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改進的煤礦供電網絡安全監控系統主要由地面集控中心、工業以太環網、監控分站、電氣設備智能控制模塊等組成。教學礦井的中央變電所、中央水泵房、盤區配電點、采煤工作面等配備有帶微處理器的高性能智能開關設備，微處理器通過監控分站和以太環網完成與集控中心的連接，實現集控中心對井下智能電氣設備的遙視、遙調、遙控等功能。監控系統中地面井下設一個環網，被控電氣設備通過RS485總線與監控分站組成一個監控子系統，監控分站間的通信線路為以太環網，數據交換采用以太網交換機進行。系統中貫穿地面井下的以太環網主干網絡傳輸速率為100Mbps，該環網提供備份鏈路，當網絡中某個交換機出現故障，可以在500ms內切換到備份連接。井下原有的各種底層設備、現場總線、監控子系統等可方便地就近接入主干環網。井上部分包括地面變電所的監控分站及集控中心監控主站，井下部分包括井下監控分站、通訊光纜和設備微機綜合保護裝置等。所有與監控分站連接設備的運行信息都通過環形網絡傳輸到集控中心監控主站的電腦上顯示。工作人員在地面上即可以方便地監視全礦所有智能供電設備的運行信息，又可以對其進行遠程控制。監控分站安裝在監控主站與智能供配電設備之間，接收被控設備的運行信息并進行初步數據處理，將處理結果通過以太環網上傳至地面集控主機，也可以把初步處理后的數據實時輸出，其輸出設備為被控設備的控制器和報警裝置，實現對電氣設備的實時控制和保護。該系統中選用KJ254-F型礦用隔爆兼本質安全型傳輸分站，其適用于井下潮濕和有瓦斯及煤塵爆炸的危險場所，具有PLC功能，可獨立運行用來完成對設備的參數設置、監測及控制功能，實現軟件化控制、自動檢測設備等；也可連接在通信網絡中，完成集控中心與井下電氣設備的通信連接。監控分站到智能設備終端保護裝置之間的傳輸介質選用礦用阻燃通信電纜，信號傳輸方式為異步時分制RS485傳輸，最大距離可為1km，信號傳輸速率為1200bps。整體網絡初步設計為由信息站、服務器、工控機、大屏幕液晶顯示器和安全設備等組成，實現對井下被控設備的實時運行數據讀取和監控。同時，大屏顯示系統可實時顯示被測變電所及采煤工作面的環境，由大屏幕控制器對顯示視頻進行控制。工程師站和操作員站可用于對井下各監控子系統進行監測和控制，功能相同，實際使用時可互為后備，保證監控的可靠性。控制網使用硬件防火墻共同構成調度室網絡與外部網絡的隔離連接，以保證調度指揮中心網絡的相對獨立性，保證網絡安全運行。工作站可以實時顯示和查看接收井下設備的數據、畫面、表格和管理信息等，可在集控中心對井下智能設備進行遙測和遙控等操作。
2煤礦供電網絡安全監控系統軟件設計
2.1監控主站系統軟件
地面集控中心服務器操作系統選用Windowssever2012簡體中文版，主要安裝實時監控和歷史數據存儲等軟件，完成礦井供電網絡中被控設備實時運行參數的存儲、運算等。監控中心主機上安裝MCGS監控組態軟件和MaTLaB軟件。MCGS根據教學礦井的供電系統圖和井下電氣設備具體安裝工作情況做出電網監控系統人機交互界面，在屏幕中可以顯示整個礦井電氣設備運行信息的監控界面，也可以切換到每個監控子系統，各子系統有分畫面，即能全面了解整個教學礦井供電系統中各智能供配電設備的實時運行情況，也能詳細查看單個設備的歷史運行信息及數據變化趨勢，實現各子系統間的信息共享。同時完成現場數據采集與處理，報警和安全機制、動畫顯示等功能。MaTLaB軟件用來計算井下供電網絡中各被控設備的電氣參數，進行繼電保護的整定計算和優化，將整定結果傳送至組態軟件的數據處理模塊。組態軟件接收到MaTLaB的數據處理結果以后，并將之與整定的被控設備的運行狀態數據進行比較，實時分析設備的工作狀態，最后在監控軟件界面上進行正常顯示或報警。設備運行信息存儲軟件選用SQLSERVER2012標準版，利用SQL語言可以操作數據庫，具有對設備運行信息數據庫表的新增、刪除、更新、查詢等功能。系統軟件中歷史數據庫的制定和數據存儲是面向煤礦電氣設備的運行參數及環境信息，如電壓、電流、溫度、工作狀態等。傳感器測得的設備的運行狀態及環境參數通過RS485通信傳輸給監控分站，分站通過網絡接口把測得的信息傳輸給環形網絡到井上集控中心的監控主站，進行數據處理、存儲、顯示和網絡等，監控分站也可以接收地面發送的控制信息對電氣設備進行控制，從而實現系統的整體監控功能。
2.2系統軟件主要功能
（1）信息的綜合功能
集控中心將各子系統的數據信息進行綜合處理，將分析后的數據信息在人機交互界面上進行顯示，對井下設備進行遠距離觀察和控制，在服務器中存儲以便調用和查詢，接入到網絡中進行數據共享等。系統中軟件要求礦井的供電監控網絡化功能滿足教學礦井供電信息自動化需求，具有良好的擴展性。
（2）環境監測
在井下安裝溫度、煙霧、濕度等傳感器來監測井下環境信息并故障報警，另外井下還安裝有攝像頭對工作環境進行視頻監視。當接收數據異常超越報警整定值時，系統觸發啟動智能報警功能進行聲光報警。
（3）電源監測
系統對被控電氣設備的電網電壓、電流、功率等信息實時采集并顯示，把測得的數據與預先整定值進行比較，如果有故障系統將啟動智能報警功能。
（4）圖形畫面監控
組態軟件的監控界面上直觀地顯示井下的供配電關系并實時監控智能電氣設備的運行信息和數據，當故障發生時，畫面相應的位置顏色或狀態顯示改變，同時產生報警信息。
（5）網絡瀏覽功能
系統可將接收的井下各智能供配電設備的實時運行參數信息接入到礦井網絡中，供礦上其他部門工作人員通過網絡進行查詢和監控。
（6）數據系統分級管理
軟件系統為不同工作人員設定不同的訪問權限，實現井下供配電設備的安全監測信息、設備運行信息及其他安全信息的分類顯示等。
3結論
該文介紹了基于運城職業技術學院教學礦井供電網絡的煤礦供電網絡監控系統的設計與實現，系統中采用先進的工業以太環網通訊技術和電氣設備智能控制技術，對井下的電氣設備進行實時的運行狀態監測和控制，及時發現井下設備故障趨勢以保證供電網絡的穩定性。該系統具有良好的用戶操作界面，監控界面可以直觀地顯示井下電氣設備連接關系及實時運行狀態，且可對設備進行遠程控制，功能強大，易于使用。
作者：胡媛媛 李樂樂 楊霞 單位：運城職業技術學院 國網新絳縣供電公司
