之间设有第三热继电器；

第二接触器KM线圈第二端与第二连接线之间设有第四热继电器。

优选地，第一接触器KM第一常开触点与供电电源之间设有第三过流保护器；

第一接触器KM第一常开触点与第一排水泵之间设有第一热继电器；

第二接触器KM第一常开触点与供电电源之间设有第四过流保护器；

第二接触器KM第一常开触点与第二排水泵之间设有第二热继电器；

供电电源输出端设有供电开关。

优选地，第一排水泵包括：底座，底座上端连接有叶轮机构，叶轮机构外部包裹有叶轮壳体，叶轮壳体与底座采用螺栓连接，且叶轮壳体与底座之间的连接部设有密封圈；

叶轮机构连接有延伸至叶轮壳体内部的泵轴，叶轮机构的叶轮通过泵轴螺栓连接；叶轮机构上端连接有电机机构，泵轴与电机机构的电机输出轴连接；

泵轴与叶轮壳体之间设有叶轮壳体密封圈，泵轴穿入电机机构的位置设有轴承和电机机构密封圈，电机机构设有定子，转子，电机机构的顶端设有上轴座，上轴座上部设有接线端子，接线端子连接有电源线；第一排水泵的顶部设有吊环。

优选地，排水泵组包括：第三排水泵；

控制装置还包括：变压器T，整流器U，电容C，电容C，电容C，二极管VD，第二线圈J，电阻R，电阻R，电阻R，电阻R，时基芯片U，三极管V，第一线圈KM以及第二常开触点J；

变压器T的一次侧两端分别连接电源侧；变压器T的第一二次侧第一端连接整流器U的第一端；变压器T的第一二次侧第二端连接整流器U的第二端；整流器U的第三端，电容C第二端，三极管V发射极，电容C第二端，时基芯片U一脚，电容C第二端，电阻R第二端分别接地；

整流器U的第四端，电容C第一端，二极管VD阴极，第二线圈J第一端，时基芯片U八脚，四脚，电阻R第一端共同连接；二极管VD阳极，第二线圈J第二端分别与三极管V集电极连接；三极管V基极连接时基芯片U三脚，时基芯片U五脚通过电容C接地，时基芯片U二脚连接电阻R第二端；时基芯片U六脚，电容C第一端，电阻R第一端，第一水位传感器，电阻R第一端共同连接；电阻R第二端连接第二水位传感器；

变压器T的第二二次侧第一端连接第一线圈KM第二端；第一线圈KM第一端连接第二常开触点J第二端，第二常开触点J第一端连接变压器T的第二二次侧第二端。

优选地，控制装置还包括：稳压芯片U；

稳压芯片U一脚连接整流器U的第四端和电容C第一端；

稳压芯片U三脚接地，稳压芯片U二脚，二极管VD阴极，第二线圈J第一端，时基芯片U八脚，四脚，电阻R第一端共同连接；稳压芯片U采用；时基芯片U采用NE芯片；

第一常开触点KM与电源之间设有电源开关；

第一常开触点KM与每相电源之间设有熔断器；

第一常开触点KM与第三排水泵之间设有热继电器；

第一线圈KM第一端与第二常开触点J第二端之间连接有热继电器FR。

优选地，排水泵组还包括：第四排水泵；

控制装置还包括：微控制器，第四排水泵控制电路；

第一水位传感器，第二水位传感器，熔断器，热继电器以及第四排水泵控制电路分别与微控制器；

微控制器通过熔断器获取三相连接线的短路信息，通过热继电器获取第三排水泵故障信息，分别通过第一水位传感器和第二水位传感器获取排水区域水位信息；当微控制器接收短路信息，或接收到第三排水泵故障信息，且排水区域的水位信息达到预设排水高度时，微控制器通过第四排水泵控制电路控制第四排水泵运行对排水区域进行排水。

优选地，监控中心具有存储系统进行系统的数据存储，保存排水历史数据，生成矿井水量趋势报告，矿井水量数据保存由用户设置；实时监控各个排水区域的水量信息，为各个排水区域统一设置时间，使得收发信息具有统一的时间，对各个排水区域的水量信息按照预设的格式进行统一处理，形成统一格式的标准化预警，并进行预警过滤、预警查询、预警统计，预警呈现、将预警信息存储，为预警统计分析提供数据支持；还对接到的矿井水量信息通过线路、表格、图形形式进行展示；还提供矿井水量信息交互平台，通过对收集的矿井水量数据整理，形成统计信息，对预警呈现、预警查询、预警统计进行储存，对排水泵组故障的处理手段进行储存，形成故障处理序列，将标准或规范数据统计信息，预警呈现、预警查询、预警统计信息，故障处理序列共享至监控平台，实现经验的收集、整理，共享。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

