在煤矿安全生产中,地下水始终是潜藏的风险源与巨大的运营负担。依赖人工巡查、经验判断和手动操作的传统排水模式,不仅效率低下、能耗巨大,更在人员安全、响应速度上存在显著短板。矿井自动化排水监测系统应运而生,它深度融合传感技术、自动控制、远程通信与智能算法,从根本上重构了矿井排水作业模式,致力于实现“安全、高效、节能、少人”的本质目标。
一、以智能感知为基石,筑牢安全防线
安全是矿井生产的基石,自动化排水系统的首要贡献即在于此。系统通过在水仓、关键涌水点、排水管路等核心位置部署高可靠性水位传感器、流量计、压力变送器和温度传感器,实现对水情和设备运行参数的连续、精确、实时监测。传感器如同遍布排水系统的“神经末梢”,将水位变化速率、水泵运行状态、管路压力波动等信息瞬间捕捉并上传。
这种实时感知能力带来了革命性的安全保障:
1.水患预警前移: 系统能敏锐捕捉水位异常快速上涨趋势,在未达到警戒水位前即发出早期预警,为处置赢得宝贵时间窗口,有效避免淹井事故。
2.设备故障预判与报警: 实时监测水泵电机电流、轴承振动、阀门开度等关键参数,对过载、过热、反转等异常状态进行即时诊断并报警,防止设备损坏甚至引发次生事故(如电气火灾)。
3.紧急工况联动: 在极端涌水情况下,系统可根据预设策略自动启动备用水泵或加大排水能力,并通过平台发出最高级别报警信息,通知相关人员紧急响应。
二、以智能控制为核心,驱动高效运行
自动化排水系统的核心在于智能化决策与控制。它基于实时监测数据和预设策略,实现排水过程的自主优化运行:
1.智能启停控制: 系统根据水仓水位变化,结合“避峰填谷”电价策略(可选)、水泵运行累计时间(均衡磨损)等要素,自动判断并精准执行水泵的启停操作。摒弃了人工操作的滞后性和随意性,确保水仓水位始终保持在最优区间。
2.多泵协同调度: 对于配置多台水泵的排水站,系统能智能选择最优运行组合。根据涌水量大小,自动决定启动单台或多台并联运行;根据水泵效率曲线,优选高效泵优先运行;实现主备泵自动轮换运行,延长整体设备寿命。避免了水泵的无效空转或冗余运行。
3.流程自动执行: 水泵启停过程严格遵循安全操作规程:启动前自动检测真空度或充水状态,执行必要的排气、充水步骤;启动过程软启动控制;停止时按顺序关闭阀门防止水锤。整个过程无需人工干预,确保操作规范性与设备安全性。
三、以优化算法为引擎,实现节能降耗
排水系统是矿山的能耗大户,自动化系统通过精细化管理显著降低能耗:
1.经济运行决策: 系统深度融入“峰谷平”分时电价机制,优先在电价低谷时段进行排水作业,主动避开高峰时段,显著降低电力成本。
2.高效泵优先运行: 基于对水泵实际运行效率(结合流量、压力、电流计算)的在线监测,系统智能调度,优先运行效率更高的水泵,避免低效泵长期运行造成的电能浪费。
3.减少无效运行: 精准的水位控制避免了水泵频繁启停(减少启动能耗损耗)和低水位下不必要的运行时间过长。同时,消除了人为因素导致的水泵不必要的长时间运转。
四、以远程监控为手段,践行少人值守
自动化系统的终极目标之一是实现排水硐室的“少人化”甚至“无人化”:
1.集中远程监控: 所有监测数据、设备状态、报警信息、历史记录均实时传输至地面集控中心或调度室。操作人员在地面即可全面掌控井下所有排水点的运行状况,无需频繁下井巡检。
2.远程集中控制: 在授权许可下,调度人员可在地面远程对水泵、阀门进行启停、调节等操作。紧急情况下可快速远程干预。
3.自动报表与诊断: 系统自动生成运行日志、能耗统计、故障记录等报表,减少人工记录工作量。结合数据分析,可辅助进行设备健康状态评估与维护决策。
矿井自动化排水监测系统是以数据为驱动、以智能为核心、以安全高效节能少人为目标的一场深刻变革。它通过构建“全面感知-智能决策-自动执行-远程可控”的闭环,将矿井排水从传统的劳动密集型、经验依赖型作业,转变为高度自动化、信息化的现代生产流程。这不仅大幅提升了矿井应对水害风险的能力和设备运行的可靠性,显著降低了能源消耗和人工成本,更重要的是,它最大限度地减少了作业人员在危险区域(如排水泵房)的暴露时间,从根本上提升了矿井本质安全水平。