摘要：文章介绍了煤矿主扇风机在线监测系统的硬件构成和软件设计，以及系统的功能和特点。经实际运行检验，证明监测系统可以保证被监测风机的安全运行。
关键词：通风机；在线监测系统；计算机
中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1006—8937(2011)06-0110—02
主通风机是煤矿生产重要设备之一，担负着向井下输送空气、带走风尘及污浊气流、确保井下人员安全生产的重任，保证风机安全可靠的运行关系重大。而现有的大多数煤矿风机设备仍然是由人工进行设备的状态检测，因此由于人为原因或故障而导致风机停机造成风机停机，通风中断的事故时有发生，所以，对煤矿主通风机的实时监测势在必行。
文章开发的主扇风机在线监测系统通过采用多种传感检测，计算机数据采集和数据处理新技术，对矿井风压、风量、电机功率、风机轴温、电机绕组温度以及通风机开停状态信号进行实时采集，及时发现矿井通风异常状况，使之得到及时有效处理，有利于保证矿井生产的安全。
1 主扇风机远程在线监测系统
文章开发了一种基于工业计算机的风机在线监测监视系统，该系统由工业计算机、上位机软件(力控组态软件)、数据采集模块、现场传感器和无线通讯网络组成，对主扇风机的运行状况进行实时在线监测，自动采集记录分析数据，发现问题隐患及时报警，提高设备安全运行的可靠性，在保证矿井正确安全生产方面起着非常重要的作用。
1.1 主要监测数据
目前每个矿井的通风机一般为双机配置，1台工作，1台备用，每台通风机由两台电动机驱动。为安全监测每台风机的工作状态，需对以下参数进行监测：
①空气密度、风量和风压的测定；②电机参数：三相电压、电流、功率因数以及品质因数；③风机参数：通风机轴功率、输出功率、转速以及风机效率；④环境参数：环境温度、环境湿度和环境噪声。
1.2 监测系统的硬件结构
该系统硬件部分包括信号采集模块、数据采集模块和工控主机、显示打印模块三大部分，其结构如图1所示。
①信号检测模块。信号检测模块包括下端传感器、变送器和信号处理板三部分。系统中传感器采用电涡流式振动传感器、热电偶温度传感器、电容式压力传感器、电参数综合采集模块和采用高清摄像头的图像监视装置；信号变送器对前端传感器采集的信号隔进行离、放大、补偿、变换，具有抗干扰和延长传输距离的能力；信号处理板的功能是对变送器处理过的信号放大、滤波、隔离、类型变换。
②数据采集模块。数据采集模块可分为模拟量输入模块和数字量输入输出模块。其中模拟量输入模块采用泓格ICPDAS的模拟量输入模块1--7017；数字量输入输出模块采用泓格ICPDAS 1--7041隔离的开关量输入模块和ICPDAS 1--7065功率继电器输出／隔离的开关量输入模块进行数字量、开关量的输入输出。
③工控主机模块。工控主机一般是工业计算机来承担，是监测系统的主要部分，完成整个风机监测监视系统的运行。
④显示打印模块。该模块的功能是通过人机交互界面实现运行参数显示，同时记录和分析结果并生成报表打印等。
1.1 监测监视系统技术关键
该系统是以计算机为核心的在线监测监视系统。计算机数据采集系统和实时监视监测系统是该系统的关键。因而，从提高监测系统的可靠性来讲，数据采集器应该安装在通风机附近，尽可能减少传感器到监测系统数据采集器之间的距离，这样就可最大限度减少模拟信号的传输距离，使其抗干扰能力大幅增强。同时，实时监视监测系统采用现代网络远程视频控制系统，克服了传统模拟闭路电视监控的局限性，保证了图像品质和稳定性，易于用户查询。
1.2 实现的功能
①数据实时动态显示。主通风机现场运行状况均采用动态图形：实时参数以及数字、运行曲线、模拟仪表等多种形式显示，使工作人员观看方便，通过动态图形直观地反映了设备工艺图形和实时的运行状态，例如：风门开闭状态、风流的风向等。实时参数主要有：风机的负压和静压、风量、风速、全压效率、、电机轴温和电机绕组温度、风机振动信号、轴功率、累计风量、运行工况点、风机运行效率等。
