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摘要：以刮板输送机监测系统设计为对象开展探究，在介绍刮板输送机监测系统架构的基础上，分析了刮板输送机监测系统设计，并对系统功能和实际应用效果进行探究，希望能为其他矿井相似系统的构建提供借鉴和参考。
关键词：煤矿；刮板输送机；监测系统；系统架构；系统设计
0引言
煤炭产业作为中国现代化发展的支柱产业，推动其智能化发展，实现井下作业的无人化，不但能大幅提升矿井生产作业效率和综合收益，而且能大幅增强回采作业安全性，对矿井的长久发展意义重大。本次研究着眼刮板输送机，结合矿井实际设计配套的实时监测装置，实现对刮板输送机作业状态的实时监测，实现对故障隐患的及时发现和高效处置，为矿井运输的连续开展提供保障。
1刮板输送机监测系统架构
图1为刮板输送机监测系统架构示意图。由图1分析可知，整个系统最上层为监测主站，底层为4个监测分站（前后机头和前后机尾）。作业时，监测主站的功效是对各个监测分站上传的设备运行数据进行接收汇总和分析处理，并根据分析结果发出相应的操控指令并将其传回监测分站。各监测分站的功效是对井下各个区域传感装置的监测信息进行采集。
2刮板输送机监测系统设计分析
2.1监测分站设计分析
可知，从结构层面来说，整个分站可分为本安腔和隔爆腔两部分。其中，隔爆腔囊括的组件有UPS电源（不间断电源）、CPU（中央处理器）模块、显示器等；本安腔囊括的组件有接线端子、不锈钢键盘等。系统主控器（PLC（可编程逻辑控制器）装置）采用西门子1200系列，可以借由以太网或USB（通用串行总线）端口对系统程序进行现场操控，增强了调试作业的便利性。同时该主控器还具有较高的模块化程度，可以结合实际使用需要提供不同的作业模拟信号或数字信号，提高了系统作业效率。系统人机界面选用32位嵌入式操作系统，配套程序具有较高定制性，可支持以太网、串口等多种通信方法，兼容性十分优良，可实现同PLC装置的数据快速交互。系统作业时所采集的信号主要为双4路温度信号和流体压力、流量信号，通过分析这些信号便可实现对刮板输送机运行状态的及时分析探明。图3所示为系统配设使用的不锈钢键盘，其根据实际使用需求设置有多种不同按键：a)数字键。包括数字0~9，用于操作指令的输入。b)方向键。包括上、下、左、右，用于对控制画面的切换。c)快捷操控键。包括确认、返回、启动、停止、退格，用于对系统的快捷操作。该控制键盘采用USB通信接口，属于现阶段各大矿区广泛采用的接口形式，具备良好的兼容性。各个按键均选用凹形设计，具备良好的耐磨性和高清晰度。根据工业测试，该数字键盘按键寿命在2×106次以上，能有效满足矿井的高强度使用需求。整个分站系统所配设的电子器件虽然数量众多且各个组件所需要的作业电压等级差异明显，但其所用的电源从整体上其可划分为两大类型，a)用于显示屏和CPU供电的UPS电源；b)用于其他外围设备供电的本安电源。其中本安电源的型号为MCDX，兼具低纹波、多重稳压和过电流保护等多种功能，可确保系统故障排除后的快速自动恢复[4]。
2.2监测主站设计分析
由对图1的分析可知，系统监控注重的核心功能是对各个监测分站采集的数据进行汇总和分析，并将相关数据实时显示在显示屏上，便于作业人员查看。监控主站中所使用的控制器为工控机，构成组件包括主机、显示装置和键盘等，其所用的处理器型号为TPC-150T的酷睿系列处理器，配套显示器尺寸为20寸（1寸≈0.03m），可将整个屏幕分为4块，同时显示4种数据，作业供电电源为直流20V电压。该工控机的最大特征是具备种类丰富的通信接口，可支持串口、CAN（控制器局域网络）和以太网通信等多种通信方式，此外且还具备I/O（输入/输出）接口，可对传感器信号进行直接接收。监控主站中所用的组态软件型号为IFIX，由上位机编程后载入显示端，用于支持刮板输送机作业状态实时显示，并且能对监测中的故障预警信息进行存储和记录[5]。
3刮板输送机监测系统功能
刮板输送机井下作业的主要场所为矿井回采作业面，一旦刮板输送机出现故障必须将其停机后才能进行故障排除，而这必然会造成回采作业的中断，影响作业有效性和持续性。因此对刮板输送机故障的及时发现和快速处置便是本次所设计监测系统的核心任务，基于此设置了该系统的下述几种主要功能：a)传感装置与监控信号采集功能；b)系统远程操作控制功能；c)系统运行工况及相关参数的远程显示；d)历史故障信息的查询与打印。图4为刮板输送机停机流程示意图。在作业时一旦发现设备运行的异常数据，系统便会对其进行判定，在确保满足所有条件后会立即执行停机操作。
4现场试验分析
为对所设计监测系统的运行有效性进行检验，对井下实际作业环境进行模拟，从而对系统运行效果进行测试。测试前先根据原理图对系统进行组装，确保各分站之间实现有效互联，同时每个分站配设温度感应装置、液位感应装置、压力感应装置等。系统所用的通信线路为抗干扰性能力良好的屏蔽网络，各个网线长度按照井下实际长度布设。经过一段时间的运行，系统监测所得设备作业温度维持在18~20℃，液压缸压力维持在31~32MPa，液压缸液位维持在990~1100mm，同预设的试验参数基本相同，这表明系统运行具备良好的稳定性和可靠性。
5结语
刮板输送机作为矿井生产运输的关键核心设备，其运行的有效性对矿井生产综合效益的获得有着不可替代的重要作用。而随着现代化矿井生产规模的不断增加和回采深度的加大，实现对刮板输送机作业的智能监测成为矿井发展的必然需求之一。矿井管理者应重视相关问题，在生产中积极引进先进技术，设计应用专业系统，实现对刮板输送机运行的实时有效监测，为矿井生产的持续、安全开展提供帮助和指导。
参考文献：
［1］翟岩，武兵，牛蔺楷，等.低功耗刮板输送机张力无线监测系统设计［J］.工矿自动化，2019，45(4)：83-88.
［2］马效岳.回采工作面刮板输送机断链监测系统分析研究［J］.当代化工研究，2019(1)：90-91.
［3］何张雷.在线监测系统在刮板输送机故障诊断中的应用［J］.矿业装备，2018(6)：108-109.
［4］张亮.重型刮板输送机断链自动监测系统设计［J］.机械管理开发，2018，33(9)：223-224.
［5］王瑞生.刮板输送机故障诊断与状态监测系统的设计［J］.机械管理开发，2018，33(8)：85-87.
作者:贺芳 单位:同煤集团煤峪口矿维修中心机分厂