一種礦用多級(jí)智能排水裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及礦井領(lǐng)域，特別涉及一種礦用多級(jí)智能排水裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井下的地下巖體中絕大多數(shù)存在裂隙、節(jié)理、斷層結(jié)構(gòu)面，并且存在地下水層，這就造成工作面滲水、涌水、突水事件時(shí)常發(fā)生，為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)帶來(lái)了不便，為員工生命安全帶來(lái)了威脅。
[0003]目前，雖有部分文章提出了使用地面控制井下排水的措施，但由于成本較高且不適用于井下的惡劣環(huán)境，許多礦井依然使用人工操控電泵、風(fēng)泵、離心泵進(jìn)行排水。在礦產(chǎn)行業(yè)不景氣的大背景下，節(jié)約生產(chǎn)成本、人力資源顯然是重中之重。傳統(tǒng)的人工排水就是有水就排，無(wú)水不排。一方面，考慮到電價(jià)有峰、平、谷之分，而峰值時(shí)段的電價(jià)大約是谷值時(shí)的2倍左右。現(xiàn)如今的排水方法在電能方面造成了一定的不必要浪費(fèi)。另一方面，頻繁地啟停電動(dòng)機(jī)，會(huì)造成過(guò)流、過(guò)載、開(kāi)關(guān)損壞等現(xiàn)象，大大縮短了機(jī)械的使用壽命，在一定程度上加大了設(shè)備成本的投入。滲水情況時(shí)多時(shí)少，在工人懈怠或者排水不及時(shí)的情況下，很可能影響到工作面的正常生產(chǎn)。尤其是目前國(guó)內(nèi)對(duì)于突水事件的緊急處理措施依然匱乏，嚴(yán)重影響到員工生命安全以及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]在排水系統(tǒng)的控制端，離心泵的操作流程依舊比較繁瑣。尤其是在泵體的上水階段，對(duì)于閥門(mén)的調(diào)節(jié)，有經(jīng)驗(yàn)的老工人情況較好，但對(duì)于新人，掌控不好很可能引起燒泵現(xiàn)象，從而影響工作面正常生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種成本低、排水效果好、安全性能高的礦用多級(jí)智能排水裝置，并提供一種礦用多級(jí)智能排水方法。
[0006]本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種礦用多級(jí)智能排水裝置，包括工作面水速控制排水裝置，所述工作面水速控制排水裝置包括水速數(shù)據(jù)采集單元、水速數(shù)據(jù)處理單元、控制單元和水速預(yù)警單元，所述水速數(shù)據(jù)采集單元、控制單元、水速預(yù)警單元分別與水速數(shù)據(jù)處理單元相連。
[0007]上述礦用多級(jí)智能排水裝置中，所述水速數(shù)據(jù)處理單元包括上位機(jī)和PLC，PLC與上位機(jī)相連，所述水速數(shù)據(jù)采集單元包括中空管道1、中空管道I1、木塊、鐵塊、皮帶、熒光帶、探照燈1、探照燈I1、攝像頭1、攝像頭I1、攝像頭II1、管道底座1、管道底座II，管道底座1、管道底座II安裝在水倉(cāng)底部，中空管道I底部設(shè)有滲水孔，中空管道II底部塞有密封橡皮塞，中空管道I與中空管道II相互平行且分別垂直插入管道底座1、管道底座II中，木塊垂直懸掛于中空管道I中，鐵塊垂直懸掛于中空管道II內(nèi)，皮帶兩端分別固定在木塊、鐵塊上，且皮帶中部與水平面保持平行，攝像頭1、探照燈1、攝像頭I1、探照燈I1、攝像頭III依次布置在水倉(cāng)上方的橫梁上，攝像頭1、攝像頭I1、攝像頭III信號(hào)輸出端與PLC相連，熒光帶噴置在皮帶上，并處于攝像頭1、攝像頭I1、攝像頭III拍攝范圍內(nèi)。
