中央水泵房自动排水监测系统T:l35--627l--8Oll
（一）排水集控系统
1、实现泵房无人值守自动化控制运行。
2、免费提供符合公司信息化建设要求的数据转换软件、数据交换软件、数据上传软件，且禁止加载注册机。
3、所有供货范围内的电动设备的动力源均引自双电源投切开关，双电源投切开关采用快开门式结构，其容量设计由供货方根据设备配置情况合理进行计算，必须满足全部设备同时运行的极限状态需求，具有过流、漏电等各种保护，能实现地面监控，并入到泵房监控系统中。
4、泵房排水自动化设计
4.1 系统运行模式分为自动模式、手动模式和检修模式三种，其中自动模式和手动模式必须按操作规程要求的顺序进行水泵的启动和停止操作，且各类预警和保护功能齐全并正常投入运行，不能同时启停1台以上的水泵操作。
4.1.1 自动模式：智能分析水仓水位情况，自行控制水泵启停时间；与矿井水文监测系统实现联动（即水文监测系统监测到该泵房所服务区域涌水量变大时，应能实现预警功能及自行判定启停水泵数量）；智能分析全部水泵和管路的运行时间，自行判定投运的水泵和排水管路；智能分析电耗状况，能实时显示运行水泵吨水百米电耗，每天运行稳定30分钟后，保存一次该泵吨水百米电耗数据，当天其他数据不再保存，点击保存的该数据时，能显示出当时的各项运行参数及计算过程；在水仓水位满足高低水位要求的前提下，自行设计削峰填谷最佳方案。
4.1.2 手动模式：手动模式为人为开停水泵方式。在该模式下，系统在组态画面中推送建议的开泵编号；该方式下水泵开停的操作步骤实现顺序闭锁功能，该模式下可半自动开停水泵（一键开停）也可分步开停水泵。
4.1.3 检修模式：该模式为泵房内设施检修作业时投用，可对水泵、电机或各类闸阀进行单独控制，投入该模式必须使用必要的设施（例：密码或钥匙等），检修模式开启水泵，各参数运行正常后，可手动切换至手动模式，即各种保护能够自动投入。
4.1.4 三种模式的转换方式：自动模式必须在水泵停运，闸门全部关闭的工况下，且系统无报警和故障信息，可投切运行；手动模式可在任一工况下投切使用，但不能操控有报警或故障信息的水泵和闸阀；检修模式可在任一工况下投切使用。
4.2 对泵房内设施及环境的各项参数进行实时的监测和传送，这些参数包括：泵房内环境温度、湿度、烟雾情况、异常声音、噪声、电机轴承温度、泵体轴承温度、电机绕组温度、电机振动、水泵振动、实时流量、水位、真空度、电压、电流、水泵出水口压力、水文监测流量、阀门的位置信号、阀门过转矩信号、自动视频巡检监控系统、门禁设施信息等。
4.3 整个系统做到可靠运行、维护方便、修改灵活，井下、地面监控系统均具备参数修改功能。
4.4 软件终身免费升级维护，授权软件不得带有注册机等限制机制，核心主程序、核心程序不得带注册机，我方负责对厂家版权（软件）进行保护。
4.5 自动排水系统功能
4.5.1 系统需采集与检测的信息
①模拟量数据：泵房内环境温度、湿度、烟雾情况、水泵吸水口真空度、水仓水位、排水管路流量、主排水管压力、电动闸阀的开度、电机轴承及绕组温度、水泵轴承温度、电机振动、水泵振动、高压开关电流、电压、水文监测流量等。
②数字量数据：电动闸阀的工作状态与开关限位，电动球阀状态工作状态与开关限位，水泵、电机运行状态，水泵电机高压柜分合闸状态。
③通讯数据：一体式闸阀工作状态及报警、故障信息；水泵电机高压开关工作状态及报警、故障信息；水文监测系统信息；门禁系统信息；自动视频巡检监控系统信息。
4.5.2 保护功能
①流量保护：当水泵启动后或正常运行时，如流量达不到正常值实现报警，超过设定时限后自动停泵，具有流量保护功能。
②压力异常保护：排水压力、吸水真空度出现异常时实现报警，排水压力、吸水真空度达不到设定值自动停泵，具有压力异常保护功能。
