摘要：随着我国经济的蓬勃发展，对煤炭的需求日益增长。煤炭，作为全球主要的能源来源之一，其开采与生产的效率及安全性一直是业界高度关注的问题。改革开放后，中国煤炭产量的迅速增加显著。在目前中国煤矿的开发过程中，井下的主要排水系统构成了一个极为复杂的工程。采用智能化及自动化控制技术于排水系统之中，能显著提升井下排水的效率。煤矿开采过程中，井下排水工作面临着任务繁重、环境复杂等挑战。为提升排水效率和安全性，引入自动化技术优化井下排水系统势在必行。该举措不仅能够保障煤矿生产的高效运转，更能大幅提升生产过程的安全系数。由此可见，自动化排水系统对于提高生产效率和保障开采安全具有不可替代的重要作用。

关键词：智能化自动化控制技术；煤矿；井下主排水系统

引言

当前我国的井下排水系统设计较为基础，主要构成包括多级离心泵、排水管路和水库等。启动水泵前必须先对其吸水管路进行充水，这一步骤限制了排水系统的效能。几乎所有的操作，如水泵的启动与停止、阀门操作和水位检测，都依赖于手动控制，采用的是较为传统的电气控制方式，缺乏智能化功能。这导致井下排水任务在操作上具有较高难度，排水效率低，且经常出现安全生产相关的问题。在社会持续发展的背景下，对煤炭的需求日益增加，因此，将智能化和自动化技术引入井下排水系统，以提升煤炭开采企业的生产效率，对于缓解我国当前能源紧张状况具有重大意义。

1智能化控制技术设计要求

1.1数据的采集以及检测设计要求

设计智能化控制系统时，涉及的数据收集与监测方面十分繁杂，需要涵盖诸多参数，包括但不限于水泵的吸水真空度、电机及泵体温度、电动闸阀的开启程度以及水仓的水位和电动闸阀的运行状况等。除了这些基本要求，为了更好地满足远程集中控制的需求，还应考虑电机运行对系统整体性能的影响。特别是水泵电机在高压启动和分闸状态下的运作，以及任何故障情况，都应当被详细记录与分析，以确保系统设计的完整性和高效性。

1.2控制功能设计的要求

设计操作功能时，需遵循四个基本原则：手动、半自动、全自动和维护模式的控制。在系统运作中，尽管偏好采用智能自动控制模式，这四种控制策略都必须能够在常规及非常规情况下稳定运行，确保能够有效应对现场各种情形。此外，控制系统需具备自我诊断功能，以便能够对电源电压、电机电流和压力差等关键参数进行持续监控，并在发现故障原因时能够迅速进行报警。而利用以太网技术构建综合的自动化网络平台，优化远程通信和自动控制设备的整合。以太网的部署使得场景和运行状况的视频监控信息能实时反馈给管理层。系统应能自动调节水位上升速度和监控水泵的平均就绪时间，以确保在满足排水需求的同时，维持生产的安全。

2自动化排水体系的设计方案

在煤矿井下排水系统的智能化和自动化设计方面，该方案主要涵盖了泵房构造、排水结构以及自动化控制三大关键部分。泵房布局构成了方案的基石，并且构成了设计团队的主要任务。设计的核心集中在计算机的中央处理单元（CPU）模块的构建上，而实现井下排水系统监控的主要技术手段则通过远程控制系统和针对不同组件的可编程逻辑控制器（PLC）柜体完成。在自动控制模式下，井下主排水系统的运作完全依赖于传感器和自动化机械，无需人工直接参与，这大幅提升了控制的精准性和响应速度。而在面对异常情况时，系统的控制模式可以灵活调整至手动或半自动模式，以便对排水系统进行适时的调节和维修。

3水泵开启智能化控制程序

当控制中心发出启动指令后，水泵的启动流程遵循以下步骤：首先，激活真空泵以便对吸水管线执行抽真空操作，同时监测管线内的真空度。仅当真空度满足预设标准时，流程才进入下一阶段；否则，将持续抽真空直到达标。接下来，开启水泵并检查管道内的水压是否达标，只有在确认压力适合的情况下才进行下一步；如水压未达到要求，则维持水泵工作直至达到规定水压。最后一步，在确认排水管道水压适宜后，启动电动阀门同时停止真空泵的工作，保证水泵继续以正常状态运作。

4智能化自动化控制技术应用的价值

4.1提高煤炭生产效率

与传统的人工操作系统相比，采用智能化和自动化技术的煤矿井下排水系统能够达到几乎全自动化的主排水控制，显著减少了操作复杂性、工作强度和系统故障率。自动化技术的有效应用不仅提升了煤矿公司的生产效率，还有助于减少生产成本。这种技术进步不仅增强了企业的竞争力，还为国家的能源安全做出了贡献。

4.2保障煤炭生产安全

通过利用智能化自动化控制技术，系统能够对水泵、真空装置及管道网络进行连续的传感器监控。依据监测数据，系统通过可编程逻辑控制器（PLC）实施精准调节，实现对排水活动全程的即时控制与监督。除此之外，系统还具备智能预警功能，能够实时监测水库水位、电流强度和排水管压力等关键参数，并当上述参数超出安全阈值时及时向操作人员发出警报，有效避免了安全事故的发生。该系统在保障煤矿作业安全、维护生产过程稳定方面发挥着不可或缺的作用。

4.3通过大数据持续改进

利用大数据分析技术，可以收集并分析排水系统的历史性能数据和故障警报信息，这些数据被储存以便进一步分析。基于这些分析，管理团队能够识别系统中的弱点，并实施相应的改进措施。同时，控制系统的可视化展示功能能够实时向操作人员展示设备的运行状况。依托历史数据与实时数据的对比分析，操作人员可以有效预判潜在的系统故障风险，并及时采取预防或应急措施，确保排水系统稳定运行并持续优化。

4.4有效地保护设备

实施对排水系统中关键设备的持续监测，能够实时掌握其运行状况，确保能够对这些设备进行适时的维护和保养。定期进行的检查和保养作业有助于增强设备的运行稳定性，并提升其处理突发漏水事件的能力。此外，适时地维护保养还有助于延长设备的服务期限，从而更有效地管理和降低生产成本。

5 结束语

综上所述，通过引入先进的自动化控制技术和智能化管理手段，煤矿井下排水系统的运行效率得到了显著提升，同时也极大地提高了煤矿作业的安全性。利用大数据分析技术对系统进行持续优化，不仅确保了排水系统的稳定运行，也为煤矿的可持续发展提供了技术支撑。随着科技的不断进步，相信未来煤矿井下自动排水系统的智能化和自动化水平将进一步提高，为煤炭行业的高效安全生产贡献更大的力量。

参考文献

[1]于刚．基于PLC的井下采区泵房自动排水监控系统研究与应用［J］．煤矿现代化，2021，30（5）：163－165．

[2]乔红兵，焦峰，陈凯璐，等．哈拉沟煤矿井下水泵监控系统设计［J］．煤矿机械，2021，42（7）：1－3．