煤矿绞车远程监测系统的设计与实现

摘 要：文章以矿井绞车的运行管理为切入点，对煤矿绞车远程监测系统予以探究。首先对相关研究背景及理论依据加以概述，随后对绞车远程监测系统的方案设计与主要功能展开详实的论述，最后结合生产实例分析了远程监测系统的实际应用效果。

关键词：OTC；煤矿绞车；远程监测

煤矿绞车作为其主副井提升的关键设施，是矿井生产运输有效运转所不可或缺的必要保障，其运行的安全与否对于矿井安全至关重要。但鉴于绞车运行环境的恶劣多变、操作运行方式的各异、设备维护人员水平的不一等实际问题，使得绞车运行管理不仅任务繁重且困难重重，这就对绞车运行的监测系统提出了极为严格的要求。过去，煤矿对于井筒绞车运行的监测多是采取直线管理网络，不仅方法单一，且缺乏有效的管理功能，所使用的监测系统也多缺乏通用性，往往是所使用的绞车一经更换就需要对整个系统进行重新布设，为矿井生产造成阻碍的同时亦增加了矿井运营成本。因此，研发一套高效且通用的低成本绞车远程监测系统，成为矿井发展的必然需求。

1 远程监测的原理与选择

矿井绞车的远程监测是指将绞车运行的实时数据采集后，通过电子网络传输到远处的服务器终端上，并通过服务器对所采集的数据加以运算处理后，获得能够真实反映绞车运行状态的信息参数，从而对绞车整体状况的良好与否加以判定。

在数据的搜集上，远程监测系统同现场运行监测系统的方式是基本相仿的。这也就意味着两者在系统的硬件构成上基本一致，不过鉴于远程监测系统需对所搜集的信息实施远程的传输，这就需要对数据输出量的大小加以考量，并对其他相关的网络问题进行分析和研究，如宽带设置、网速设定、网络堵塞的处理等，而这就要求必须创建一个有效的远程数据通信方式。

通常而言，完善的绞车运行系统其在不同的控制时期，多会配置各不相同的低层控制系统，诸如DCS、PLC、FCS等，这些控制系统不仅网络接口各有差异同时通信协议也不一致，这使得其彼此间数据的出书难以实现有效的衔接，必须借助第三方的机制对其进行相互的协调，从而实现对控制操作细节的屏蔽。而OPC技术正好可以有效满足这一需求，因此文章最终选定通过OPC技术达成远程监控所需的数据远程通讯。

2 绞车远程监测系统方案设计

2.1 系统框架构成

综合化的矿井绞车远程监测系统应当是对电子信息技术、网络通信技术、自控技术、传感技术、人工智能技术等诸多现代高新技术的科学化综合运用。一般而言，其多以网络通信技术与电子信息技术为核心内容，为绞车各组成部件的运行提供远程的实时监控及维护等功能，在有效确保矿井生产正常进行的同时实现对设备运行可靠性的最大优化。绞车远程监测系统系统框架构成如图1所示。

2.2 现场硬件构成

现代化的绞车系统多是由数个相互衔接配合的模块所构成，系统通过不同的模块完成不同的动作命令以实现其功能的发挥。而为有效获取装备运行时的实时状态，绞车各个主要构成硬件中均装设有传感设施，借助其获得所需的数据信息。一般情况下，设备控制器内的数据包括状态信号、控制器信号等。其现场硬件的构成如图2所示。

2.3 软件系统构成

上世纪90年代以来，计算机系统的发展出现两种较为主流的趋势，其分别为封闭式系统向开放式系统的转变；集中式系统向分布式系统的转变。其各自的代表模式分别为B/S模式与C/S模式。两者各有自己的优势亦有独自的不足，所以在本次绞车远程监控系统的设计中选用B/S模式与C/S模式相互结合的混合式软件系统。

