基于物联网的煤矿井下设备远程漏电合闸装置研究.pdf

总第2 2 9 期2023年第7 期技术创新基于物联网的煤矿井下设备远程漏电合闸装置研究辛龙（陕西华电榆横煤电有限责任公司，陕西榆林7 19 0 0 0）摘要：煤矿井下生产过程中，大部分的煤矿企业都只能做到对电源漏电问题进行模拟实验，在超远距离下防爆开关、防爆电机、调度绞车等设备的线路漏电实验难以实现。利用对煤矿井下电源远程漏电合闸装置研究来处理井下设备漏电事件是非常有必要的，煤矿井下设备远程漏电合闸装置不仅技术先进、理论可靠，而且可以填补本地区煤矿井下智能技术的空白，为煤矿带来巨大的经济和社会双重效益，推广应用价值高。关键词：互联网；远程控制；漏电合闸装置；技术应用；设备中图分类号：TD67文献标识码：A0引言通讯过程中的网络需求则是以供电的网络为基础进目前某矿现有井下低压防爆开关、防爆电机、调行，开关与防爆开关、防爆电机、调度绞车等设备各线度绞车等设备不具备远程集控漏电试验功能，需要设缆连接的地方作为实验通讯的接点。置专人到现场进行就地按钮漏电试验及远方人工模装置在实现中采用电力线载波通讯与CAN总线拟漏电试验，工作繁琐，占用大量的人力资源，为了满技术，实现数字通讯信号在低压供电网络中的传输、足工作及实验人员能够正常地完成试验条件，需要提组网，组建井下低压电网远方集控漏电试验系统，且前明确试验中的保护措施对电闸漏电是否有效,以此即接即用、随时组网3。在地面监控中心远程对井下保证生产地安全进行，同时减少参与操作人员，在地低压电网的低压设备实现集中控制远方防爆开关、防面总站远程控制以及井下中央变电所及各级配电点爆电机、调度绞车等设备漏电试验，直接利用既有环低压系统中实现就地漏电试验及替代传统人工远方网和供电电缆实现远方集控漏电试验功能。在井下分漏电试验的系统功能-2 。以减少漏电试验影响时间站通过既有环网对上接入地面监控中心，对下通过漏和减少人员投人3-5。对煤矿安全生产具有十分重大电试验模块，远程控制低压开关实现每日漏电试验、的意义。复位合闸送电。同时对需要实现远方漏电试验的线1井下全硬件远程操作漏电合闸装置研究的必要性路,在线路末端安设矿用隔爆型载波发射箱，与同一目前国内外井下供电系统的漏电防护技术已建条供电电缆上的漏电试验模块进行通讯，远程控制发立比较完善的理论,按照工作机理可分为附加直流电射箱实现该线路总开关每月一次的远方漏电试验、复源防护和零序电压方向防护等，按照系统用途可分为位合闸送电。以此实现远方集控漏电试验系统具备在选择性防护系统和非选择性防护系统1。井上远程、井下就地两种方式对防爆开关、防爆电机、随着现代化的推进，煤矿井下各种供电设备也在调度绞车等设备进行远方漏电试验功能，如图1所示。不断完善，井下防爆开关、防爆电机、调度绞车等设备上位机PC安装操作软件的漏电问题日益严重，是需要快速解决的，开展漏电交换机试验是有效解决问题的办法。煤矿防爆开关、防爆电机、调度绞车等设备漏电实验目前是比较常见的，在许多矿井中都可以开展，这些实验只是基于单个的开关试验，不能对矿井尾端的防爆开关、防爆电机、调度绞车等设备实际漏电情况进行真实的研究，因此当远端设备出现了漏电事故的时间，不能第一时间进行控制，会出现巨大的事故，造成人员损伤和经济损失2 。2基于物联网井下远程操作漏电合闸装置实现2.1物联网技术的实现实验设置通过增加具备电力线通讯功能的漏电试验模块，试验的通讯线路与电力线缆的路径相同，收稿日期：2 0 2 3-0 3-0 9作者简介：辛龙(19 8 8 一)，男，陕西富平人，专科，毕业于国家开放大学机电一体化专业，二级电工技师，从事煤矿机电相关工作。现代工业经济和信息化Modern Industrial Economy and Informationization2.2井下远程操作漏电合闸装置的实现井下远程操作漏电合闸装置系统由地面工控机、矿用隔爆兼本质安全型电控箱、矿用隔爆型载波信号接收箱、矿用隔爆型漏电保护试验用电阻箱、本安遥Total 229No.7,2023D0I:10.16525/ki.14-1362/n.2023.07.035文章编号：2 0 9 5-0 7 48(2 0 2 3)0 7-0 10 1-0 2检测分站载波通讯载波通讯模块电阻箱图1软件流程设计现代工业经济和信息化 第13卷控发送器组成，如图2 所示。其中地面工控机是系统的最上层部分，通过系统软件对井下分站下达各种指令，同时读取井下分站采集的现场数据信息，自动整理、存储。系统设计了符合用户的报表格式，自动记录每次试验时间及结果，用户只需查找打印即可。矿用隔爆兼本质安全型电控箱(井下分站)作用则是对井下各级所需地点设立监控分站，通过矿井既有环网接收地面工控机下达的各种指令，分站解锁指令后以CAN总线通讯方式将命令传达至载波接收箱4。而矿用隔爆型载波信号接收箱的主要功能是接收分站下达相应指令，通过内置双向载波单元利用既有动力电缆将远程试验指令下发至矿用隔爆型漏电保护试验用电阻箱。同时利用矿用隔爆型漏电保护试验用电阻箱装置安装在试验线路末端，内置远方漏电试验模块，主要功能是接收来自载波接收箱下达的相应指令进行远方防爆开关、防爆电机、调度绞车等设备漏电试验,也可通过遥控发送器对此装置进行近距离操作5-6 。内部试验电阻为2 0 k(10W)和11kQ(10W),电阻模式为自适应，当电压等级为1140 V时电阻为2 0k,电压等级为6 6 0 V时电阻为11k。