控制装置分别与第一水位传感器、第二水位传感器以及排水泵组连接；控制装置通过第一水位传感器和第二水位传感器获取排水区域的水位高度，当排水区域的水位高度达到或超过第一水位传感器的设置位置时，第一水位传感器向控制装置发出水位感应信号，控制装置控制排水泵组对排水区域进行排水，当排水区域的水位高度达到或低于第二水位传感器的设置位置时，控制装置控制排水泵组停止排水。

而且设置了第一排水泵，第二排水泵一主一备的方式，当有一个排水泵出现故障时，另一个排水泵即可投用，避免导致无法排水的问题。控制装置设置了报警，排水泵出现故障时能够报警提示维修人员。还提供了各种工作指示灯，能够使维护人员了解排水工作状况。

监控中心具有存储系统进行系统的数据存储，保存排水历史数据，生成矿井水量趋势报告，矿井水量数据保存由用户设置；实时监控各个排水区域的水量信息。对各个排水区域的水量信息按照预设的格式进行统一处理，形成统一格式的标准化预警，并进行预警过滤、预警查询、预警统计，预警呈现、将预警信息存储，为预警统计分析提供数据支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为具有冗余控制的矿井排水控制系统整体示意图；

图2为第一排水泵和第二排水泵的供电示意图；

图3为第一排水泵和第二排水泵的控制示意图；

图4为第一排水泵示意图；

图5为第三排水泵控制示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本发明提供一种具有冗余控制的矿井排水控制系统，如图1至5所示，包括：位于矿井内若干个排水区域，分别设置在每个排水区域的第一水位传感器48、第二水位传感器20，排水泵组110以及控制排水泵组110运行的控制装置121；

第一水位传感器48在排水区域设置的高度高于第二水位传感器20在排水区域在排水区域设置的高度；

控制装置121分别与第一水位传感器48、第二水位传感器20以及排水泵组110连接；控制装置121通过第一水位传感器48和第二水位传感器20获取排水区域的水位高度，当排水区域的水位高度达到或超过第一水位传感器48的设置位置时，第一水位传感器48向控制装置121发出水位感应信号，控制装置121控制排水泵组110对排水区域进行排水，当排水区域的水位高度达到或低于第二水位传感器20的设置位置时，控制装置121控制排水泵组110停止排水；

控制装置121包括：通信模块114，拾音模块111，摄像头112以及发音模块113；拾音模块111，摄像头112以及发音模块113分别与通信模块114连接，拾音模块111用于获取排水区域的声音信息，并通过通信模块114传送至监控中心122；发音模块113用于通过通信模块114获取监控中心122传输的音频，并将音频在排水区域进行播放；摄像头112用于摄取排水区域的视频影像，并通过通信模块114传送至监控中心122。排水泵组110可以包括多个排水泵，使排水泵相互之间形成主备关系。

本实施例中，排水泵组110包括：第一排水泵1和第二排水泵2；

控制装置121还包括：转换开关10，第一连接线51，第二连接线52以及与第一排水泵1的供电端连接的三相连接线，三相连接线分别通过第一接触器KM1第一常开触点连接供电电源；与第二排水泵2的供电端连接的三相连接线，三相连接线分别通过第二接触器KM2第一常开触点连接供电电源；

转换开关10的第一转换组设有相互转换连接的第一端点21，第二端点22以及第三端点23；第一端点21与第一连接线51连接，第三端点23分别与第一常开按钮11第一端和第一接触器KM1第二常开触点第一端连接，第一常开按钮11第二端和第一接触器KM1第二常开触点第二端分别与第一常闭按钮12第一端连接，第一常闭按钮12第二端，第三接触器KA1第一常开触点第二端，第四接触器KA2第一常开触点第二端分别与第一接触器KM1线圈第一端连接，第一接触器KM1线圈第二端连接第二连接线52；