[0008]上述礦用多級(jí)智能排水裝置中，所述控制單元包括主排水管、glj排水管、排空管路和多路控制裝置，每路控制裝置均包括離心泵、離心泵電動(dòng)機(jī)、自動(dòng)閥門(mén)電動(dòng)機(jī)、自動(dòng)閥門(mén)、手動(dòng)閥門(mén)、進(jìn)水管、電磁閥門(mén)，離心泵電動(dòng)機(jī)與離心泵連接，所述進(jìn)水管的下端位于水倉(cāng)內(nèi)，進(jìn)水管內(nèi)部底端設(shè)有進(jìn)水管水位傳感器，進(jìn)水管上端與離心泵進(jìn)水口連接，離心泵的排氣口經(jīng)電磁閥門(mén)與排空管路相連，離心泵的出水口經(jīng)手動(dòng)閥門(mén)與副排水管相連，主排水管經(jīng)自動(dòng)閥門(mén)連接在離心泵的出水口與手動(dòng)閥門(mén)之間的管路上，所述自動(dòng)閥門(mén)電動(dòng)機(jī)與自動(dòng)閥門(mén)相連，所述水速預(yù)警單元包括設(shè)置在水倉(cāng)上方橫梁上的預(yù)警水速報(bào)警器，離心泵電動(dòng)機(jī)、自動(dòng)閥門(mén)電動(dòng)機(jī)、電磁閥門(mén)、預(yù)警水速報(bào)警器與PLC相連。
[0009]上述礦用多級(jí)智能排水裝置中，所述自動(dòng)閥門(mén)包括閥門(mén)手柄、咬合端、接觸端、軸承，咬合端與閥門(mén)手柄恰好咬合，接觸端與咬合端背部緊密相連且與閥門(mén)手柄平齊，軸承與接觸端背部中心緊密相連。
[0010]上述礦用多級(jí)智能排水裝置還包括工作面水位控制裝置，所述工作面水位控制裝置包括水位數(shù)據(jù)采集單元和水位預(yù)警單元，水位數(shù)據(jù)采集單元包括上水位傳感器1、上水位傳感器I1、下水位傳感器1、下水位傳感器I1、預(yù)警水位傳感器1、預(yù)警水位傳感器II，上水位傳感器1、上水位傳感器II與水面等距且相對(duì)嵌于中空管道I上部表面兩端，下水位傳感器1、下水位傳感器II與進(jìn)水管底部平齊且相對(duì)嵌于中空管道I下部表面兩端，預(yù)警水位傳感器I和預(yù)警水位傳感器II位于上水位傳感器I上方且相對(duì)嵌于中空管道I表面兩端，預(yù)警水位傳感器I和預(yù)警水位傳感器II所在直線平行于上水位傳感器I和上水位傳感器II所在直線，水位預(yù)警單元包括設(shè)置在水倉(cāng)上方橫梁上的預(yù)警水位報(bào)警器，上水位傳感器1、上水位傳感器I1、下水位傳感器1、下水位傳感器I1、預(yù)警水位傳感器1、預(yù)警水位傳感器I1、預(yù)警水位報(bào)警器分別與PLC相連。
[0011]上述礦用多級(jí)智能排水裝置還包括定時(shí)排水裝置，定時(shí)排水裝置包括定時(shí)器I和定時(shí)器II，定時(shí)器I和定時(shí)器II分別與PLC相連。
[0012]一種礦用多級(jí)智能排水方法，包括以下步驟:
[0013]I)排水前準(zhǔn)備:探照燈1、探照燈I1、攝像頭1、攝像頭II和攝像頭III全天打開(kāi)；
[0014]2)根據(jù)熒光帶的水平位移計(jì)算得到水位變化率，用水位變化率乘以水倉(cāng)底面積得到進(jìn)水速率；
[0015]3)比較進(jìn)水速率的大小，若進(jìn)水速率為每小時(shí)流量小于S Ui1 - h0)/17時(shí)，則進(jìn)入步驟4)，采用工作面定時(shí)排水模式；若進(jìn)水速率為每小時(shí)流量介于s(么-h0)/n ~ s(4-h0)/n + 3仏之間時(shí)，則進(jìn)入步驟5)，采用工作面水位控制排水模式；若進(jìn)水速率為每小時(shí)流量大于SO^- 4)/17+ 3仏時(shí)，則進(jìn)入步驟6)，采用工作面水速控制排水模式；其中h2'預(yù)警水位傳感器與水倉(cāng)底面距離，上水位傳感器與水倉(cāng)底面距離，下水位傳感器與水倉(cāng)底面距離，S:水倉(cāng)底面積，如單路控制裝置每小時(shí)的排水流量；
[0016]4)工作面定時(shí)排水模式:定時(shí)器I定時(shí)在22:00給PLC —個(gè)排水信號(hào)，PLC將排水信號(hào)發(fā)到上位機(jī)，上位機(jī)接收到排水信號(hào)時(shí)，根據(jù)電價(jià)峰段、平時(shí)段的進(jìn)水速率，確定此時(shí)應(yīng)開(kāi)啟的電泵個(gè)數(shù)，發(fā)送排水命令至PLC，PLC接收到排水命令后，立即打開(kāi)上位機(jī)所要求的離心泵電動(dòng)機(jī)和電磁閥門(mén)，將離心泵泵體內(nèi)抽為真空狀態(tài)，然后關(guān)掉電磁閥門(mén)，再給自動(dòng)閥門(mén)電動(dòng)機(jī)通電，勻速調(diào)節(jié)自動(dòng)閥門(mén)；在進(jìn)水管水位傳感器檢測(cè)到有水進(jìn)入時(shí)，立即給自動(dòng)閥門(mén)斷電，進(jìn)行排水；定時(shí)器II在5:00給PLC —個(gè)終止排水信號(hào)，PLC接收到終止排水信號(hào)后，控制自動(dòng)閥門(mén)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)的速率和時(shí)間與進(jìn)行排水時(shí)正轉(zhuǎn)的速率和時(shí)間相同；
[0017]5)工作面水位控制排水模式:檢測(cè)檢測(cè)中空管道I中水位，若水位到達(dá)&，下水位傳感器1、下水位傳感器II發(fā)送電信號(hào)至PLC，PLC關(guān)掉所有離心泵電動(dòng)機(jī)和電磁閥門(mén)；若水位到達(dá)么，上水位傳感器1、上水位傳感器II發(fā)送電信號(hào)至PLC，PLC打開(kāi)所有離心泵電動(dòng)機(jī)和電磁閥門(mén)，將離心泵泵體內(nèi)抽為真空狀態(tài)，然后關(guān)掉電磁閥門(mén)，再給自動(dòng)閥門(mén)電動(dòng)機(jī)通電，勻速調(diào)節(jié)自動(dòng)閥門(mén)，在進(jìn)水管水位傳感器檢測(cè)到有水進(jìn)入時(shí)，立即給自動(dòng)閥門(mén)斷電，進(jìn)行排水；若水位到達(dá)4，預(yù)警水位傳感器1、預(yù)警水位傳感器II發(fā)送電信號(hào)至PLC，PLC給預(yù)警水速報(bào)警器通電，通知工人撤離；
[0018]6)工作面水速控制排水模式:上位機(jī)發(fā)送排水命令至PLC，PLC給預(yù)警水速報(bào)警器通電，通知工人撤離；同時(shí)PLC打開(kāi)所有控制裝置的離心泵電動(dòng)機(jī)和電磁閥門(mén)，將離心泵泵體內(nèi)抽為真空狀態(tài)，然后關(guān)掉電磁閥門(mén)，再給自動(dòng)閥門(mén)電動(dòng)機(jī)通電，勻速調(diào)節(jié)自動(dòng)閥門(mén)，在進(jìn)水管水位傳感器檢測(cè)到有水進(jìn)入時(shí)，立即給自動(dòng)閥門(mén)斷電，進(jìn)行排水。
[0019]上述礦用多級(jí)智能排水方法中，所述步驟I)的具體步驟為:熒光帶隨著水位的上升而右移，攝像頭1、攝像頭I1、攝像頭III以24幀/s的速度將熒光帶的水平位移連續(xù)拍攝下來(lái)并經(jīng)PLC傳至上位機(jī)，上位機(jī)將所獲取的視頻轉(zhuǎn)換成連續(xù)的圖片格式，將轉(zhuǎn)換后的彩色三維圖片處理成黑白的二維圖片后去噪，提取出代表熒光帶的黑點(diǎn)，再計(jì)算熒光帶在l/24s間經(jīng)過(guò)的網(wǎng)格數(shù)，結(jié)合單個(gè)網(wǎng)格與現(xiàn)實(shí)位移的比例，獲取水位變化率，用水位變化率乘以水倉(cāng)底面積得到進(jìn)水速率。
[0020]上述礦用多級(jí)智能排水方法中，所述步驟4)中，若在5:00之前水位到達(dá)h抵,則下水位傳感器1、下水位傳感器II給PLC—個(gè)終止排水信號(hào)，PLC接收到終止排水信號(hào)后，控制自動(dòng)閥門(mén)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)的速率和時(shí)間與進(jìn)行排水時(shí)正轉(zhuǎn)的速率和時(shí)間相同。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0022]I)本排水裝置包括工作面水速控制排水裝置，工作面水速控制排水裝置能對(duì)水倉(cāng)的進(jìn)水速率24h監(jiān)控，為定時(shí)排水裝置提供開(kāi)泵的數(shù)量依據(jù)，減少由于頻繁啟停離心泵而引起的過(guò)流、過(guò)載以及開(kāi)關(guān)老化現(xiàn)象的發(fā)生，延長(zhǎng)了離心泵的使用壽命，尤其應(yīng)對(duì)緊急突水事件，為工人撤離現(xiàn)場(chǎng)提供必