实时雨量监测系统在煤矿中的研究与应用

成凯武,王海东,孙　岭（淄矿集团许厂煤矿地测科,山东济宁272173）

实时雨量监测系统在煤矿中的研究与应用

成凯武,王海东,孙岭
（淄矿集团许厂煤矿地测科,山东济宁272173）

随着信息技术的发展，信息化在煤矿中的应用日益普及。煤矿中雨量监测系统的应用使雨量信息能够实时监控并记录，为科学防洪防汛提供了准确数据。本文介绍了雨量监测系统的组成及测量原理，研究其在煤矿企业中的推广应用价值。

雨量监测系统；数据查询；报警

1　前言

煤矿的雨量监测是有关煤矿安全生产的一个重要环节。夏季降雨集中时，因雨量过大而未能及时量测及汇报，将可能引起洪水影响煤矿安全，引发煤矿溃水事故。因此，为保证煤矿安全生产，应及时将降雨期间的雨量汇报至矿调度室。煤矿中过去雨量监测是降雨期间人工量取降雨量，然后向矿调度室汇报。当降雨量较大时，雨量信息往往不能够及时传达，雨量数据备案也较为困难。YL型雨量监测系统能够实时监测、记录矿区降水情况，使煤矿科学信息化程度向前更进一步。本文结合YL型雨量远程实时监测系统在我矿的使用情况，分析了其构成及测量原理，并对雨量监测系统在煤矿生产中的使用价值进行探讨。

2　YL型雨量监测系统简介

本矿区属于北暖温带东亚季风区大陆性气候，年平均降水量为701.1mm，降水期多集中在7-9月份，占全年降水量的71.3%，年最大年降水量1186.0mm（1964年），年最小降水量441.9mm（1966年）。矿井三个井口中标高最低的为副井，井口标高为+41.5m，均大于历年最高洪水位+39.3m。

我矿现使用YL05-1型雨量监测系统。该系统对降雨量的分辨力为0.5mm，对降雨强度的测量范围为0.01～4mm/min。在此范围内，仪器计量误差：≤±4%。该系统包括雨量观测装置、通信分站及监控计算机。其中雨量观测装置由承雨器件、计量组件等组成。该装置可以将实时降雨量数据转换为脉冲信号，并通过M-BUS总线将降雨量传送至通信分站，再由通信分站传送至监控计算机，实现存储、显示、异常报警，并可提供任意时间段的累积降雨量，通过互联接送入矿和集团公司的计算机局域网。

雨量观测装置属于气象观测仪器，最外层是由不锈钢薄壁钢皮制成的筒身，高610mm。筒身最底部由螺母固定于办公楼楼顶。承雨器固定于筒身顶端，环口按国家标准，圆筒口径Φ200mm，面积314.16cm2。在环口控制面积内，当雨水进入环口后，会沿承雨器锥型容器壁在底部汇集。承雨器底部装有不锈钢防虫网，可阻挡昆虫等杂物进入漏斗，导致水道阻塞。雨水汇集后进入漏斗内，通过滴嘴减缓流速，使雨水成线状精确进入属于计量组件的翻斗内。滴嘴和滴针的制作材料都进行过电镀粗化的特殊工艺，有比较高的亲水性，当雨水沿其流动时，不会出现漂洒的情况。

计量组件的原理是翻斗式机械双稳态秤重机构，它可以将降雨深度转换为相应的降雨重量信息，0.5mm降雨量换算为重量为0.05×314.16=15.71g。翻斗为管状结构，中间分隔成左、右对称的两个斗室。中间隔墙的下方装有翻斗轴，翻斗后侧两端各装有一个磁钢。翻斗轴制作材料为4Cr13不锈钢，其表面具有很高的光洁度，支承在宝石轴承中，使摩阻力变得十分小。翻斗部件重心在支承点之上，为一非稳态结构，因此，翻斗部件的左、右两斗总是处于一上、一下的态势，上面的斗室接收由承雨器收集的雨量，当重量达到仪器感量时，翻斗翻转力矩大于翻斗部件自重平衡力矩，此时翻斗翻转，雨水流入集水罐后排到外面。此时上部翻斗下降，下斗上升成为上斗，接收雨量。这样使计量组件无间隔地循环计量降雨量。

发信部件包括磁钢和干簧管式磁敏接近开关。干簧管用塑料封装，由螺板紧固于磁敏架上。干簧管两脚由电线引出，固定在拉线架上。侧面与翻斗后侧两端的磁钢位置相对应。当翻斗部件翻转至水平位置时，磁钢接近干簧管，干簧管中两簧片分别被磁化为N、S极，异性相吸，开关闭合，电路导通，发出一个脉冲信号。至此，完成将一个单元降雨量0.5mm的转换和信号输出工作。

3　YL型降雨量监测系统的应用

YL型降雨量远程实施监测系统在应煤矿急停产撤人中可以发挥很大的作用。根据上级文件要求，当矿区连续降雨降雨量达到50mm时，必须采取停产撤人措施防洪、防灾。该系统将智能雨量传感器兼并在我矿已有的矿井水文动态实时监测报警系统中，由用户设定报警危险值，当矿区降雨量达到40mm时处于预警状态，达到45mm时危险报警信号及相关信息能够立即发送到有关领导的手机上，并还可以在矿局域网内查看实时降雨量数据。为停产撤人提供第一手资料，也便于及时组织、调整、实施停产撤人方案。

该系统便于安装、维护和使用，系统具有传输故障、设备故障、供/断电状况的自诊断和报警功能。应用软件界面统一，操作也很简单。能根据用户需要对监测数据进行整理，可以自动生成并打印井上下各类参数模拟量实时观测值的统计报表，报表电子文档能同Excel文档交流数据、能自动生成并打印历时变化曲线图或条形统计图，显示或打印实时超限报警、传感器故障等信息。

本系统在服务器电脑建立完整的数据库，以记录各时间段的降水情况，方便查询。本矿雨量监测数据、报表和曲线图等能通过局域网传送和查询。保证雨情数据信息的实时性和准确性。

YL降雨量远程实时监测系统集计算机软硬件、远程通信技术、网络发布系统于一体,可将收集到的矿区范围内降雨信息实时地传输到网络,科学地指导防洪、防汛工作,保证汛期的安全。本系统已成功应用于我矿，它具有实时性好、信息传送距离远、可靠性高、电路简单、投资少等优点。操作简单，精度高、传输快捷，既减轻了地测人员的劳动强度，又提高了工作效率。

4　结语

YL型降雨量远程实时监测系统实用性强、适用范围广，在我矿停产撤人及抢险救灾工作的预防上都起到了重大作用，应用经验对于其他矿井掌握、应用该技术有很好的指导借鉴意义。因此该系统具有广阔的应用前景,具有良好的社会效益和经济效益。

[1]GB/T7714佚名.北徐楼矿安装雨量自动监测系统[J].中国矿山工程,2010.

成凯武（1987—），男，山东济宁市人，工学学士，助理工程师，研究方向：矿山企业信息化建设。