转换开关10的第二转换组设有相互转换连接的第四端点25，第五端点24以及第六端点26；第四端点25与第一连接线51连接，第五端点24连接第三接触器KA1第一常开触点第一端；

转换开关10的第三转换组设有相互转换连接的第七端点28，第八端点27以及第九端点29；第七端点28与第一连接线51连接，第八端点27与第四接触器KA2第一常开触点第一端连接；

第一接触器KM1常开常闭连锁常开第一端连接第一连接线51，第一接触器KM1常开常闭连锁常开第二端通过第一工作提示灯14连接第二连接线52；

第一接触器KM1常开常闭连锁常闭第一端连接第一连接线51，第一接触器KM1常开常闭连锁常闭第二端通过第二工作提示灯15连接第二连接线52；

转换开关10的第四转换组设有相互转换连接的第十端点32，第十一端点31以及第十二端点33；第十端点32与第一连接线51连接，第十一端点31分别与第二常开按钮53第一端和第二接触器KM2第二常开触点第一端连接，第二常开按钮53第二端和第二接触器KM2第二常开触点第二端分别与第二常闭按钮54第一端连接，第二常闭按钮54第二端，第三接触器KA1第二常开触点第二端，第四接触器KA2第二常开触点第二端，第二接触器KM2线圈第一端共同连接，第二接触器KM2线圈第二端连接第二连接线52；

转换开关10的第五转换组设有第十三端点35，第十四端点34以及第十五端点36；第十三端点35与第一连接线51连接，第十四端点34与第三接触器KA1第二常开触点第一端连接；

转换开关10的第六转换组设有第十六端点37，第十七端点38以及第十八端点39；第十六端点37与第一连接线51连接，第十七端点38与第四接触器KA2第二常开触点第一端连接；

转换开关10的第七转换组设有第十九端点42，第二十端点41，第二十一端点44以及第二十二端点43；

第十九端点42与第一连接线51连接，第二十端点41与第一接触器KM1第一常闭触点第一端连接，第一接触器KM1第一常闭触点第二端，第二接触器KM2第一常闭触点第二端，第四接触器KA2第一常闭触点第一端共同连接，第四接触器KA2第一常闭触点第二端分别与第一延时线圈KT第一端，报警装置55第一端连接；第一延时线圈KT第二端和报警装置55第二端分别与第二连接线52连接；

转换开关10的第八转换组设有第二十三端点46，第二十四端点45以及第二十五端点47；第二十三端点46与第一连接线51连接，第二十四端点45第二接触器KM2第一常闭触点第一端连接；

第一延时开关KT常开触点第一端与第一连接线51连接，第一延时开关KT常开触点第二端与第四接触器KA2线圈第一端连接，第四接触器KA2线圈第二端连接第二连接线52；

第四接触器KA2第三常开触点第一端与第一连接线51连接，第四接触器KA2第三常开触点第二端与指示灯19第一端连接，指示灯19第二端与第二连接线52连接；

第三接触器KA1第二常开触点第一端，第一水位传感器48第一端，第二接触器KM2第五常开触点第一端同时与第一连接线51连接，第三接触器KA1第二常开触点第二端，第一水位传感器48第二端，第二水位传感器20第一端同时与第一连接线51连接，第二水位传感器20第二端通过第三接触器KA1线圈接第二连接线52；第二接触器KM2第五常开触点第二端通过状态指示灯18接第二连接线52；第二接触器KM2第四常开触点第一端接第一连接线51，第二接触器KM2第四常开触点第二端通过状态指示灯17接第二连接线52。

在排水区域设置在第一水位传感器、第二水位传感器，第一排水泵，第二排水泵以及控制排水泵运行的控制装置，当水位高于第一水位传感器时能够启动排水泵进行排水，当水位低于第二水位传感器时关闭排水泵。这样实现了自动排水，无需人员参与，提高了排水自动化性能。而且设置了第一排水泵，第二排水泵一主一备的方式，当有一个排水泵出现故障时，另一个排水泵即可投用，避免导致无法排水的问题。而且控制装置设置了报警，排水泵出现故障时能够报警提示维修人员。还提供了各种工作指示灯，能够使维护人员了解排水工作状况。

