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基于数据融合技术的井下自动化排水系统的设计与应用

江苏安全技术职业学院 周欣 2021/1/10 8:56:26

   摘要:近年来,煤矿自动化技术较之前相比获得了飞快的发展进步,这就使得煤炭生产作业工作逐步朝着自动化方向稳健发展,以期可以通过该技术的有效应用,使得煤矿资源开采工作质量与效率不断提高,开采出来的资源可以良好的满足市场的需要,但是对于现如今的煤矿自动化生产工作进行研究分析,发现所涉及到的内容比较广泛,例如通风系统、排水系统、安全系统等,通过这些系统的应用,可以提升煤矿开采作业的有效性,尤其是基于数据融合技术与PLC技术,来科学的设计井下自动化排水系统,为取得井下水仓水位的最佳检测依据就需要优化调整井下涌水环境中的各个因素,这对于提高水位监测精度至关重要,也能够充分保证排水系统的安全、稳定与智能化,从而有助于良好社会、经济效益的取得。
   关键词:数据融合技术;井下自动化排水系统;设计;应用
  
   煤矿在生产过程中会生成一定量的矿井水 ,为避免影响生产就必须及时排出,若不能及时排出,严重情况下会诱发各种塌方事故。矿井水通常包括进入矿井巷道、工作面所形成的各种降水、地表水下渗、采空水、断层水等,为避免造成不必要的安全隐患而威胁到生产,就必须及时排出。而之前的矿井排水方案还需要人工操作,自动化水平较低,不符合现实实际情况,所以在当前进行井下自动化排水系统设计期间,需要进行技术数据融合技术的应用,促使排水系统的使用工程提高[1]。
   1系统设计
   数据融合技术为当前在诸多领域内有着较多应用的一项技术,最早出现在上世纪70年代,经过多年来诸多科研人员的研究分析,使得该技术的实际应用效果大大提高,应用范围也在显著的扩大,参考学者关于井下自动化排水系统利用数据融合技术进行优化设计应用的研究文章,可以了解到该技术在此种系统设计当中有着非常成功的应用,那么在后续的煤矿井下井下自动化排水系统应用期间,需要多进行该技术的使用,以此使得该技术的应用优势可以充分的发挥出来,能够对系统工作期间的全部数据信息进行全面的总结与分析,最终使得排水系统可以在使用过程中对于井下作业环境当中的水体进行有效的排除处理,为煤炭资源开采工作的良好开展提供多方面帮助,确保资源开采工作可以良好的进行。
   对于煤矿资源开采过程中的井下自动排水控制系统进行研究分析,可以了解到系统在工作过程中存在的不确定因素与干扰源较多,在测量时通过借助相关传感器极易产生各种测量噪音。为此,利用传感器一般很难获取完整、准确的信息,由此会导致系统利用可靠性大受影响,最终使得系统应用效果受到影响。对于排水控制系统进行数据融合技术应用期间,多会和传感器共同发挥作用,即在传感器冗余方法的帮助下能够有效降低对于测量噪声所造成的影响,而加权平均法、贝叶斯估计法、卡尔曼滤波法等[2]在融合冗余数据时具有很高的使用率。
   以卡尔曼滤波法为例,由于井下排水自动控制系统具有非线性,在融合冗余数据时可以考虑应用扩张的卡尔曼滤波。为充分保证一般性,非线性时变随机系统的状态模型主要表现为:x(t+1)=f(t,x(t))+G(t,x(t))u(t)+T(t)v(t)
   y(t+1)=h(t+1)x(t+1)+D(t+1)b(t+1)+e(t+1)
   2煤矿排水综合自动化系统方案
   在建设煤矿矿井和实际生产过程中,矿井中会涌入各种来源不同的水,为此煤矿井下排水设备必须具备彻底清除矿井水的能力,且能够有效应对各种突发用水情况。基于此,排水设备在煤矿建设过程中必不可少,矿井的安全生产在一定程度上取决于煤矿井下排水系统的安全性。然而,当前许多矿井排水系统所采用的方式以人工控制为主,由此会直接影响矿井自动化管理水平,还会降低经济效益,诱发各种不良安全事件的可能性较大。
   煤矿排水综合自动化系统主要是在原有排水设施上所做出的自动改造,该系统通常涉及的内容较多,涵盖注入通讯模块、可编辑逻辑控制柜、报警模块和执行结构等,因此无需人工的方式来操控煤矿排水系统的自动运行与诊断,只需利用程序控制即可。在该系统中,中心控制器为可编程的逻辑控制单片机,旨在高效的收集、处理信号,确保在上位机之间能够顺利的开展通信作业[3]。
   针对系统排水管路而言,在开展矿井排水任务时依然离不开四条离心式水泵的协助,且电动阀会设置在每排水泵上,且能够将两个排水管路连接起来,如此一边即便一条故障出现故障而无法正常工作,在修整过程中另一条管理依然可以正常工作,这能够充分保证排水工作的顺利开展,避免出现不必要的中断,也能够充分保障生产的顺利进行。
   3井下自动化排水系统设计与应用
   针对自动化控制系统,国家提出了相关要求,即安全、简约、经济运行、可靠,工作人员在经过实地考察以后,就如何更好的开展煤矿井下排水系统自动化设计提出了几点要(未完,下一页

  

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