CN220022412U - 一种矿井工作用配电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种矿井工作用配电装置，包括井上监控终端、井下交换机、位于井下的若干监测分站、若干配电单元与若干图像获取单元；监测分站分别通信连接图像获取单元与配电单元，图像获取单元用于采集井下的图像信息，配电单元包括隔爆配电箱与数据采集模块，数据采集模块用于采集隔爆配电箱的运行状态数据，监测分站还通信连接井下交换机，用于分别处理运行状态数据与图像信息，并传输至井下交换机，井下交换机还通信连接井上监控终端，用于分别转换运行状态数据与图像信息，并上传至井上监控终端。本实用新型通过获取矿井下的图像信息与配电设备的运行状态，能够进行远程实时在线监控管理，提高了供电的稳定性。

Description

一种矿井工作用配电装置

技术领域

本实用新型属于井下配电技术领域，涉及一种矿井工作用配电装置。

背景技术

煤矿井下环境恶劣，粉尘大，湿度高，并含有易燃易爆气体，对井下电网的供电安全提出十分苛刻的要求。煤矿井下巷道狭窄且空气潮湿，电气设备容易引发过流发热，设备移动中拖拽供电线路，容易引起线路短路。另外，高压配电装置在长期运行过程中，各部件会出现不同程度的老化和损伤，如果不及时维修更换，会引发故障，造成严重的安全事故。

目前，传统的供配电系统控制简单，自动化程度较低，且需要配有专人值班和巡视。在供配电系统发生故障后需要沿着线路查找，无法在线监测现场所有的设备运行状态，及时进行故障诊断，通常是在设备瘫痪后才进行相应的故障诊断，增加了维修的难度，提高了设备的报废率，导致设备停止运行，将会影响整个生产线的工作。

因此，实现对高压配电装置的运行状态进行实时在线监控，对于及时发现设备故障隐患，降低设备故障率，避免安全事故的发生是非常重要的。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种矿井工作用配电装置，通过获取矿井下的图像信息与配电设备的运行状态，能够对井下的配电设备进行远程实时在线监控管理，提高了供电的稳定性，有利于减小事故范围。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种矿井工作用配电装置，所述的矿井工作用配电装置包括井上监控终端、井下交换机、位于井下的若干监测分站，分布于井下的若干配电单元，以及位于井下的若干图像获取单元；

所述监测分站分别通信连接所述图像获取单元与配电单元，所述图像获取单元用于采集井下的图像信息，并传输至所述监测分站，所述配电单元包括隔爆配电箱与数据采集模块，所述数据采集模块用于采集所述隔爆配电箱的运行状态数据，并上传至所述监测分站；

所述监测分站还通信连接所述井下交换机，用于分别处理运行状态数据与图像信息，并传输至所述井下交换机，所述井下交换机还通信连接所述井上监控终端，用于分别转换运行状态数据与图像信息，并上传至所述井上监控终端。

本实用新型通过实时采集井下的图像信息与配电单元的运行状态数据，实现配电设备的全面实时监控，便于井上人员对矿井下配电系统的安全情况进行实时掌握，能够有效预防和杜绝配电事故，避免了直接到现场检测的危险，降低井下人员的生命安全隐患。

作为本实用新型一个优选技术方案，所述井上监控终端包括监控平台与井上交换机，所述监控平台通过以太网连接所述井上交换机，所述井上交换机双向通信连接所述井下交换机，所述井上交换机用于电平转换所述井下交换机上传的运行状态数据与图像信息，并传输至所述监控平台。

作为本实用新型一个优选技术方案，所述监控平台包括第一处理模块、第一存储模块、显示模块与警报模块，所述第一处理模块分别电性连接所述第一存储模块、显示模块、警报模块与井上交换机。

所述第一处理模块用于处理由所述井上交换机上传的数据信息，所述第一存储模块用于存储所述井上交换机上传的数据信号，以及所述第一处理模块的处理结果，所述警报模块用于发出警报，所述显示模块用于显示图像信息，以及配电单元的运行状态信息。

作为本实用新型一个优选技术方案，所述监测分站包括第二处理模块、第二存储模块、信号调节模块、第一计算模块、第二计算模块与无线传输模块，所述第二处理模块分别电性连接所述第二存储模块、信号调节模块、第一计算模块、第二计算模块、无线传输模块与图像获取单元。