本实施例中，可以将转换开关10的第二转换组的第四端点25与第五端点24连通，第六转换组第十六端点37，第十七端点38连通，第七转换组第二十一端点44以及第二十二端点43连通；排水区域的水位达到第一水位传感器48，使得第三接触器线圈得电，自吸合闭锁，第一接触器KM1得电吸合，第一排水泵1开始排水，当水位低于第二水位传感器20时，第三接触器线圈失电断开，第一排水泵1停止排水。

在排水过程中，当第一排水泵1发生故障或热继电器动作时，第一接触器KM1失电释放，第一排水泵1停止运行，第一延时线圈KT通电，报警装置55报警。经过延伸后，第一延时开关KT常开触点动作闭合，第二接触器线圈KM2得电，第二排水泵2工作进行排水。若让第二排水泵2为主要排水泵，而第一排水泵1为备用时，将转换开关10的第三转换组第七端点28和第九端点29连通，第五转换组第十三端点35和第十五端点36连通，第八转换组第二十三端点46，第二十五端点47连通。如要手动则可以将转换开关10的第一转换组的第一端点21，第二端点22连通，第四转换组第十端点32，第十一端点31连通。第一排水泵1，第二排水泵2可以通过手动控制运行。

第一连接线51上设有第一过流保护器49；第二连接线52上设有第二过流保护器50；第一接触器KM1线圈第二端与第二连接线52之间设有第三热继电器13；第二接触器KM2线圈第二端与第二连接线52之间设有第四热继电器16。

第一接触器KM1第一常开触点与供电电源之间设有第三过流保护器4；第一接触器KM1第一常开触点与第一排水泵1之间设有第一热继电器8；第二接触器KM2第一常开触点与供电电源之间设有第四过流保护器5；第二接触器KM2第一常开触点与第二排水泵2之间设有第二热继电器9；供电电源输出端设有供电开关3。

本实施例中，第一排水泵1包括：底座61，底座61上端连接有叶轮机构62，叶轮机构62外部包裹有叶轮壳体64，叶轮壳体64与底座61采用螺栓连接，且叶轮壳体64与底座61之间的连接部设有密封圈63；

叶轮机构62连接有延伸至叶轮壳体64内部的泵轴65，叶轮机构62的叶轮通过泵轴螺栓66连接；叶轮机构62上端连接有电机机构67，泵轴65与电机机构67的电机输出轴68连接；

泵轴65与叶轮壳体64之间设有叶轮壳体密封圈69，泵轴65穿入电机机构67的位置设有轴承70和电机机构密封圈71，电机机构67设有定子72，转子73，电机机构67的顶端设有上轴座74，上轴座74上部设有接线端子75，接线端子75连接有电源线76；第一排水泵1的顶部设有吊环77。

对于排水泵组的其他排水泵也可以采用第一排水泵1的结构形式，具体结构形式这里不做限定。

第一排水泵1与第二排水泵2直联一体潜入水中工作的提水机具，在安装前，需将清水由注水孔处灌满，适用于从深井抽取地下水、也可用于水库、水渠、河流等到提水工程：主要用于高原山区的人畜用水、农田灌溉、亦可供城市、工、铁路、矿山、工地供排水使用。第一排水泵1与第二排水泵2安装、使用、维护方便简单占地面积小、不需要造泵房。第一排水泵1与第二排水泵2为单吸多级立式离心泵：潜水电机为密闭充水湿式、立式三相笼异步电动机，电机与水泵通过爪式或单健筒式联轴器直接；配备有不同规格的三芯电缆；起动设备为不同容量等级的空气开关和自偶减压起动器、输水管为不同直径的钢管制成、采用法兰联接，高扬程式电泵采用闸阀控制。高扬程潜水泵上部装有止回阀，避免停机水垂造成机组破坏。潜水电机采用水润滑轴承，电机绕组采用聚乙稀绝缘，尼龙护套耐用消费品水电磁线，把接头绝缘脱去刮净漆层，分别接好，焊接牢固，用生橡胶绕一层。再用防水粘胶带缠2～3层，外面包上2～3层防水胶布或用水胶粘结包一层橡胶带以防渗水。电机密闭，采用精密止口螺栓，电缆出口加胶垫进行密封。第一排水泵1与第二排水泵2每级导流壳中装有一个橡胶轴承；叶轮用锥形套固定在泵轴上；导流壳采用螺纹或螺栓联成一体。

本发明中，排水泵组110包括：第三排水泵104；

控制装置121还包括：变压器T，整流器U1，电容C1，电容C2，电容C3，二极管VD，第二线圈J，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，时基芯片U3，三极管V，第一线圈KM以及第二常开触点J；

