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露天矿山无人值守泵站系统设计

莫州寒;占霆钧;王努;逢昀;刘杰;陈炎桂【摘要】城门山铜矿地处江西九江市城门乡，供排水系统作为矿山重要生产设施，扮演着重要的角色.目前该矿山采用有人值守，就地操作的方式实现各泵站的运行.为满足城门山铜矿智能化矿山的建设要求，实现'”无人化\"和\"少人化\”的建设目标，城门山铜矿拟建设露天矿山无人值守泵站，实现泵站的数据采集、自动控制、远程操控、集中监控、自动诊断等功能，减少人工成本投入，提高设备运行效率.

【期刊名称】《铜业工程》【年(卷)，期】2019(000)004【总页数】4页(P31-33,59)【关键词】智能化矿山;无人值守;设备运行效率;自动控制;远程监控【作者】莫州寒;占霆钧;王努;逢昀;刘杰;陈炎桂

【作者单位】江西铜业集团有限公司城门山铜矿，江西九江332100;江西铜业集团有限公司城门山铜矿，江西九江332100;江西铜业集团有限公司城门山铜矿，江西九江332100;江西铜业集团有限公司城门山铜矿，江西九江332100;江西铜业集团有限公司城门山铜矿，江西九江332100;江西铜业集团有限公司城门山铜矿，江西九江332100

【正文语种】中文

【中图分类】TH3

1引言

随城门山铜矿采矿场担负着露天采场排水和全矿生产、生活供水任务。目前，采矿场排水泵站3处，中间泵站1处，疏干泵站2处，供水泵站2处。各泵站均以传统的人工手动控制方式，实现供、排水。该方式存在人工投入成本高，安全系数低，效率低等缺点。为改变传统的供、排水方式，根据城门山铜矿智能化建设的总体要求，结合城门山铜矿各泵站的实际需求，设计了露天矿山无人值守泵站系统［3］,可以完全实现泵站的自动控制，提高水泵的利用率和效率，提高安全生产系数，减少生产成本。

2系统总体架构

露天矿山无人值守泵站系统集水泵各数据监测、运行状态监测、故障报警、故障自诊断与自恢复、自动化控制、远程数据传输等功能于一体。该系统结构设计成泵站监控系统、通讯系统、远程监控系统三部分。其系统结构图如图1所示。

2.1泵站监控系统

泵站监控系统［5］是露天矿山无人值守泵站系统的最底层，主要是对泵站水仓水位，水泵、电机、排水闸阀、潜水泵引水、注水阀及排气阀、配电设备及启动柜等进行监控，并通过可编程逻辑控制器（PLC）采集控制，实现水泵的自动控制［1］等功能。其主要监测的参数有：

图1露天矿山无人值守泵站系统结构图

（1） 电量监测：主电机运行电流、电压、功率等；

（2） 流量监测：单泵流量或单管流量；

（3） 液位监测：泵站水池水位；

（4） 压力监测：水泵出口压力及管路压力；（5）温度监测：水泵轴承温度；（6）振动监测：水泵轴承振动；（7）pH值监测：排水的pH值；（8）浊度监测：排

水浑浊度；

（9） 设备状态：主水泵、主电机、排水闸阀、潜水泵注水及排气阀、配电设备及启动柜等设备的工作状态；

（10） 保护信息：设备的各种保护事件与保护定值等。

泵站的自动化控制，是使用PLC控制器，通过各数字量、模拟量的输入输出，并进行逻辑编程，实现对现场各执行机构的自动控制。其主要控制的执行机构有：

（1） 小潜水泵控制：对小潜水泵启、停控制，实现水泵的灌引水；

（2） 闸阀控制：对管路上各闸阀开、关控制，实现对水流的控制；

（3） 电机控制：对供、排水电机的启、停控制，实现水泵自动运行。

2.2通讯系统

无人值守泵站通讯主要分为两部分：现场监测、控制信号与PLC之间的通讯；

PLC与调度中心上位机之间的通讯。

城门山铜矿泵站是通过软启动器与变频器实现水泵的启动，并且具备485通讯[6]接口。电流电压的采集可通过485通讯模块实现采集。现场液位、温度等监测和电机、闸阀等控制与信号采集控制柜之间是通过PLC输入输出模拟实现采集控制。信号采集控制柜与PLC控制柜通过光纤传输实现通讯。

城门山铜矿各泵站均已实现光纤的铺设。现场PLC控制柜与调度中心上位机之间通过光纤传输实现通讯。无人值守泵站还包括现场视频监控，该监控的信号传输也是通过光纤传输实现。

为保障光纤通讯中断时，调度中心仍能够采集现场运行数据。结合城门山铜矿4G无线网络系统建设项目，实现PLC控制柜与调度中心上位机之间的无线通讯。该通讯方式作为一种备用方式，确保对各泵站的不间断监控。主要实现方式为：在各泵站现场安装EG860CPE（宽带无线路由器），与矿区内的基站连接完成系统组网，PLC系统可通过网口有线方式或WiFi无线方式接入到该LTE无线网络，最终可实现PLC与上位机之间的无线通讯。

2.3远程监控系统

远程监控系统设置在采矿场调度中心［4］，并配置两台工业计算机和服务器，通过光纤通讯和4G无线网络通讯，并且基于组态软件Into