CN112127953A - 矿井监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及监控技术领域，公开了一种矿井监控系统，包括井下监控模块、地面集控模块、井下互访模块和井上井下互联模块，其中井下监控模块包括信息采集单元、显示界面单元、通信接口单元和报警单元，所述地面集控模块用于执行远程整定功能，能对保护装置动作参数进行远程整定，并可在调度人员许可时，对保护设备进行投切；所述井下互访模块用于井下监控模块间的通信，本发明实现了井下变电所的实时在线监测，故障时能迅速定位故障点，使工作人员有效的排除故障，缩短停送电周期，对煤矿井下供电系统安全稳定运行具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及监控技术领域，尤其涉及一种矿井监控系统。
背景技术
现代煤矿生产离不开电气设备以及电力能源的支持，供电系统维系着井下采掘、运
输、通风、排水、照明等安全生产活动的正常运转，目前在我国各大煤矿企业常见的电压等级有10KV、6KV、3.3KV、1.14KV、0.66KV等，煤矿井下供电系统主要由配电装置、移动变电站、开关设备等电气设备组成。整个供电系统的稳定可靠运行与煤矿生产效率及安全性密切相关。在煤矿井下为保证供电线路的可靠工作及人员安全，供电设备会装有漏电保护、短路保护等保护装置，当线路出现过压、过流、短路等故障时，保护设备会自动分、合闸断路器，切除故障线路，造成停电故障，为安全生产带来隐患，因此，大多井下变电所会有专门人员巡检保护装置的状态。但随着开采的深入、配电点的增多，单纯的人员巡检不仅浪费人力，且由于井下工作环境复杂，故障排查困难，停送电周期较长，影响煤矿采区的工作效率。另外，若缺少实时监控系统，很难掌握各个变电所的实际运行状况，事故地点、事故原因不明确。为进一步保证煤矿生产安全，提高生产效率，就需要现代化的供电监控系统对井下供电系统的运行状态进行实时监测，提升井下供电系统的自动化水平。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种矿井监控系统用以解决现有技术中的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种矿井监控系统，包括依次连接的地面集控模块、井上井下互联模块、井下监控模块和井下互访模块，其中，
所述井下监控模块包括信息采集单元、显示界面单元、通信接口单元和报警单元，所述信息采集单元用于采集电压、电流、功率、保护装置状态、动作参数，所述通信接口单元用于匹配供电设备自带的信息输出接口；所述井下监控模块主通信方式为以太网，利用井下以太网通路，并辅以CAN接口构建可靠的井下参数数据传输网络；
所述地面集控模块用于执行远程整定功能，能对保护装置动作参数进行远程整定，并可在调度人员许可时，对保护设备进行投切；
所述井下互访模块用于井下监控模块间的通信，包括井下以太网，所述井下监控模块连接到以太网口，以TCP/IP体系结构为基础，配置为具有自恢复、自诊断的数据互联网络，当安装点附近无以太网口，则通过CAN接口连接到附近另一连接以太网口的井下监控模块以间接挂接到以太网上；
所述井上井下互联模块以Modbus/TCP协议模型配置而成，实现地面集控模块与井下网络通信，并配置有抗干扰、带隔离功能电路，用以保证地面集控模块准确连接每一井下监控模块。
优选的，所述通信接口单元包括抗干扰、带隔离的可靠RS485、CAN通信接口。
优选的，所述信息采集单元还包括视频监控装置和若干环境参数传感器。
优选的，所述环境参数传感器为全数字式智能传感器。
优选的，所述全数字传感器包括母板和若干个功能传感探头，每个所述功能传感探头均通过光纤保护通信接口与母板连接，所述功能传感探头包括温湿度传感探头、激光甲烷传感探头、一氧化碳浓度传感探头和烟雾浓度传感探头。
优选的，所述井下监控模块中还包括电源子模块，所述的电源子模块用于为井下监控模块中各单元提供不间断电力供应。
优选的，所述电源子模块包括蓄电池模块和充放电管控模块，所述充放电管控模块用于控制蓄电池模块合理的在充电和放电间进行切换，并控制输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的监控系统设计了基于工业以太网与现场总线的矿井监控系统，完成供电系统运行参数的远程在线监测，保护装置的远程整定，基于工业以太网与现场总线的矿井监控系统实现了井下变电所的实时在线监测，故障时能迅速定位故障点，使工作人员有效的排除故障，缩短停送电周期，对煤矿井下供电系统安全稳定运行具有重要意义，提高了煤矿井下供电系统自动化水平；
此外本发明采用的全数字式智能传感器，无中继传输距离长，实时性高，抗干扰能力强，提升了传感器的防护等级并完善了报警、断电等控制功能。
附图说明
图1为本发明实施例的一种矿井监控系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
