无人值守技术在煤矿井下变电所的应用

无人值守技术在煤矿井下变电所的应用

张吉祥

淮河能源控股集团煤业公司张集煤矿（中央区）供电一队  安徽淮南  232170

摘要：近年来，随着科学技术的不断发展，为充分保障煤矿井下开采作业的安全，多数煤矿企业普遍选择应用无人值守变电所技术，以解决传统煤矿井下开采作业模式中所存在的变电所无人值守安全隐患问题，从而在真正意义上实现煤矿井下变电所的无人值守。但这一技术的问世时间较晚，诸多煤矿企业尚未积累充足技术应用经验。针对于此，本文对煤矿井下无人值守变电所技术的应用现状开展深入研究，以实现对技术潜在应用价值的有效挖掘。

关键词：煤矿井下开采；无人值守变电所技术；应用现状

1 煤矿井下无人值守变电所技术框架

目前来看，多数煤矿企业所构建煤矿井下无人值守变电所技术框架体系由四个层次构成，自下而上的层次分布结构如下。

（1）感知层。该层次由可编程逻辑控制器、各类远程监控设备以及数据终端设备等加以构成，主要负责对煤矿井下作业情况的实时采集、传输，执行系统所下达各项指令。

（2）网络层。该层由数据通信网络、RFID数据采集、IP网络及各类通信设备等加以构成，主要负责对感知层所采集数据进行上传，并作为感知层与上层结构之间的网络通信渠道。

（3）应用层。从系统结构层面来看，该层由数据库管理系统与操作系统加以构成。而从功能层面来看，该层主要负责开展数据转换、装载、抽取以及服务总线工作。

（4）决策层。该层主要由电力监控系统、安全监控系统等诸多管理子系统加以构成，管理人员与决策人员基于决策层对煤矿井下实时作业情况加以全面了解、制定并执行各项管理指令。

此外为充分保障煤矿井下无人值守变电所技术的有效应用，在系统框架中也构建了配套的煤矿安全规程、技术要求体系、物理场所安全规范、容灾备份机制等等。

2 无人值守变电所技术在煤矿井下开采中的应用现状

2.1 环境监测技术的应用

相较于其他生产环境而言，煤矿井下开采作业现场环境较为复杂恶劣，存在诸多安全隐患。在开采过程中，时常受到多方面因素影响而出现各类突发安全无问题。如若没有及时发现各类安全问题并采取有效措施，将大幅提高煤矿井下开采作业的安全风险系数。因此为有效掌握煤矿井下实时作业情况，则需要对环境监测技术加以合理应用。而这一技术的具体分支技术与主要应用方向如下。

（1）温度监测。在部分设备运行过程中会持续产生大量热量，但受到环境因素限制（煤矿井下开采作业环境的通风条件较差、设备散热效率低下），设备工作温度会随着工作时间的延长而持续升高，当设备工作温度超过额定温度时，会加大各类设备运行故障的出现概率。因此需要对设备开展温度监测作业，技术感知层中所配置温度监测设备会对周边环境实时温度进行监测、并将采集数据经由网络层向上传输。

（2）瓦斯监测。基于所配置相应环境监测设备，对周边环境中的瓦斯浓度进行实时监测。此外为及时瓦斯泄露等安全事故、降低损失程度。当传感器监测到周边环境异常瓦斯浓度时，将经由现场总线将采集信息上传至联动接入装置，再传输至实时数据库。

（3）门禁监测。在传统煤矿井下开采作业模式中，受技术因素限制，很难对全体作业人员的实时分布位置加以深入了解。这不但在出现各类安全事故时加大了人员救援难度，还时常受到人为因素影响而出现各类问题。针对于此，可通过对门禁监测技术的应用，配置红外传感设备、人员实时定位系统等，对井下作业人员的分布位置、工作情况等信息加以实时了解、采集。

（4）烟雾监测。在设备运行过程中，受到潮湿空气持续腐蚀、或是设备接触不良以及出现部分运行故障时，会产生一定的烟雾。因此可通过对烟雾监测技术的应用，基于传感器设备对周边环境烟雾浓度进行监测。当监测到周边环境烟雾浓度异常升高时，经由联动装置将监测数据进行上传，及时开展故障诊断与维修工作。

（5）视频监测。相关管理与安全部门为直观了解煤矿井下作业清狂与变电所运行情况，可应用视频监测技术，在变电所中配置适当数量的摄影仪等设备，从而对作业人员与设备的实时情况以可视化图像形式进行上传、显示。

2.2预警及联动技术

为充分保障所配置各类传感器所传输关键监测信息的时效性，及时帮助相关管理人员发现所存在各类问题。因此需要对预警及联动技术加以合理应用。当传感器监测到异常数据时，及时向上发送预警信号，并及时根据问题严重程度、主要类别等信息（基于诊断结果）发送联动动作指令，各类显示设备、灯光设备等在接收联动动作指令后调整工作模式。而预警及联动技术的具体应用方向如下。

（1）环境联动。在系统运行过程中，基于所采集各项环境参数以开展逻辑判断工作。当判断周边环境与变电所设备存在异常情况（超限问题）时，基于运行准则采取相应问题应急预案，向周边适当设备发送联动动作信号，以此向管理人员、作业人员进行警示。例如向灯光照明设备发送联动信号、声光报警。

（2）语音与视频联动。当无人值守变电所技术应用过程中诊断、监测到各类异常问题时，自动向变电所内所配置语音设备与地表监控中心发送联动动作信号，并以语音形式对问题具体情况、应急预案内容及措施进行播报，在短时间内做好人员疏散、现场隔离与故障维修等工作。此外在语音联动分支技术中，可选择采用VOIP技术以及UDP组播方式。

此外通过所配置摄影仪等设备，基于UDP组播方式将视频数据进行传输，并在系统操作界面上加以显示，根据井下实际情况采取有效问题解决措施。而在问题得到有效解决后，为深入分析问题出现成因、探讨所制定、执行各项问题解决措施的不足之处，可基于所接收记录视频开展问题研讨工作，并对各项技术应用缺陷加以优化完善。例如在变电所环境与设备出现超温安全问题时，无人值守技术及时跳闸，以保障供电安全。

（3）门禁联动。在作业人员进出井下作业区域以及变电所时，会对周边环境所配置红外传感器加以触发，传感器自动将监测数据向地表监控中心进行上传、记录。监控中心由此实现对煤矿井下作业人员分布位置的实时了解，并开展语音对讲工作。

结语

为加快煤矿井下开采作业以及变电所值守工作的无人化、数字化发展进程，需要对无人值守变电所环境监测和联动技术进行全面认知、深入了解，持续加大技术推广普及与应用力度，充分发挥无人值守变电所的远程监控监测功能。

参考文献：

[1]李居鹏,喻刚.变电所无人值守自动化技术在新柏煤矿公司的研究与应用[J].电子世界. 2019(13)

[2]崔健.对煤矿井下无人值守变电所安全风险管控的探讨[J].山西煤炭. 2018(05)