变压器T的一次侧两端分别连接电源侧；变压器T的第一二次侧第一端连接整流器U1的第一端；变压器T的第一二次侧第二端连接整流器U1的第二端；整流器U1的第三端，电容C1第二端，三极管V发射极，电容C2第二端，时基芯片U3一脚，电容C3第二端，电阻R2第二端分别接地；

整流器U1的第四端，电容C1第一端，二极管VD阴极，第二线圈J第一端，时基芯片U3八脚，四脚，电阻R1第一端共同连接；二极管VD阳极，第二线圈J第二端分别与三极管V集电极连接；三极管V基极连接时基芯片U3三脚，时基芯片U3五脚通过电容C2接地，时基芯片U3二脚连接电阻R1第二端；时基芯片U3六脚，电容C3第一端，电阻R2第一端，第一水位传感器48，电阻R3第一端共同连接；电阻R3第二端连接第二水位传感器20；变压器T的第二二次侧第一端连接第一线圈KM第二端；第一线圈KM第一端连接第二常开触点J第二端，第二常开触点J第一端连接变压器T的第二二次侧第二端。

控制装置121还包括：稳压芯片U2；

稳压芯片U2一脚连接整流器U1的第四端和电容C1第一端；稳压芯片U2三脚接地，稳压芯片U2二脚，二极管VD阴极，第二线圈J第一端，时基芯片U3八脚，四脚，电阻R1第一端共同连接；稳压芯片U2采用7812；时基芯片U3采用NE555芯片；第一常开触点KM与电源之间设有电源开关105；第一常开触点KM与每相电源之间设有熔断器107；第一常开触点KM与第三排水泵104之间设有热继电器106；第一线圈KM第一端与第二常开触点J第二端之间连接有热继电器FR。

当排水区域的水位达到或超过第一水位传感器时，第一水位传感器和第二水位传感器同时感应水位信息，三极管V导通，第二线圈J得电，第二常开触点J闭合，使得第一线圈KM得电，第一常开触点KM闭合，使得第三排水泵104通过三相连接线连接电源，第三排水泵104开始工作对排水区域进行排水，当水位到达低于第二水位传感器时，三极管V截止，第二线圈J失电，第二常开触点J断开，使得第一线圈KM失电，第一常开触点KM断开，使得第三排水泵104断开连接电源，第三排水泵104停止工作对排水区域3进行排水。

本发明中，排水泵组110还包括：第四排水泵；控制装置121还包括：微控制器，第四排水泵控制电路；第一水位传感器48，第二水位传感器20，熔断器107，热继电器106以及第四排水泵控制电路分别与微控制器；微控制器通过熔断器107获取三相连接线的短路信息，通过热继电器106获取第三排水泵104故障信息，分别通过第一水位传感器48和第二水位传感器20获取排水区域103水位信息；当微控制器接收短路信息，或接收到第三排水泵104故障信息，且排水区域103的水位信息达到预设排水高度时，微控制器通过第四排水泵控制电路控制第四排水泵运行对排水区域103进行排水。

这样当排水泵出现故障或者线路出现短路时，微控制器可以获取的故障或短路信息，排水区域的水位达到或超过第一水位传感器时，第一水位传感器和第二水位传感器同时感应水位信息，微控制器通过备用排水泵控制电路控制备用排水泵运行对排水区域进行排水。当水位到达低于第二水位传感器时，微控制器通过备用排水泵控制电路控制备用排水泵停止运行。这样构成了冗余控制包括对矿山井下进行排水。

排水泵组110可以同时包括：第一排水泵1、第二排水泵2、第三排水泵、第四排水泵。即为在排水区域同时设置。也可以设置至少两个，两个互为主备。

本发明中，监控中心122设有存储系统进行系统的数据存储，保存排水历史数据，生成矿井水量趋势报告，矿井水量数据保存由用户设置；实时监控各个排水区域的水量信息，为各个排水区域统一设置时间；对各个排水区域的水量信息按照预设的格式进行统一处理，形成统一格式的标准化预警，并进行预警过滤、预警查询、预警统计，预警呈现、将预警信息存储，为预警统计分析提供数据支持；还对接到的矿井水量信息通过线路、表格、图形形式进行展示；还提供矿井水量信息交互平台，通过对收集的矿井水量数据整理，形成统计信息，对预警呈现、预警查询、预警统计进行储存，对排水泵组故障的处理手段进行储存，形成故障处理序列，将标准或规范数据统计信息，预警呈现、预警查询、预警统计信息，故障处理序列共享至监控平台，实现经验的收集、整理，共享。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等如果存在是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种具有冗余控制的矿井排水控制系统，其特征在于，包括：位于矿井内若干个排水区域，分别设置在每个排水区域的第一水位传感器（48）、第二水位传感器（20），排水泵组（110）以及控制排水泵组（110）运行的控制装置（121）；