③电动闸阀保护：通过485通讯或其他通讯方式将闸阀的各类报警、故障信息传输到主控PLC，并参与水泵的联锁控制。
④动力供配电保护：通过485通讯或其他通讯方式将电机开关和闸阀电源开关的各类报警、故障信息传输到主控PLC，并参与水泵的联锁控制。
⑤水位超限及水位突变报警：设置报警水位，水位超过最高报警水位或最低报警水位，系统报警；水位增长速度超过正常速度，系统报警。
⑥排水量异常报警：泵房排水流量与矿井涌水量差值小于水位应下降速度，系统报警。
⑦温度及振动异常报警：当超过设定值时，系统报警，并根据预设程序停止水泵运行。
⑧视频巡检装置及门禁系统的保护：通过485通讯或其他通讯方式将各类报警、故障信息传输到主控PLC，并参与水泵的联锁控制。
⑨在除“检修模式”外的任何运行模式，各类保护功能齐全，且具备现场报警、系统报警、故障停机功能。
⑩在主控程序中制作各类保护试验程序块，在组态画面中制作各类保护试验画面，用户可通过上位机完成各类保护试验操作。
4.5.3 控制功能
水泵监控系统可以选择的控制模式有：自动控制、半自动控制、手动控制、远程控制。
①自动控制：在泵房集控台和远程工控机上均选择“自动模式”，系统进入自动控制状态，根据水仓水位的高低或井下用电负荷的高、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段等因素，建立数学模型，PLC按照设定参数，合理调度水泵，自动准确发出启、停水泵的命令，控制水泵运行，完成单台或多台水泵的开停。泵房就地集控部分在自动控制模式中，可以脱离上位机的通讯仍能正常运行。
②远程控制：地面控制中心能通过以太网络远程监控水泵的运行情况及主要的运行参数及信号，同时可远程控制泵的开停，设定和修改水泵的运行条件、工况参数及控制程序，可远程实施集中控制和自动控制。
③就地控制箱控制：该控制方式即“检修模式”，需首先在泵房集控操作台上选择“检修模式”，在该方式下，利用就地控制箱上的按钮及显示屏一对一的操作球阀、闸阀、水泵等。就地控制方式的级别设为最高级，在此方式下其他操控设施只能进行监测，操作无效。
④井下集控台控制和遥控器控制：该控制方式下操作者在井下泵房的集控台或站在需启停水泵的旁边使用遥控器完成对每一台水泵的一键启停（即半自动控制方式）或顺序启停操作。将组态画面翻页到相应页面，视频画面转至相应水泵，按下启动/停止键，PLC 将根据控制逻辑完成对水泵的启动和停止。
不管工作在何种工作方式，均可实时将泵房现场的各种运行参数、设备状态通过工业以太网传到地面监控计算机。
4.5.4 动态显示
①系统通过图形动态显示水泵、电机、电动球阀、电动闸阀、水位、水流运行状态，并具备声光报警功能，直观地显示电动球阀和电动闸阀的开闭位置，实时显示水泵抽真空情况和出水口压力值。
②用实时趋势图方式和数字形式准确实时地显示水仓水位，并在启停水泵的水位段发出预告信号和低段、超低段、高段、超高段水位分段报警，语音报警醒操作人员注意。
③采用图形、趋势图和数字形式直观地显示各类参数的状况和动态值，具备超限报警、历史曲线记录、故障记录、历史故障查询等功能，以提醒人员及时检修。
4.5.5系统拓展
系统开放通讯协议，开放plc修改程式、取消注册机，运用标准通讯协议。便于地面监控中心上的监控主机能够接入全矿井综合自动化网络，矿方技术主管人员在地面即可掌握井下主排水系统设备的所有检测数据及工作状态，又可根据自动化控制信息，实现井下主排水系统的控制监控，在其他系统调取数据时，具有 opc 调取和处理简单数据的功能。
4.5.6 监控软件
①软件能够在标准画面和用户组态画面上设定、汇集和显示有关的运行信息，供运行人员对设备的运行工况进行监视和控制。
②软件能够监视或控制生产过程画面及生产实时数据，并将数据信息保存三个月以上，针对振动、温度、电流、电压、排水流量、排水压力、水泵效率等重要参数，制作历史曲线图。
