手機(jī)版詳情

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的

煤礦水害一直是煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患，《煤礦安全規(guī)程》防治水管理規(guī)定2016新版要求，礦井應(yīng)建立水文地質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2017年5月1日實(shí)施的老空水治理也明確提出煤礦要建立井上井下水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。礦井必須進(jìn)一步加強(qiáng)落實(shí)煤礦水害防治責(zé)任制、加強(qiáng)礦井水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作，建立水文地質(zhì)觀測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)水文地質(zhì)動(dòng)態(tài)觀測(cè)和水害預(yù)測(cè)分析工作。煤礦建立此系統(tǒng)很有必要也很有意義。

根據(jù)礦井?dāng)?shù)字化礦山建設(shè)的要求，基于先期的使用經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐基礎(chǔ)，結(jié)合礦井現(xiàn)已知的水文地質(zhì)條件以及充水因素，針對(duì)地表水、砂巖裂隙水、承壓水、陷落柱及老窯水害評(píng)價(jià)的現(xiàn)場(chǎng)條件，利用ASP動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)，設(shè)計(jì)了針對(duì)礦井當(dāng)前自動(dòng)化、數(shù)字化和信息化需求的新型礦井水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

此系統(tǒng)的建立便于掌握礦井水文地質(zhì)信息，掌握礦區(qū)各水系之間的水力聯(lián)系和水文動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，及早發(fā)現(xiàn)水害險(xiǎn)情，及早排除險(xiǎn)情，防止重大水害的發(fā)生，對(duì)減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失起著重大的作用。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義

2.1 水文觀測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)的內(nèi)容

井上觀測(cè)

1.氣象觀測(cè)：包括降水量、氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)向、風(fēng)速；

2.地面水文孔水位觀測(cè)；

3.排水管道、溝、渠、河流流量監(jiān)測(cè)；

4.礦區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)。

井下觀測(cè)

1.承壓水水壓變化動(dòng)態(tài)；

2.隔水層的受力狀態(tài)；

3.陷落柱、斷層等構(gòu)造異常區(qū)的導(dǎo)水狀態(tài)；

4.老空區(qū)的涌水量；

5.老空區(qū)的積水水位；

6.采區(qū)范圍內(nèi)主要出水點(diǎn)的涌水量動(dòng)態(tài)變化；

7.地下水文孔水位觀測(cè)；

8.井下排水管道、水溝流量監(jiān)測(cè)；

9.高壓注水量監(jiān)測(cè)；

10、頂板淋水量監(jiān)測(cè)；

11.地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)。

2.2 觀測(cè)系統(tǒng)能夠解決的問題

1．氣象觀測(cè)是為了觀測(cè)大氣降水對(duì)礦區(qū)各個(gè)含水層、采區(qū)內(nèi)各個(gè)出水點(diǎn)的涌水量的影響，尋求之間的水力聯(lián)系，預(yù)防強(qiáng)降雨引起的地表徑流湖水的變化，通過冒落裂隙和其他導(dǎo)水通道對(duì)礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅；

2．地表水文孔的監(jiān)測(cè)是為了觀測(cè)各含水層的水位動(dòng)態(tài)變化；

3．承壓水水壓的監(jiān)測(cè)是為了觀測(cè)承壓水的壓力動(dòng)態(tài)變化，以防壓力超過隔水層承受能力，破壞隔水層，涌入礦井，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失；

4．承壓水隔水層的受力狀態(tài)監(jiān)測(cè)是為了觀測(cè)承壓水壓力對(duì)隔水層巖體的影響，防止隔水層破壞；

5．陷落柱、斷層等構(gòu)造異常區(qū)的導(dǎo)水狀態(tài)監(jiān)測(cè)是為了防止陷落柱等聯(lián)通含水體，形成導(dǎo)水通道；

6.老空區(qū)涌水量和水位的監(jiān)測(cè)是為了防治老空區(qū)長期積水，破壞頂板，積水潰入采區(qū)；

7.采區(qū)各個(gè)出水點(diǎn)涌水量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，一是為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常出水點(diǎn)，二是可以尋求地表水，含水層水位變化和井下出水點(diǎn)涌水量之間的水力聯(lián)系，三是防止河流、湖泊、溶洞、強(qiáng)富水性含水層的水通過冒羅裂隙，陷落柱、導(dǎo)水?dāng)鄬拥葘?dǎo)水通道對(duì)礦井生產(chǎn)造成的威脅；

8. 地下水文孔水位觀測(cè)是為了觀測(cè)地下含水層的水位動(dòng)態(tài)變化，建立上下各層含水層包括地面降雨的水力聯(lián)系；

9.地面和井下排水管、排水渠分布式流量的監(jiān)測(cè)配合探放水工程、排水泵組作業(yè)，尋求相互聯(lián)系，掌握正常排水狀況；

10.礦區(qū)水質(zhì)測(cè)量涵蓋PH值、污濁度、礦物離子等的監(jiān)測(cè)，建立這一系列監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫可以追本溯源，尋找未知的水流源頭，對(duì)異常狀況發(fā)生提供詳盡信息。