此装置可脱离系统平台独立运行。其中本安遥控发送器的功能则是当地面工控机与井下分站无法正常联机或其他原因时，可手持遥控器在变电所或远端试验电阻箱附近3m范围内进行漏电试验操作。光缆或网线地面工控机井下环网末端设备隔爆载波试验电阻箱末端开关电阻试验动力电缆1.5km模块图2 系统工作原理图3煤矿井下远程操作漏电合闸装置的应用效果煤矿井下远程操作漏电合闸装置是为了解决井下生产中远端低电压防爆开关、防爆电机、调度绞车等设备漏电问题的有效方案，通过互联网结合算法等手段，在远程的情况下，也可以有效地控制开关，对煤矿的发展有着重大影响，项目实施成本低，实施过程风险小，安全可靠程度高。3.1经济效益漏电合闸装置能够为企业带来巨大的经济效益，按远方漏电试验需1名带队领导，2 名专职电工，1名瓦检员及上级变电所配合人员1名配置，远方漏电试验每条线路试验最少需要5名技术人员，人员配置中的花费至少需要40 万元,并且存在潜在安全隐患，如果推行全硬件远程操作远方漏电试验及合闸装置的使用，将试验人工数量做到了最简化处理，为煤矿的效益升级更进一步，同时做到了减员不减产的目的，有效推进了煤矿智能化。同时全硬件远程操作远方漏电试验及合闸装置无需人工投电阻，为井下施工人员的生命安全提供了保障，降低事故发生概率，漏电合闸装置在防爆电机、调度绞车、采煤机、皮带运输机等生产设备可以一直工作，杜绝了无效的停机时间，经济效益巨大。3.2社会效益目前国内馈电开关及移动变电站只具备设备本身的就地漏电试验功能，没有远方漏电试验功能，没有正常试验所需投入的试验电阻，传统的人工每月一次的远方漏电试验需要打开开关腔体接人电阻，多人配合下完成人工远方漏电试验，浪费了大量的人力，同时检查的过程中存在巨大的安全隐患，使检查人员的生命安全受到威胁。为了保障井下工作人员的安全和防爆电机、调度绞车、采煤机、皮带运输机等生产设备的正常运行，消除电闸漏电事故，保证矿井生产地进行，推进智能化矿井，做到减少人员劳动强度。新研制的远程漏电试验系统具有符合煤矿安全规程要求的远方漏电试验功能，在满足煤矿安全规程的前提下在地面总站远程集中管理、控制井下各级馈电、本安型可编程可控箱移动变电站的就地漏电试验、远方试验、复位、合闸等发射天线功能。替代传统人工远方漏电试验带来的弊端，减少漏电试验影响时间和人员投入。对于煤矿的智能化进AC127/36分站1140/660动力电缆d接收模块KBZ400馈电开关通讯线缆1.3km隔爆载波接收箱程和煤矿安全高效生产都有巨大意义。4结语煤矿井下漏电装置研究以互联网为基础结合传统装置，不仅能带来巨大的经济效益，同时也能带来社会效益，在保证生产的前提下,极大地提高了工作人员的自身安全，降低生产安全隐患，同时也推进了智能化过程。参考文献1贾鑫.运用远方合闸装置进行漏电保护试验的研究J.机械管理开发,2 0 2 1,36(7):146-148.2张栋杰.煤矿机电安全管理及运输隐患预防探究J.矿业装备，2022(5):190-191.3赵利虎.煤矿机电运输系统中的自动化技术研究J.内蒙古煤炭经济,2 0 2 2(14):30-32.4徐昊林，陈润东，曹建新，等.Ni-EDTA在电化学氧化体系中的自催化降解J.环境化学，2 0 2 2,41（8)：2 47 8-2 48 7.5窦瑞军.基于物联网的煤矿井下机电设备状态监测.能源与节能,2 0 2 2(5):10 9-111.6王昆.煤矿机电设备故障诊断与维修技术J.能源与节能,2 0 2 2(2):132-133.（编辑：白龙）（下转第10 5页）2023年第7 期是以现代化信息技术作为重要支撑，装备的制造离不开“匠心”,应用高新技术离不开巧夺天工的创新。对于虚拟现实技术与我国装备制造的深度融合成为未来的可持续发展的新模式,通过对虚拟现实技术与我国装备制造的应用分析，不断弥补我国在装备制造领域的短板,期待未来虚拟现实技术与我国装备制造的结合能带给国家一些伟大的成就。装备制造业信息化实现技术、产品与管理的深度融合，并彼此不可分割，将成为装备制造业转型与升级的重要途径。就虚拟现实技术与我国装备制造的预期成果可分为以下三点：1)技术融合。装备制造的高新技术与虚拟现实技术的融合，一方面是为了创新技术的要求，获取材料制造装备，通过算法学习找到装备制造的最优解。另一方面也是在原有的旧装备下的改造和利用，通过技术让旧设备回收利用，推动我国现有技术的持续发展。2)产业融合。装备生产行业以新技术为着眼点,将虚拟技术融人到装备生产行业，将虚拟设备渗透到装备类产品中,增加其技术含量，增加产出和减少功耗。3)管理融合。现代化装备制造可以用虚拟技术，从动态视角来统计数据、整合资源，管理装备在制造过程中的各个环节，推动装备制造业企业业务创新和管理升级。