第一水位传感器（48）在排水区域设置的高度高于第二水位传感器（20）在排水区域设置的高度；

控制装置（121）分别与第一水位传感器（48）、第二水位传感器（20）以及排水泵组（110）连接；控制装置（121）通过第一水位传感器（48）和第二水位传感器（20）获取排水区域的水位高度，当排水区域的水位高度达到或超过第一水位传感器（48）的设置位置时，第一水位传感器（48）向控制装置（121）发出水位感应信号，控制装置（121）控制排水泵组（110）对排水区域进行排水，当排水区域的水位高度达到或低于第二水位传感器（20）的设置位置时，控制装置（121）控制排水泵组（110）停止排水；

控制装置（121）包括：通信模块（114），拾音模块（111），摄像头（112）以及发音模块（113）；

拾音模块（111），摄像头（112）以及发音模块（113）分别与通信模块（114）连接，拾音模块（111）用于获取排水区域的声音信息，并通过通信模块（114）传送至监控中心（122）；

发音模块（113）用于通过通信模块（114）获取监控中心（122）传输的音频，并将音频在排水区域进行播放；

摄像头（112）用于摄取排水区域的视频影像，并通过通信模块（114）传送至监控中心（122）；

监控中心（122）具有存储系统进行系统的数据存储，保存排水历史数据，生成矿井水量趋势报告，矿井水量数据保存由用户设置；实时监控各个排水区域的水量信息，为各个排水区域统一设置时间，使得收发信息具有统一的时间，对各个排水区域的水量信息按照预设的格式进行统一处理，形成统一格式的标准化预警，并进行预警过滤、预警查询、预警统计，预警呈现、将预警信息存储，为预警统计分析提供数据支持；还对接到的矿井水量信息通过线路、表格、图形形式进行展示；还提供矿井水量信息交互平台，通过对收集的矿井水量数据整理，形成统计信息，对预警呈现、预警查询、预警统计进行储存，对排水泵组故障的处理手段进行储存，形成故障处理序列，将标准或规范数据统计信息，预警呈现、预警查询、预警统计信息，故障处理序列共享至监控平台，实现经验的收集、整理，共享。

2.根据权利要求1所述的具有冗余控制的矿井排水控制系统，其特征在于，

排水泵组（110）包括：第一排水泵（1）和第二排水泵（2）；

控制装置（121）还包括：转换开关（10），第一连接线（51），第二连接线（52）以及与第一排水泵（1）的供电端连接的三相连接线，三相连接线分别通过第一接触器KM1第一常开触点连接供电电源；与第二排水泵（2）的供电端连接的三相连接线，三相连接线分别通过第二接触器KM2第一常开触点连接供电电源；

转换开关（10）的第一转换组设有相互转换连接的第一端点（21），第二端点（22）以及第三端点（23）；第一端点（21）与第一连接线（51）连接，第三端点（23）分别与第一常开按钮（11）第一端和第一接触器KM1第二常开触点第一端连接，第一常开按钮（11）第二端和第一接触器KM1第二常开触点第二端分别与第一常闭按钮（12）第一端连接，第一常闭按钮（12）第二端，第三接触器KA1第一常开触点第二端，第四接触器KA2第一常开触点第二端分别与第一接触器KM1线圈第一端连接，第一接触器KM1线圈第二端连接第二连接线（52）；

转换开关（10）的第二转换组设有相互转换连接的第四端点（25），第五端点（24）以及第六端点（26）；第四端点（25）与第一连接线（51）连接，第五端点（24）连接第三接触器KA1第一常开触点第一端；

转换开关（10）的第三转换组设有相互转换连接的第七端点（28），第八端点（27）以及第九端点（29）；第七端点（28）与第一连接线（51）连接，第八端点（27）与第四接触器KA2第一常开触点第一端连接；

