煤矿排水监控系统：井上全程智能监控，水泵房无人值守、自控排水

在煤矿的千米巷道深处，地下水如同无形的暗流，时刻威胁着矿井的安全运行。传统依靠人工巡检、手动操作水泵的模式，存在响应滞后、人力消耗大、夜间巡检风险高、能耗大等弊端。随着智能化浪潮席卷矿山行业，煤矿排水监控系统正以“井上全程智能监控+水泵房无人值守+自控排水”的全新模式，重构矿井涌水防御体系，推动煤炭水泵房排水向本质安全型、智能高效型转型。

煤矿井下排水系统点多面广，环境潮湿、空间受限，传统模式面临严峻挑战：

l 依赖人工经验： 需人员频繁下井观察水仓水位、检查设备状态、启停水泵，效率低且依赖个人经验判断。

l 响应速度滞后： 水位异常上升时，人工发现、上报、决策、操作流程冗长，无法及时有效应对突发涌水。

l 安全隐患突出： 水仓附近环境复杂，人员长时间值守或巡检存在设备故障伤害等风险。

l 运行成本高昂： 需要大量人力轮班值守，设备运行状态无法精密调控，导致能耗偏高。

l 数据孤岛严重： 各水仓水位、设备运行状态等信息分散孤立，难以全局优化排水策略。

现代煤矿排水监控系统融合感知层、网络层、控制层与应用层，打造无人值守的闭环自控体系：

1.精准感知层：

l 多维度传感网络： 部署高精度水位传感器实时监测各水仓水位变化速率；安装电流、电压、温度、振动传感器实时监控水泵电机及管路运行状态；流量计精确计量排水量。

l 视频监控：高清视频监控提供直观现场画面。

l 关键设备： 全部传感器及执行机构均采用矿用本安或隔爆型设计。

2.高速可靠网络层：

l 利用工业以太环网、5G、WiFi6等高速稳定通信技术，构建覆盖井下泵房、水仓至地面调度中心的“信息高速公路”，确保海量实时数据（水位、设备状态、视频流）低延时、高可靠传输。

3.智能控制层（核心引擎）：

（1）PLC+上位机协同控制： 井下泵房配置高性能PLC控制器（冗余设计），接收传感器数据，依据预设逻辑直接驱动水泵、阀门启停与变频调速；地面调度中心上位机作为“大脑”，实现远程监控、参数设定、策略优化与高级分析。

（2）智能排水策略引擎：

l 水位精准联动： 系统实时分析各水仓水位变化趋势与速率，依据预设阈值（如警戒水位、启泵水位、停泵水位）智能决策最优启停泵顺序及数量。

l 避峰填谷运行： 自动关联电网峰谷时段电价信息，优先在低谷时段加大排水量，高峰时段减少运行，显著降低电费成本。

l 设备均衡运行： 智能轮换水泵运行，避免单台设备过度运行造成磨损，延长整体寿命。

l 故障自动切换： 运行中水泵故障时，系统瞬间自动启动备用泵，无缝切换，保障排水连续性。

4.井上智能应用层：

（1）全景监控大屏： 地面调度中心集中显示所有水仓水位动态曲线、水泵实时运行状态（电流、电压、温度、频率、流量）、阀门开度、管网压力、视频画面等关键信息。

（2）远程精准操控： 调度员可在必要时远程干预，手动启停水泵、调节频率、开关阀门等。

（3）智能预警与诊断：

l 水位超限预警： 预测水位异常风险，推送分级报警（声光、短信）。

l 设备故障预警： 基于振动、温度、电流等数据分析，预测设备潜在故障（如轴承磨损、绝缘老化），提示预防性维护。

l 透水事故辅助分析： 通过多水仓水位联动变化趋势分析，辅助判断突水点位置与涌水量。

（4）数据驱动决策： 生成排水量统计报表、能耗分析报告、设备运行效率报告，为优化排水策略、节能降耗、设备维保提供科学依据。

煤矿排水监控系统的实施实现了矿井排水作业方式根本性转变：

l 本质安全提升： 最大限度减少人员在危险区域（尤其夜间）的活动，降低人身伤害风险。

l 排水效率跃升： 基于水位变化的实时精准控制，确保水仓水位始终维持在安全最优区间，避免无效排水或应急强排。

l 人力成本大幅降低： 取消水泵房固定值守岗位，巡检人员工作量显著减少。

l 运行成本优化： 智能避峰填谷运行有效降低电费支出；水泵均衡运行与预防性维护减少设备损耗与维修费用。

l 应急能力增强： 异常情况秒级响应，自动执行应急预案；为地面指挥提供实时、全面的现场信息支撑。

l 管理精细化： 全流程数据透明化、可追溯，实现排水管理的数字化、科学化。

煤矿排水监控系统从“人工值守、经验操作”到“井上全程监控、无人值守、智能自控”的跨越，是矿山智能化建设的重要成果。它以数据为驱动，以智能算法为核心，构建起一套安全、高效、经济的现代化排水体系，显著提升了矿井应对水患的能力与本质安全水平，为煤矿的安全、绿色、高效运营奠定了坚实基础。