③采用组态软件、模块化设计、汉化效果。在标准画面和用户组态画面上设定、汇集和显示有关的运行信息，供运行人员对设备的运行工况进行监视和控制。
④能够监视或控制本工艺点的生产过程画面和生产实时数据。并配以适时和实际相符的动画。
⑤具有报警处理功能,在任何时间和任何显示工作站均能在画面顶部或底部显示出总的报警信息；具有安全登录和密码保护功能：设计监控对应多个操作级别，对各个级别的操作都设置密码，并能记录操作人员工号、操作内容、时间等，防止非法操作，确保排水设备安全有序运行。
⑥人机界面运用开放系统的图形窗口技术；友好的操作人员界面；可修改和编辑画面；带有详细的联机帮助功能；组网功能：通过工业用上位机的接口接入全矿综合自动化系统。
⑦系统能在电子噪声、射频干扰及振动都很大的现场环境中连续运行，且不降低系统的性能。系统设计采用抗干扰技术，确保系统正常工作。
4.5.7 系统配置
①CUP采用冗余设计方式，搭配稳定的通讯模块，完成远程模拟量和数字量的I/O 数据采集及控制。I/O 模块端口数量需考虑备用及系统扩展，至少留有20%的扩展空间。
②串行通信模块：巡检装置、电动闸阀、门禁系统及高低压开关等设备如采用串行通信接口，如RS485，通过串行通信模块可与之通信。
③泵房操作台：操作台的外壳应采用304不锈钢材质，适应井下耐潮、耐腐蚀的工作环境。为便于井下现场操作，井下操作台应配备16吋显示屏显示排水系统运行状况；设置旋钮、按钮、指示灯，用于状态显示、故障查询及水泵控制；配置19吋显示屏显示巡检装置视频画面。
④端子排选用菲尼克斯、魏德米勒等国际知名品牌，并留有不小于 20%的冗余量；按钮、转换开关、指示灯选用西门子、默勒等国际知名品牌，并留有不小于 20%的冗余量。
⑤传感器：
水仓水位传感器:选用非投入式液位传感器，此传感器均采用测回波的方式间接测算水位，具有较高的可靠性，实现水仓水位的监测。
流量传感器:以速度差发为原理，测量圆管内液体流量的仪表。安装水泵吸水口用于监测每台水泵的综合效率以及水量的变化；地面排水管路安装以此监测排水系统的综合效率。
压力/负压传感器:选择高可靠性压力/负压传感器，实现压力/负压的连续高可靠性监测。
温度及振动传感器:在水泵、电机加装传感器实现状态监测。
4.5.8 软件结构
①系统软件采用模块化结构，各控制模块之间相互嵌套，可以满足复杂的监控要求。
②运行决策模块:根据各台水泵的实时数据、根据水仓水位、供电峰谷时段划分、均匀磨损等原则，合理调度水泵，节省运行费用。
③就地控制模块:当水泵的控制状态处于就地状态时，主轮循程序调用对应的水泵就地控制模块。该控制模块运行时根据用户通过旋钮开关、按钮等发出的命令进行逻辑处理，将处理结果转换成电控信号，通过继电器直接控制执行机构。该模块主要在用户维护、维修设备时使用，所以只包含简单的命令处理和闭锁控制，没有复杂的逻辑控制，给维护人员留有最大的自由度。
④全自动控制模块:主轮循程序每个周期调用该模块一次，PLC 根据水位传感器采集的数据控制水泵启停。全自动控制模块根据优化控制策略处理模块给出的处理结果进行全自动控制，在运行过程降低排水成本；同时，采用算法对水位值取微分，算出水位变化率，在变化率异常（水位升高过快）时进行超前控制，采取必要措施（提前开泵及启动多台水泵）避免事故发生，同时发出警示。
⑤半自动控制模块:最基本的水泵控制单元，独立完成单台水泵的启停控制。当主轮循程序检测到操作者、全自动控制模块或突发事故处理模块对目标水泵下达开/停指令时，系统即调用对应的半自动控制模块，完成水泵启动/停止控制。
4.5.9 远程监控系统方案