煤矿井下供电监控中，主要包括运行参数远程监测：监控系统采集供电设备的电压、电流、功率因数、零序电压、零序电流、保护装置状态、电能等信息，对尚未配有综保或不具有信息输出接口采集点，设计有信息采集单元，将采集的数据在现场通过屏幕进行显示，并经通信网络传输到地面集控模块进行远程监测。井下互访功能：在井下任一监控模块可查询其他监控模块采集的供电设备信息，包括线路基本供电参数及保护设备的状态，方便井下工作人员及时了解所有监控点工作状态，并可对保护装置动作参数进行整定。保护设备远程整定：工作人员可在地面集控模块操作界面中修改保护设备的动作参数，如过压、过流限值，低压保护动作值等，方便在突然增、减负荷等特殊情况时快速整定保护值，避免保护误动作，提高供电可靠性。动作点定位：当井下供电设备的保护装置动作时，地面集控模块界面会弹出提示窗口，指示动作点供电设备，使工作人员能够快速定位故障点、确定故障类型，及时采取措施。
基于上述设计思路，请参照图1，本实施提供一种矿井监控系统，包括依次连接的地面集控模块、井上井下互联模块、井下监控模块和井下互访模块，其中，
所述井下监控模块包括信息采集单元、显示界面单元、通信接口单元和报警单元，所述信息采集单元用于采集电压、电流、功率、保护装置状态、动作参数，所述通信接口单元用于匹配供电设备自带的信息输出接口；所述井下监控模块主通信方式为以太网，利用井下以太网通路，并辅以CAN接口构建可靠的井下参数数据传输网络；所述通信接口单元包括抗干扰、带隔离的可靠RS485、CAN通信接口，所述信息采集单元还包括视频监控装置和若干环境参数传感器，所述环境参数传感器为全数字式智能传感器，所述全数字传感器包括母板和若干个功能传感探头，每个所述功能传感探头均通过光纤保护通信接口与母板连接，所述功能传感探头包括温湿度传感探头、激光甲烷传感探头、一氧化碳浓度传感探头和烟雾浓度传感探头；
所述地面集控模块用于执行远程整定功能，能对保护装置动作参数进行远程整定，并可在调度人员许可时，对保护设备进行投切；
所述井下互访模块用于井下监控模块间的通信，包括井下以太网，所述井下监控模块连接到以太网口，以TCP/IP体系结构为基础，配置为具有自恢复、自诊断的数据互联网络，当安装点附近无以太网口，则通过CAN接口连接到附近另一连接以太网口的井下监控模块以间接挂接到以太网上；
所述井上井下互联模块以Modbus/TCP协议模型配置而成，实现地面集控模块与井下网络通信，并配置有抗干扰、带隔离功能电路，用以保证地面集控模块准确连接每一井下监控模块。
本实施例中的井下监控模块中还包括电源子模块，所述的电源子模块用于为井下监控模块中各单元提供不间断电力供应。
本实施例中的电源子模块包括蓄电池模块和充放电管控模块。
本实施例中的充放电管控模块用于控制蓄电池模块合理的在充电和放电间进行切换，并控制输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配。
本实施例中的全数字式智能传感器的母板上镶嵌有显示屏，母板内设置有通信单元、电源单元和主控单元；
所述电源单元通过电源接口与电源子模块电源连接；所述电源单元包括电源保护电路和软启动电路。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.一种矿井监控系统，其特征在于，包括依次连接的地面集控模块、井上井下互联模块、井下监控模块和井下互访模块，其中，
所述井下监控模块包括信息采集单元、显示界面单元、通信接口单元和报警单元，所述信息采集单元用于采集电压、电流、功率、保护装置状态、动作参数，所述通信接口单元用于匹配供电设备自带的信息输出接口；所述井下监控模块主通信方式为以太网，利用井下以太网通路，并辅以CAN接口构建可靠的井下参数数据传输网络；
所述地面集控模块用于执行远程整定功能，能对保护装置动作参数进行远程整定，并可在调度人员许可时，对保护设备进行投切；
所述井下互访模块用于井下监控模块间的通信，包括井下以太网，所述井下监控模块连接到以太网口，以TCP/IP体系结构为基础，配置为具有自恢复、自诊断的数据互联网络，当安装点附近无以太网口，则通过CAN接口连接到附近另一连接以太网口的井下监控模块以间接挂接到以太网上；
所述井上井下互联模块以Modbus/TCP协议模型配置而成，实现地面集控模块与井下网络通信，并配置有抗干扰、带隔离功能电路，用以保证地面集控模块准确连接每一井下监控模块。
2.根据权利要求1所述的一种矿井监控系统，其特征在于，所述通信接口单元包括抗干扰、带隔离的可靠RS485、CAN通信接口。
3.根据权利要求1所述的一种矿井监控系统，其特征在于，所述信息采集单元还包括视频监控装置和若干环境参数传感器。
4.根据权利要求3所述的一种矿井监控系统，其特征在于，所述环境参数传感器为全数字式智能传感器。
5.根据权利要求4所述的一种矿井监控系统，其特征在于，所述全数字传感器包括母板和若干个功能传感探头，每个所述功能传感探头均通过光纤保护通信接口与母板连接，所述功能传感探头包括温湿度传感探头、激光甲烷传感探头、一氧化碳浓度传感探头和烟雾浓度传感探头。
6.根据权利要求1所述的一种矿井监控系统，其特征在于，所述井下监控模块中还包括电源子模块，所述的电源子模块用于为井下监控模块中各单元提供不间断电力供应。
7.根据权利要求6所述的一种矿井监控系统，其特征在于，所述电源子模块包括蓄电池模块和充放电管控模块，所述充放电管控模块用于控制蓄电池模块合理的在充电和放电间进行切换，并控制输出的电流在直接供给负载使用和通过逆变器转换为交流电使用两路间进行和例分配。
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