所述信号调节模块的输入端分别连接所述数据采集模块与图像获取单元，所述第二处理模块用于分别处理运行状态数据与图像信息，所述第二存储模块用于存储运行状态数据、图像信息与所述第二处理模块的处理结果，所述第一计算模块与第二计算模块分别用于根据运行状态数据计算电能质量与环境质量，并传输至所述第二处理模块，所述无线传输模块通信连接所述井下交换机，所述无线传输模块用于将所述第二处理模块处理后的运行状态数据与图像信息传输至所述井下交换机。

作为本实用新型一个优选技术方案，所述数据采集模块包括电力参数采集组件、漏电检测组件、振动检测组件与环境参数采集组件，所述监测分站分别电性连接所述电力参数采集组件、漏电检测组件、振动检测组件与环境参数采集组件。

作为本实用新型一个优选技术方案，所述电力参数采集组件包括电压采集器与电流采集器，所述漏电检测组件包括零磁通漏电检测互感器，所述电压采集器、电流采集器与零磁通漏电检测互感器分别电性连接所述信号调节模块的输入端，所述第一计算模块用于根据所述电压采集器与电流采集器获得的数据信息计算电能质量。

作为本实用新型一个优选技术方案，所述环境参数采集组件包括温度传感器、湿度传感器与烟雾传感器，所述温度传感器、湿度传感器与烟雾传感器分别电性连接所述信号调节模块的输入端；所述第二计算模块用于根据所述温度传感器、湿度传感器与烟雾传感器获得的数据信息计算环境质量。

作为本实用新型一个优选技术方案，所述振动检测组件位于所述隔爆配电箱的顶部。

作为本实用新型一个优选技术方案，所述监测分站还包括电源模块，所述电源模块用于向所述监测分站提供电力。

作为本实用新型一个优选技术方案，所述隔爆配电箱的底部设置有接地保护组件，所述隔爆配电箱的侧壁上设置有减振组件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种矿井工作用配电装置，通过实时采集井下的图像信息与配电单元的运行状态数据，实现配电设备的全面实时监控，便于井上人员对矿井下配电系统的安全情况进行实时掌握，能够有效预防和杜绝配电事故，避免了直接到现场检测的危险，降低井下人员的生命安全隐患。

附图说明

图1为本实用新型提供的矿井工作用配电装置的连接示意图；

图2为本实用新型提供的监控平台的连接示意图；

图3为本实用新型提供的监测分站的连接示意图。

其中，1-监控平台；2-井上交换机；3-井下交换机；4-监测分站；5-图像获取单元；6-隔爆配电箱；7-数据采集模块；8-第一处理模块；9-第一存储模块；10-显示模块；11-警报模块；12-第二处理模块；13-第二存储模块；14-信号调节模块；15-第一计算模块；16-第二计算模块；17-无线传输模块；18-电源模块；19-振动检测组件；20-电力参数采集组件；21-漏电检测组件；22-环境参数采集组件。

具体实施方式

需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种矿井工作用配电装置，如图1所示，包括监控平台1、井上交换机2、井下交换机3、位于井下的若干监测分站4，分布于井下的若干配电单元，以及位于井下的若干图像获取单元5。

所述配电单元包括隔爆配电箱6与数据采集模块7，所述数据采集模块7用于采集所述隔爆配电箱6的运行状态数据。所述图像获取单元5用于采集井下的图像信息。所述监测分站4分别通信连接所述图像获取单元5与配电单元，所述图像获取单元5将井下的图像信息传输至所述监测分站4，所述数据采集模块7将所述隔爆配电箱6的运行状态数据，并上传至所述监测分站4。所述监测分站4还通信连接所述井下交换机3，用于分别处理运行状态数据与图像信息，并传输至所述井下交换机3，用于分别转换运行状态数据与图像信息。所述监控平台1通过以太网连接所述井上交换机2，井上交换机2双向通信连接所述井下交换机3，所述井上交换机2用于电平转换所述井下交换机3上传的运行状态数据与图像信息，并传输至所述监控平台1。

在一些实施方式中，如图2所示，所述监控平台1包括第一处理模块8、第一存储模块9、显示模块10与警报模块11，所述第一处理模块8分别电性连接所述第一存储模块9、显示模块10、警报模块11与井上交换机2。井上交换机2采用矿用本安型以太网交换机。所述第一处理模块8用于处理由所述井上交换机2上传的数据信息。所述第一存储模块9用于存储所述井上交换机2上传的数据信号，以及所述第一处理模块8的处理结果。所述警报模块11可采用声光警报器，当配电单元的运行过程中发生变化且超出预警范围时，发出相应警报，以提醒监控人员。所述显示模块10用于显示图像信息，以及配电单元的运行状态信息。