采用正版组态软件来实现根据排水自动控制系统的实际需要，按照面向对象的设计方法，采用通用化的组态软件建立实时数据库，用于实时过程数据的存储和处理；设计亲切友好的人机操作界面，在实时数据库系统的支持下，使操作人员能够非常方便地对系统设备进行监控；为用户提供指定时间段的历史数据和趋势图表查询以及报表输出；提供过程数据的动态报警提示等。实现系统要求的所有功能。包括：现场数据采集和显示；事故顺序记录；画面调用与显示；数据报表及打印功能；数据库管理和查询；事故自动报警；事故报警与视频画面联动；安全保护等。软件的设计除具备监测、监控功能外，在统一的数据平台上实现设备的辅助管理等管理功能，使控制系统在设备维护过程中发挥更大的作用。底层信息由 OPC 驱动层解析后存储至实时数据库，其它功能块均通过实时数据库读取信息，用于监控界面的显示、故障信息的处理等，部分实时数据及故障信息通过处理后存储至历史数据库，为设备管理提供依据。监控块下发控制命令后，同样经过实时数据下发至 OPC 驱动层，通过物理接口传输至控制 PLC。
5、自动视频巡检系统
5.1.1 配置本安型云台摄像机，实现巡检现场全方位图像采集和重点巡检设备不同角度的局部细节图像采集。
5.1.2 配置温湿度传感器实现对泵房温湿度数据的采集与监测。
5.1.3 配置烟雾传感器实现对泵房烟雾监测。
5.2 自动视频巡检系统组成及功能
由云台摄像仪、温湿度传感器、烟雾传感器、矿用隔爆计算机组成。代替巡检工定时、定点、高质量的完成井下设备的日常巡检任务，配置多种传感器，实时采集巡检现场的图像、声音及泵房温湿度数据、烟雾参数等信息，以数字化的图像、声音和准确的数据实时归类存储，便于故障问题的查询复现。
6、门禁系统
6.1 门禁系统安防报警系统包括人脸/虹膜识别系统，密码输入系统。人脸（/虹膜）识别系统为摄像仪识别，在录入库的人，门自动打开，不在录入库的人，语音报警，地面远控上位机显示屏显示；密码输入系统为人机界面输入进入密码，用户名和密码对的，门自动打开，不对语音报警，地面远控上位机显示屏显示。
6.2 门口区域视频监视采用本质安全型1080P高清摄像头，800万像素，支持海康威视协议，可远程预览、录像以及事件联动抓拍；并集成语音输入输出模块，可以实现与泵房远控中心的双向对讲。
6.3 门禁系统支持TCP/IP、Wi-Fi、4G/5G、RS485通信方式和多种认证方式，与地面泵房远控上位机进行通讯，具备远程开门功能。
6.4 人员管理制度融入门禁系统。
6.4.1 具有现场巡检考勤功能，自动记录管理和检修维护人员的工作记录、进入记录，督促有关人员按要求对机房硐室和设备进行上岗检查、日常巡检、现场检查，自动记录检查人员身份、检查时间、周期。
6.4.2 外来人员，请求远程开门时，按下可视对讲门禁主机上的对讲按钮，可视对讲门禁主机启动语音通讯呼叫，自动呼叫地面中心管理主机，并响起呼叫提示音乐，同时启动视频采集并同步传送视频图像。
7、一体式电动闸阀
7.1 采用矿用隔爆兼本安型一体式阀门电动装置，阀体304不锈钢材质，阀门具备远控、集控和自控功能。电动装置由阀门专用电动机、减速机构、转矩控制器、行程开度控制器、手电动切换机构、手动操作机构及电气控制组成。
7.2 阀门动作时，噪声≤75dB（A），位置指示机构的“开”、“关” 有指示并可调，指示与电动装置转出轴实际位置的偏差在±5％范围内；电流型模拟量信号输出4～20mA，输出误差≤5%；电动装置的最大控制转矩应整定在铭牌转矩的(1.0～1.3)倍；转矩控制机构应灵敏可靠，控制转矩的重复偏差≤7%。
7.3 电动装置具备短路保护、断相保护、欠压保护、漏电闭锁保护，并可根据检测到的电源相序信号，自动调整两只控制交流接触器换向，实现相序的自动纠正，保证输出控制转向正确。
7.4 电动装置通过通讯缆线连接至主控PLC，实现远程控制功能，并将闸阀状态信息和故障信息传递至组态画面中，实时监控闸阀工况，故障信息包括：电源缺相、电机漏电、摇把手动、电机过热、开向过矩、关向过矩、阀位故障等。