第一接触器KM1常开常闭连锁常开第一端连接第一连接线（51），第一接触器KM1常开常闭连锁常开第二端通过第一工作提示灯（14）连接第二连接线（52）；

第一接触器KM1常开常闭连锁常闭第一端连接第一连接线（51），第一接触器KM1常开常闭连锁常闭第二端通过第二工作提示灯（15）连接第二连接线（52）；

转换开关（10）的第四转换组设有相互转换连接的第十端点（32），第十一端点（31）以及第十二端点（33）；第十端点（32）与第一连接线（51）连接，第十一端点（31）分别与第二常开按钮（53）第一端和第二接触器KM2第二常开触点第一端连接，第二常开按钮（53）第二端和第二接触器KM2第二常开触点第二端分别与第二常闭按钮（54）第一端连接，第二常闭按钮（54）第二端，第三接触器KA1第二常开触点第二端，第四接触器KA2第二常开触点第二端，第二接触器KM2线圈第一端共同连接，第二接触器KM2线圈第二端连接第二连接线（52）；

转换开关（10）的第五转换组设有第十三端点（35），第十四端点（34）以及第十五端点（36）；第十三端点（35）与第一连接线（51）连接，第十四端点（34）与第三接触器KA1第二常开触点第一端连接；

转换开关（10）的第六转换组设有第十六端点（37），第十七端点（38）以及第十八端点（39）；第十六端点（37）与第一连接线（51）连接，第十七端点（38）与第四接触器KA2第二常开触点第一端连接；

转换开关（10）的第七转换组设有第十九端点（42），第二十端点（41），第二十一端点（44）以及第二十二端点（43）；

第十九端点（42）与第一连接线（51）连接，第二十端点（41）与第一接触器KM1第一常闭触点第一端连接，第一接触器KM1第一常闭触点第二端，第二接触器KM2第一常闭触点第二端，第四接触器KA2第一常闭触点第一端共同连接，第四接触器KA2第一常闭触点第二端分别与第一延时线圈KT第一端，报警装置（55）第一端连接；第一延时线圈KT第二端和报警装置（55）第二端分别与第二连接线（52）连接；

转换开关（10）的第八转换组设有第二十三端点（46），第二十四端点（45）以及第二十五端点（47）；第二十三端点（46）与第一连接线（51）连接，第二十四端点（45）第二接触器KM2第一常闭触点第一端连接；

第一延时开关KT常开触点第一端与第一连接线（51）连接，第一延时开关KT常开触点第二端与第四接触器KA2线圈第一端连接，第四接触器KA2线圈第二端连接第二连接线（52）；

第四接触器KA2第三常开触点第一端与第一连接线（51）连接，第四接触器KA2第三常开触点第二端与指示灯（19）第一端连接，指示灯（19）第二端与第二连接线（52）连接；

第三接触器KA1第二常开触点第一端，第一水位传感器（48）第一端，第二接触器KM2第五常开触点第一端同时与第一连接线（51）连接，第三接触器KA1第二常开触点第二端，第一水位传感器（48）第二端，第二水位传感器（20）第一端同时与第一连接线（51）连接，第二水位传感器（20）第二端通过第三接触器KA1线圈接第二连接线（52）；第二接触器KM2第五常开触点第二端通过状态指示灯（18）接第二连接线（52）；第二接触器KM2第四常开触点第一端接第一连接线（51），第二接触器KM2第四常开触点第二端通过状态指示灯（17）接第二连接线（52）。

3.根据权利要求2所述的具有冗余控制的矿井排水控制系统，其特征在于，

第一连接线（51）上设有第一过流保护器（49）；

第二连接线（52）上设有第二过流保护器（50）；

第一接触器KM1线圈第二端与第二连接线（52）之间设有第三热继电器（13）；

第二接触器KM2线圈第二端与第二连接线（52）之间设有第四热继电器（16）。

4.根据权利要求2所述的具有冗余控制的矿井排水控制系统，其特征在于，

第一接触器KM1第一常开触点与供电电源之间设有第三过流保护器（4）；

第一接触器KM1第一常开触点与第一排水泵（1）之间设有第一热继电器（8）；

第二接触器KM2第一常开触点与供电电源之间设有第四过流保护器（5）；

第二接触器KM2第一常开触点与第二排水泵（2）之间设有第二热继电器（9）；

供电电源输出端设有供电开关（3）。

5.根据权利要求2所述的具有冗余控制的矿井排水控制系统，其特征在于，

第一排水泵（1）包括：底座（61），底座（61）上端连接有叶轮机构（62），叶轮机构（62）外部包裹有叶轮壳体（64），叶轮壳体（64）与底座（61）采用螺栓连接，且叶轮壳体（64）与底座（61）之间的连接部设有密封圈（63）；