在一些实施方式中，如图3所示，所述监测分站4包括第二处理模块12、第二存储模块13、信号调节模块14、第一计算模块15、第二计算模块16、无线传输模块17与电源模块18。所述电源模块18用于向所述监测分站4提供电力。所述第二处理模块12分别电性连接所述第二存储模块13、信号调节模块14、第一计算模块15、第二计算模块16、无线传输模块17与图像获取单元5。图像获取单元5包括摄像头，固定于煤矿巷道的顶部，面对配电单元，以获取所照射区域范围内的图像信息。所述信号调节模块14的输入端分别连接所述数据采集模块7与图像获取单元5，将采集到的运行状态数据与图像信息转换成模拟信号，并传输至所述第二处理模块12，所述第二处理模块12分别处理运行状态数据与图像信息。所述第二存储模块13用于存储运行状态数据、图像信息与所述第二处理模块12的处理结果。所述第一计算模块15与第二计算模块16分别用于根据运行状态数据计算电能质量与环境质量，并传输至所述第二处理模块12。所述无线传输模块17通信连接所述井下交换机3，所述无线传输模块17用于将所述第二处理模块12处理后的运行状态数据与图像信息传输至所述井下交换机3。无线传输模块17可采用ZigBee通信的无线通信模块，具有低功耗、低成本，且网络容量大的优点，待机时间长，适用长时间监测，避免电力线路断开导致载波通信断开影响通信稳定。第二处理模块12对获取的运行状态数据与图像信息进行汇总和处理后，通过无线输送模块传输到监控平台1，监控平台1将接收的数据与预设的阈值进行比较后，若超出阈值，则触发警报模块11发出警报，实现对电力系统运行的实时监测。

在一些实施方式中，所述数据采集模块7包括电力参数采集组件20、漏电检测组件21、振动检测组件19与环境参数采集组件22，所述监测分站4分别电性连接所述电力参数采集组件20、漏电检测组件21、振动检测组件19与环境参数采集组件22。其中，电力参数采集组件20和漏电检测组件21分别与隔爆配电箱6相连，环境参数采集组件22靠近隔爆配电箱6设置，所述振动检测组件19位于所述隔爆配电箱6的顶部，获取矿井下隔爆配电箱6运行数据及环境数据。

所述电力参数采集组件20包括电压采集器与电流采集器。所述漏电检测组件21包括零磁通漏电检测互感器，对隔爆配电箱6的线路进行实时监测，以实现在发生漏电故障时准确快速选出漏电线路，能够有效预防和杜绝漏电事故。所述电压采集器、电流采集器与零磁通漏电检测互感器分别电性连接所述信号调节模块14的输入端。所述第一计算模块15分析所述电压采集器获得的隔爆配电箱6的电流信息，及电流采集器获得的隔爆配电箱6的电压信息，并计算出电能质量后传输至第二处理模块12中，第二处理模块12再将电能质量上传至监控平台1，并显示在显示模块10中，完成与监控平台1之间的通讯和人机交互，克服了监测设备单一、参数单一以及精度不高的问题。其中，所述第一计算模块15可采用任何本领域技术人员已知的电能质量的计算方法，示例性地，可参照CN104850751A公开的一种电流质量评估方法进行电能质量的评估与计算。

所述环境参数采集组件22包括温度传感器、湿度传感器与烟雾传感器，所述温度传感器、湿度传感器与烟雾传感器分别电性连接所述信号调节模块14的输入端；所述第二计算模块16分析所述温度传感器获得的隔爆配电箱6的温度，湿度传感器获得的隔爆配电箱6的湿度，以及烟雾传感器获得的隔爆配电箱6的烟雾浓度信息，并与标准工作数据进行对比，同时基于各指标的比重不同，得到环境质量后传输至第二处理模块12中，第二处理模块12再将环境质量上传至监控平台1，并显示在显示模块10中，完成与监控平台1之间的通讯和人机交互，有利于提高环境检测的准确性。

为了帮助本领域技术人员更好地了解本实用新型的整体技术方案及工作过程，本实用新型示例性地提供了如下有关第二计算模块16的具体分析方式，包括如下步骤：

(1)设定标准温度值N₀、标准湿度值E₀与标准烟雾浓度值C₀，并预设标准电流值、标准电压值与标准漏电阈值的比重为a:b:c；

(2)电压采集器测量得到电压值为N，电流采集器测量得到电流值E，零磁通漏电检测互感器测量得值C；

(3)分别计算N-N₀，E-E₀，C-C₀，得到第一差值、第二差值与第三差值，基于比重a:b:c，对环境质量进行分级。

在一些实施方式中，所述隔爆配电箱6的底部设置有接地保护组件，有效降低安全事故发生。所述隔爆配电箱6的侧壁上设置有减振组件，能够缓解隔爆配电箱6箱体的振动，提高供电的稳定性，有利于延长其使用寿命。