7.5手动关闭、打开阀门，转速比过大，人员通过手动方式打开、关闭阀门速度过慢，应将手轮转动改为摇把式。
8、矿用电动配水阀门
8.1矿用电动配水阀门技术参数
| 参考型号 | PXWⅡ-600 | 操作行程(mm) | 350 | |
| 公称通径(mm) | 600 | 公称压力(MPa) | 0.1 | |
| 适用介质 | 水 | 试验压力(MPa) | 0.25 | |
| 介质温度 | ≤80℃ | 驱动方式 | ZBK矿用一体式电动装置 | |
| 阀体 | Q235A | 阀杆螺母 | 铝青铜 | |
| 阀瓣 | HT200+丁腈橡胶 | 填料 | 石墨石棉盘根 | |
| 阀座 | HT200 | 电动装置 | ZBK矿用一体式电动装置 | |
| 阀杆 | 2Cr13 | | | |
| 电动配水阀门 | 电压 | 矿用隔爆型一体式电动装置 | 电机功率 | 电机电流 |
| PXWII DN600 | 660V | ZBK20-24 | 0.37KW | 0.8A |
8.2 ZBK矿用隔爆型一体式阀门电动装置使用环境通用技术参数
额定电压：三相 AC 660V
额定频率：50Hz
控制电压：小于 AC 127V DC 24V
环境温度：-20℃～+60℃；
平均相对湿度：不大于95％RH（+25℃）；
大气压力：80kPa～106kPa；
防护等级：IP55 、IP65、IP67
爆炸危险的环境；矿用隔爆dI非采掘工作面。
无强烈震动和冲击的地方
无破坏金属和绝缘材料的腐蚀性气体的地方;
工作制：短时10分钟
耐受过载电流能力：电动装置应能承受表7的过载电流规定，符合MT/T 661-2011中5.3.4.5、GB/T 14048.4-2010中8.2.4.4和GB/T 5590-2008中8.2.7的规定。
短路保护：电动装置采用电子保护器做短路保护。
断相保护性能：电动装置采用电子保护器做断相保护。
相序自纠正：电动装置可以根据检测到的电源相序信号，自动调整两只控制交流接触器换向，实现相序的自动纠正，保证输出控制转向正确。
欠压保护：电动装置当三相交流电源电压降至额定电压的85%以下时，主控板实现保护，停止控制输出，实现对控制对象的保护。当三相交流电源电压恢复到额定电压的85%以上时，主控板模块退出保护，电路正常工作。
主电路漏电闭锁保护性能：主电路漏电闭锁保护应符合表10的规定：当主电路对地绝缘电阻降低到表6动作值以下时,应实现主电路漏电闭锁,当上升到动作值的1.5倍时,应解除主电路漏电闭锁。
动作特性：在额定控制电压的75%～110%之间的任何电压下，电动装置中的接触器应能可靠吸合；在额定控制电压的20%～60%之间处于吸合状态的接触器应能释放。
ZBK电动装置必须有手电连锁机构：现场手动操作时，可自动切断电动控制回路电源，保证就地操作的安全性。
ZBK电动装置有相关部门出具的寿命试验报告， 3万次寿命试验报告。
9、泵房LED声光报警装置
9.1 整体为本安型设计，通过CAN总线或者以太网与泵房集控台通讯，把上位机报警或故障信息LED显示屏上同步显示出来，显示方式为动态滚动式，同时将显示的文字信息读取后通过喇叭发出声音。
9.2 显示屏本安腔内有扬声器，显示屏红绿色显示，采用吊挂方式安装。
10、数据、信息处理
10.1 建立数据库，对排水系统所有收集的数据进行处理，实现数据分析、三级预警功能，数据分析包括数据限值分析、数据突变分析、水泵性能分析以及百米吨水电耗分析。
10.2 排水系统设备的定期维护保养（例：加注润滑脂、水泵拆检、电机拆检）、定期测量（例：对轮间隙测量、水泵窜量测量、波纹管变化率测量）加入数据系统内，到期报警提示。
10.3 故障信息实行“三位一体”报警方式：文字显示、声音提示、巡检机器人自动移动到故障报警设备。