叶轮机构（62）连接有延伸至叶轮壳体（64）内部的泵轴（65），叶轮机构（62）的叶轮通过泵轴螺栓（66）连接；叶轮机构（62）上端连接有电机机构（67），泵轴（65）与电机机构（67）的电机输出轴（68）连接；

泵轴（65）与叶轮壳体（64）之间设有叶轮壳体密封圈（69），泵轴（65）穿入电机机构（67）的位置设有轴承（70）和电机机构密封圈（71），电机机构（67）设有定子（72），转子（73），电机机构（67）的顶端设有上轴座（74），上轴座（74）上部设有接线端子（75），接线端子（75）连接有电源线（76）；第一排水泵（1）的顶部设有吊环（77）。

6.根据权利要求1所述的具有冗余控制的矿井排水控制系统，其特征在于，

排水泵组（110）包括：第三排水泵（104）；

控制装置（121）还包括：变压器T，整流器U1，电容C1，电容C2，电容C3，二极管VD，第二线圈J，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，时基芯片U3，三极管V，第一线圈KM以及第二常开触点J；

变压器T的一次侧两端分别连接电源侧；变压器T的第一二次侧第一端连接整流器U1的第一端；变压器T的第一二次侧第二端连接整流器U1的第二端；整流器U1的第三端，电容C1第二端，三极管V发射极，电容C2第二端，时基芯片U3一脚，电容C3第二端，电阻R2第二端分别接地；

整流器U1的第四端，电容C1第一端，二极管VD阴极，第二线圈J第一端，时基芯片U3八脚，四脚，电阻R1第一端共同连接；二极管VD阳极，第二线圈J第二端分别与三极管V集电极连接；三极管V基极连接时基芯片U3三脚，时基芯片U3五脚通过电容C2接地，时基芯片U3二脚连接电阻R1第二端；时基芯片U3六脚，电容C3第一端，电阻R2第一端，第一水位传感器（48），电阻R3第一端共同连接；电阻R3第二端连接第二水位传感器（20）；

变压器T的第二二次侧第一端连接第一线圈KM第二端；第一线圈KM第一端连接第二常开触点J第二端，第二常开触点J第一端连接变压器T的第二二次侧第二端。

7.根据权利要求6所述的具有冗余控制的矿井排水控制系统，其特征在于，

控制装置（121）还包括：稳压芯片U2；

稳压芯片U2一脚连接整流器U1的第四端和电容C1第一端；

稳压芯片U2三脚接地，稳压芯片U2二脚，二极管VD阴极，第二线圈J第一端，时基芯片U3八脚，四脚，电阻R1第一端共同连接；稳压芯片U2采用7812；时基芯片U3采用NE555芯片；

第一常开触点KM与电源之间设有电源开关（105）；

第一常开触点KM与每相电源之间设有熔断器（107）；

第一常开触点KM与第三排水泵（104）之间设有热继电器（106）；

第一线圈KM第一端与第二常开触点J第二端之间连接有热继电器FR。

8.根据权利要求6所述的具有冗余控制的矿井排水控制系统，其特征在于，

排水泵组（110）还包括：第四排水泵；

控制装置（121）还包括：微控制器，第四排水泵控制电路；

第一水位传感器（48），第二水位传感器（20），熔断器（107），热继电器（106）以及第四排水泵控制电路分别与微控制器；

微控制器通过熔断器（107）获取三相连接线的短路信息，通过热继电器（106）获取第三排水泵（104）故障信息，分别通过第一水位传感器（48）和第二水位传感器（20）获取排水区域（103）水位信息；当微控制器接收短路信息，或接收到第三排水泵（104）故障信息，且排水区域（103）的水位信息达到预设排水高度时，微控制器通过第四排水泵控制电路控制第四排水泵运行对排水区域（103）进行排水。