本实用新型通过数据采集模块7，实现针对矿井下的配电单元的电力数据与环境数据采集，并结合获取的图像信息，使工作人员及时掌握实时运行状态，及时发现故障并做出相应的决策和处理，确保矿井下复杂环境中的稳定供电。

申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种矿井工作用配电装置，其特征在于，所述的矿井工作用配电装置包括井上监控终端、井下交换机、位于井下的若干监测分站，分布于井下的若干配电单元，以及位于井下的若干图像获取单元；

所述监测分站分别通信连接所述图像获取单元与配电单元，所述图像获取单元用于采集井下的图像信息，并传输至所述监测分站，所述配电单元包括隔爆配电箱与数据采集模块，所述数据采集模块用于采集所述隔爆配电箱的运行状态数据，并上传至所述监测分站；

所述监测分站还通信连接所述井下交换机，用于分别处理运行状态数据与图像信息，并传输至所述井下交换机，所述井下交换机还通信连接所述井上监控终端，用于分别转换运行状态数据与图像信息，并上传至所述井上监控终端。

2.根据权利要求1所述的矿井工作用配电装置，其特征在于，所述井上监控终端包括监控平台与井上交换机，所述监控平台通过以太网连接所述井上交换机，所述井上交换机双向通信连接所述井下交换机，所述井上交换机用于电平转换所述井下交换机上传的运行状态数据与图像信息，并传输至所述监控平台。

3.根据权利要求2所述的矿井工作用配电装置，其特征在于，所述监控平台包括第一处理模块、第一存储模块、显示模块与警报模块，所述第一处理模块分别电性连接所述第一存储模块、显示模块、警报模块与井上交换机；

所述第一处理模块用于处理由所述井上交换机上传的数据信息，所述第一存储模块用于存储所述井上交换机上传的数据信号，以及所述第一处理模块的处理结果，所述警报模块用于发出警报，所述显示模块用于显示图像信息，以及配电单元的运行状态信息。

4.根据权利要求1所述的矿井工作用配电装置，其特征在于，所述监测分站包括第二处理模块、第二存储模块、信号调节模块、第一计算模块、第二计算模块与无线传输模块，所述第二处理模块分别电性连接所述第二存储模块、信号调节模块、第一计算模块、第二计算模块、无线传输模块与图像获取单元；

所述信号调节模块的输入端分别连接所述数据采集模块与图像获取单元，所述第二处理模块用于分别处理运行状态数据与图像信息，所述第二存储模块用于存储运行状态数据、图像信息与所述第二处理模块的处理结果，所述第一计算模块与第二计算模块分别用于根据运行状态数据计算电能质量与环境质量，并传输至所述第二处理模块，所述无线传输模块通信连接所述井下交换机，所述无线传输模块用于将所述第二处理模块处理后的运行状态数据与图像信息传输至所述井下交换机。

5.根据权利要求4所述的矿井工作用配电装置，其特征在于，所述数据采集模块包括电力参数采集组件、漏电检测组件、振动检测组件与环境参数采集组件，所述监测分站分别电性连接所述电力参数采集组件、漏电检测组件、振动检测组件与环境参数采集组件。

6.根据权利要求5所述的矿井工作用配电装置，其特征在于，所述电力参数采集组件包括电压采集器与电流采集器，所述漏电检测组件包括零磁通漏电检测互感器，所述电压采集器、电流采集器与零磁通漏电检测互感器分别电性连接所述信号调节模块的输入端，所述第一计算模块用于根据所述电压采集器与电流采集器获得的数据信息计算电能质量。

7.根据权利要求5所述的矿井工作用配电装置，其特征在于，所述环境参数采集组件包括温度传感器、湿度传感器与烟雾传感器，所述温度传感器、湿度传感器与烟雾传感器分别电性连接所述信号调节模块的输入端；所述第二计算模块用于根据所述温度传感器、湿度传感器与烟雾传感器获得的数据信息计算环境质量。

8.根据权利要求5所述的矿井工作用配电装置，其特征在于，所述振动检测组件位于所述隔爆配电箱的顶部。

9.根据权利要求1所述的矿井工作用配电装置，其特征在于，所述监测分站还包括电源模块，所述电源模块用于向所述监测分站提供电力。

10.根据权利要求1所述的矿井工作用配电装置，其特征在于，所述隔爆配电箱的底部设置有接地保护组件，所述隔爆配电箱的侧壁上设置有减振组件。