2.4 网络系统构成

一个完善的绞车远程监测系统由监测总服务器和数个现场PLC系统共同构成，运作时每个PLC系统负责对一台绞车的运行进行操控。整个系统最为关键的核心是监测总服务器，借助其可实现对多个绞车运行数据的实时监测。现场的PLC系统则是整个系统的基础所在，其借由工业以太网将自己采集的数据信息远程传输给监测总服务器，服务器对数据进行处理后获得每台绞车运行的实时信息，并将所获得数据存储至数据库以备调用。现场PLC系统和监测总服务器两者相互协调构成一个完善的分布式监测系统，其构成如图3所示。

3 绞车远程监测系统功能模块

3.1 远程通讯模块

远程通讯模块共包含两个组成部分，其分别为数据通信服务器与数据通信客户端。其中前者主要功能为对客户端的现场数据进行搜集，并依据具体需求针对性的发送客户端程序。客户端与服务器之间借助OPC技术实现数据的传输通讯。

一般情况下，服务器的数据采集均是依据客户端实际需求进行，非需求数据服务器不予收集，同时服务器还会对所搜集的数据进行实时监控，一旦发现数据的变动，服务器会对数据进行重新采集并将其发送给客户端；后者可让使用者借由其实现对所需现场数据的动态搜集，这种方式有利于实现系统资源的优化利用。

3.2 系统管理模块

整个系统的管理功能划分为三种，分别为数据库管理、用户权限管理、用户管理。

3.2.1 数据库管理

远程监测系统在运行时，会在数据库中储存数量众多运行数据。为避免由于病毒感染、使用者误操作等原因而导致数据的丢失，在使用时必须对数据库中的信息进行及时的备份，以便在发生数据丢失现象时可以对数据进行还原。通常情况下，数据备份应在系统运行不忙碌时，依靠人工操作完成，备份的数据即可存储在数据库硬盘中，亦可依据使用者需求刻录到光盘或移动硬盘上。

3.2.2 用户权限管理

鉴于远程监测系统使用者在企业中所处职位的不同，系统可针对性的赋予系统用户各异的使用权限。譬如有的用户仅仅是进行设备运行状况的查阅、有的则需对系统软件进行编辑和维护等。借助灵活的权限管理能够在有针对性的满足不同使用者不同需求的同时最大限度的确保系统运行的安全、可靠，避免非法使用者的恶意登录。

3.2.3 用户管理

借助该功能可对远程监测系统的使用者及管理者进行自由的删减和增添。

3.3 报警模块

整个远程监测系统借由分布于各个设备组件上的传感器可实现对设备运行状态的实时监控，一旦发现数据异常情况，监测总服务器可立即向工作人员发出警报并对故障的位置及原因进行准确定位，并给出相应的解决意见，以便维修人员可以尽快地实现对故障的排除和修复，最大限度的确保矿井生产的正常进行。此外，该模块还会实时将相关故障信息存储到数据库中，对故障进行综合分析，避免相似事故的再次出现。

3.4 信息实时显示模块

远程监测系统可将采集到的绞车运行的实时信息借由表格、曲线图等多种形式予以显示。通常情况下实时信息包含有实时的数据显示和实时曲线绘图显示两部分。

3.5 Web信息发布模块

绞车远程监测系统可借助Web分布系统，将经由系统检测后的各类设备运行信息、报警信息、故障信息等实时信息或历史数据对外发布，使用者通过计算互联网即可实现对信息的远程查阅。

4 结 语

通过文中所述可知，将远程监测系统作为煤矿绞车操控的核心手段对于实现矿井生产的自动化建设有着极为显著的推进作用，特别是在我国能源市场竞争日益残酷的今天，矿井生产自动化程度的高低一定程度上决定了企业能否实现自身的长久和可持续发展。作为一名矿山机电技术人员，我们理应全力投入到远程监测系统在矿井绞车控制中的应用推广，为实现企业生产效率与生产成本的双丰收提供助力。