    綜合以上，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)涌水異常點(diǎn)，實(shí)時(shí)掌握各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，摸清地表水，含水層水位變化和井下出水點(diǎn)涌水量之間的水力聯(lián)系，探明生產(chǎn)礦井的充水因素、充水方式、突水層位、突水點(diǎn)的位置與突水量，礦井涌水量的動(dòng)態(tài)變化與開采水平、開采面積的關(guān)系，掌握礦區(qū)各處排放水安全情況、預(yù)警情況、異常情況，及早發(fā)現(xiàn)水害險(xiǎn)情，及早排除險(xiǎn)情，防止重大水害的發(fā)生，對(duì)減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失起著重大的作用。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的最終目標(biāo)

礦井礦井水文監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)作為數(shù)字化礦山建設(shè)的一部分，必須和數(shù)字化礦山連為一體，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化，設(shè)備開停自動(dòng)化、故障檢測(cè)自動(dòng)化，異常報(bào)警自動(dòng)化，真正做到井下監(jiān)控設(shè)備的無人值守，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行和遠(yuǎn)程控制。

4 礦井水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

該系統(tǒng)包括井上和井下兩部分：

井上部分

由監(jiān)測(cè)服務(wù)器、客戶端、遙測(cè)主機(jī)、遙測(cè)水位計(jì)、遙測(cè)雨量計(jì)等組成地面遙測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

地面水位水溫遙測(cè)分站采集水位和水溫?cái)?shù)據(jù)，通過GSM(或GPRS)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到遙測(cè)主機(jī)。通過協(xié)議轉(zhuǎn)換由監(jiān)測(cè)服務(wù)器水文軟件接收處理。各客戶端通過網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)。

大氣降水雨量計(jì)、風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度等綜合氣象信息，通過無線收發(fā)模塊或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)主戰(zhàn)建立通信；

地面流量和水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送到監(jiān)測(cè)分站，然后通過礦區(qū)以太網(wǎng)絡(luò)或其他方式與監(jiān)測(cè)服務(wù)器軟件建立通信。

井下部分

井下部分結(jié)構(gòu)：各種類型的測(cè)量?jī)x器接入通訊分站，各工作平面的通訊分站接入以太網(wǎng)，通過井下以太環(huán)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到地面監(jiān)控中心。

測(cè)量?jī)x器包括流量監(jiān)測(cè)儀、水壓監(jiān)測(cè)儀、水位監(jiān)測(cè)儀、水溫監(jiān)測(cè)儀、孔隙水報(bào)警儀、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀以及各種要素的監(jiān)測(cè)傳感器等。整個(gè)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如下圖所示：

5 系統(tǒng)功能

1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位、水壓、水溫、流量、水質(zhì)、導(dǎo)水狀態(tài)等各個(gè)水文要素的數(shù)值和變化情況；

2.遙測(cè)水文觀測(cè)孔水位水溫、氣象參數(shù)；

3.水位、流量、水壓等參數(shù)總量及變化率超過預(yù)警值自動(dòng)報(bào)警，并有所選擇的自動(dòng)發(fā)送短信到相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的手機(jī)；

4.系統(tǒng)對(duì)所有監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理后分類存儲(chǔ)，并提供數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)備份，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)永久保存。

5.系統(tǒng)提供多種診斷功能，包括系統(tǒng)的通信傳輸狀況、傳感器、分站故障分類統(tǒng)計(jì)等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自身故障診斷；

6.系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)表、實(shí)時(shí)曲線、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、歷史曲線、當(dāng)?shù)剡h(yuǎn)程報(bào)警等功能，對(duì)所有數(shù)據(jù)和報(bào)表都提供打印輸出功能。

7.系統(tǒng)具有良好的網(wǎng)絡(luò)功能，可以通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等多種形式，方便的進(jìn)行全局、全市、全省范圍的聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)也可根據(jù)用戶定制聯(lián)網(wǎng)需求，提供輸出交換監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

8.所有數(shù)據(jù)全網(wǎng)共享。提高高效實(shí)用的集團(tuán)調(diào)度中心軟件，可以直接查詢各級(jí)煤礦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，方便快捷。

6 系統(tǒng)主要設(shè)備介紹

6.1  監(jiān)控服務(wù)器（主站）

1．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

2．打印機(jī)

3．?dāng)?shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)

?功能特點(diǎn)

將所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)匯總到本主站，井下站點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過井下千兆以太網(wǎng)傳輸?shù)较到y(tǒng)主站，一級(jí)數(shù)據(jù)庫和備份數(shù)據(jù)庫都設(shè)在主站服務(wù)器，監(jiān)控界面可顯示到大屏幕，授權(quán)部門可以通過公司局域網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)庫，瀏覽監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及通過授權(quán)修改監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔、設(shè)置報(bào)警水位、報(bào)警流量、降水量、打印報(bào)表、繪制曲線等功能。

?技術(shù)指標(biāo)

1．系統(tǒng)容量：128 臺(tái)分站設(shè)備。

2．系統(tǒng)巡檢周期        ≤30s

3．?dāng)?shù)據(jù)傳輸方式：CAN總線或485通訊或以太網(wǎng)

4．網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議：TCP/IP

5．操作系統(tǒng)：Windows XP/Server2003/Win7/Win8

6．?dāng)?shù)據(jù)庫：SQL2005建立數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)備份，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)永久保存

7．供電電源  AC220V