6结语虚拟现实技术在装备制造领域前景光明、优势巨Development of Virtual Reality Technology for Chinas Equipment Manufacturing(East China Jiaotong University,Nanchang Jiangxi 330013,China)Abstract:The continuous development of modern technology has a pivotal influence on Chinas equipment manufacturing industry,andsome high technology can ensure that Chinas manufacturing industry reaches an advanced level.With some innovative thinking,theintegration of virtual reality technology with the development of Chinas equipment manufacturing industry,the application concept of virtualreality technology and application scenarios for transformation,to promote the development of Chinas equipment manufacturing industry tocontribute to some new methods.Key words:virtual reality;equipment manufacturing industry;high-tech(上接第10 2 页）Research on Remote Leakage Closing Device of Coal Mine Underground Equipment Based on(Shaanxi Huadian Yuheng Coal Power Co.,Ltd.,Yulin Shaanxi 719000,China)Abstract:In the process of underground production in coal mines,most coal mining enterprises can only simulate the problem of powerleakage,and it is difficult to achieve line leakage experiments of explosion-proof switches,explosion-proof motors,dispatching winches andother equipment at ultra-long distances.Most of the power supply explosion-proof switch,explosion-proof motor,dispatching winch andother equipment can only carry out leakage test on themselves,and the safety and sensitivity of the circuit that adds leakage protectionsystem to explosion-proof switch,explosion-proof motor,dispatching winch and other equipment cannot make accurate judgment.It is verynecessary to use the research on remote leakage closing device for coal mine underground power supply to deal with leakage events underunderground equipment.Key words:Internet;remote control;leakage closing device;technical application;equipment袁?洋：虚拟现实技术对我国装备制造发展研究贡献一些新的方法。1杨茜.虚拟现实技术在工业设计中的应用现状与发展趋势J.中国高新技术企业，2 0 15(16)：48-49.2张晓霞.虚拟现实技术群在产品设计教学中的应用J.电子技术,2 0 2 2,51(3):2 2 4-2 2 5.3张楠.虚拟现实技术与工业设计互融的发展研究J.艺术科技，2016,29(12):4064迟莹博，张静谦.虚拟现实技术前景及应用J.中国建设信息，2014(22):35-37.5刘志浩，于秀艳.山东省装备制造业智能化水平测度及影响因素研究J.现代管理科学,2 0 2 1（6)：38-48.6陈秀英，刘胜.智能制造转型对产业结构升级影响的实证研究J.统计与决策,2 0 2 0,36(13):12 1-12 4.7李健旋.中国制造业智能化程度评价及其影响因素研究J.中国软科学,2 0 2 0(1):154-16 3.(编辑：白龙)Yuan YangInternet of ThingsXin Long105大，虚拟现实技术与装备的制造应用领域广泛，不论是在设计检验方面还是在远程协作方面都发挥着巨大作用。我国助力装备制造业朝着数字化、网络化、智能化的方向转型升级并发展，同时国家也越来越重视高新技术在工业装备制造业中的地位，将计算机技术、人工智能、虚拟现实技术和其他技术的紧密融合，在更多高新技术的融合下更好地塑造我国整体产业化结构和布局，在装备制造业发展上研发设计、生产制造、经营管理等各个方面突破瓶颈，利用虚拟技术看到现实技术的不足，对推动我国装备制造业的发展参考文献