②现场实时监视。本系统在每台风机旁安装了摄像头，实时监视风机的工作运行状态，随时反映到局域网的计算机上。维护人员可以随时查看风机运行的视频图像，从风机的外观上查看其是否处于运行状态，判定风机是否存在故障或故障隐患，能够及时处理，保证主扇风机的正常运行。
③实时报警。根据国家安全生产规范标准以及矿井具体环境状况、风机的具体额定参数，该系统设定了运行参数范围。当参数超出设定范围时，系统及时将警报信息发送到矿局域网上，并且自动记录报警所发生和消失的具体时间，方便工作人员进行查阅和分析。报警提示和记录中要详细显示或记录报警时间，具体哪个参数超限，实际参数超过设定上下限的程度，造成该参数超限可能的原因等信息。
④历史数据的查询。系统设定为每隔60s对所有运行参数进行一次存档，存入到DB历史数据库，这样，工作人员就可以通过系统的历史趋势功能实现任一点的历史数据查阅。数据文件采用EXCEL格式，用户可以随时调用历史数据库，对其中的运行参数进行分析处理，从而得到风机的运行性能曲线和历史趋势曲线。
⑤自动报表、打印和数据转存。系统可以实时记录风机的所有运行参数，每天自动形成风机运行日报表，替代人工记录，在每天规定的时间将该报表传到矿局域网，方便工作人员了解通风机每天的运行状况。用户可以随时通过局域网来查阅每天的风机运行数据，为安监部门提供真实有效的运行数据。用户通过简单的操作就可将报警信息记录和报表自动或手动打印输出。用户可以通过计算机USB口将数据报表拷贝到可移动存储器，方便用，户使用。
⑥网络信息共享。本系统运用NET技术，采用面向对象的可视化编程工具VC2003开发平台设计开发，提供稳定的网络端口，使通风机现场的监测端与其它计算机端以及煤矿局域网相连。任何局域网内用户都可以直接访问现场计算机，实现在线查看运行界面，获取风井所有运行参数，分析实时运行趋势、浏览历史报表等，完成煤矿局域网数据信息的共享。
1.3 软件设计
煤矿风井主扇监测监视系统的软件采用Windows2000Profissionor运行环境，利用力控组态软件编程，该组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的主用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”。便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能。监测监视软件的功能包括：信号操作功能、状态监测功能、状态显示功能、分布通讯功能及其他功能。
①信号操作功能。主要完成数据的采集，智能数据采集模块的数据在软件系统中的流向如图2所示。
②状态监测功能。力控监控组态软件内置区域实时数据库，区域实时数据库内置多种功能块来完成数据处理，可实现累计、统计、控制、线性化、PID控制、各种运算等多种功能保证系统的实时监测。
③状态显示功能。监测的信息通过软件的各种界面来显示主通风机设备的实时运行状态，以及风机的电参数、振动参数、温度参数、压力参数和风量参数等。 ④分布式通讯功能。可以和人机界面、实时数据库分离，充当通讯管理服务器。
⑤其他功能。包括历史数据操作、报表、分布式应用、配方、各种图形、各种空件、I／O设备驱动等功能。
2 结语
煤矿主扇风机的传统监测技术存在着许多缺点和不足，已不能满足现代工业测试的要求。文章以计算机为核心开发的在线监测监视系统，实现了主扇风机的实时在线监测，满足了煤矿的工业生产要求，提高了煤矿的自动化水平。该系统运行可靠、效率高、操作简单方便，功能强大，减少了故障和故障处理时间，保证了煤矿的安全生产，节省了大量的资金，是一套优秀的风井主扇监测监视设备，具有很好的推广前景。