摘要： 排水系统作为矿山开采过程中的重要组成部分，其排水质量以及排水效率会直接影响矿山的安全。鉴于此，为了进一步提高矿山排水系统检测效果，可以结合矿山的实际特点采用远程自动化监控技术。本文以某区域矿山为例，结合矿山的实际情况采用 SCADA 系统对来对矿山自动排水进行监测，从而为矿山的安全生产和正常运转保驾护航。
关键词：矿井涌水；排水系统；水位变化；监控系统
引言：在实际的矿山开采过程中，由于各个开采区域的地质结构不同，如果不对其进行排水，可能会对后期的开采工作产生影响。鉴于此，在实际的开采过程中，应该结合区域实际情况合理布置排水系统，从而有效降低矿场开采过程中透水事件的发生概率。
一、矿山排水系统的主要构成
为了更好地分析矿山排水系统的重要性，本文以我国北方某地的矿山的排水系统为例，由于该矿场开采的矿产多为银矿和镍矿，基于此，为了提高矿井的安全性能，故在矿井下布置了主、副两个泵房。此外，该矿井的排水系统构成设备如下：①多级离心式水泵；②水泵电机；③水泵启动装置。此外，经过测量得出，主、副两个泵房在24小时之内的最大排水量为15000立方米。虽然该排水装置的排水量较高，但是若矿井涌水量超过最大排水量时，仍然存在透水风险。鉴于此，为了进一步提高矿井的排水效率，可以利用自动流量监测设备、液位计等装置来对水仓的水位变化进行监测，并结合水位高低来有效控制水泵的启动和停止。
所以，故采用如下图1所示的排水系统远程自动化监控系统来进行监测。在该排水远程自动化监控系统中，中央控制系统采用PAC元器件，核心处理系统为SCADA应用服务器，借助网络，可实现全天候排水系统自动化监测。
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二、矿山自动化远程监控排水系统各个模块的的主要功能和应用
（一）各个模块的功能
结合图1可知，该自动化远程监控排水系统主要采用了SCADA技术，在该技术下，可以对排水系统中收集到的各项数据迅速进行分析和处理。总的来说，该自动化远程监控排水系统主要使用了以下模块：
①数据自动收集以及检测模块
在该模块中，主要使用了流量传感器、液位启以及温度计等仪器设备，同时，还通过水泵振动来收集排水系统中的电压、电流等数据，并利用检测网络将各类数据传输至 PAC 控制系统中。
②水泵启动暂停控制模块
水泵启动暂停控制模块主要通过分析PAC系统中的数据来对水泵的控制按钮进行启动。通过分析PAC系统中的数据，可以迅速计算出排水系统中水位的上升或者下降情况，同时，还可以结合水位上升或者下降速度来设置水泵控制按钮的启停时间。
二、远程自动监控系统各个组件的应用设计分析
（一）水泵设计
在矿井的排水系统中，水泵是非常重要的构件。然而由于矿井下的地质结构相对复杂，地层中涌出的水中可能含有大量的泥沙，当泥沙进入水泵后，可能会对水泵内部的细微配件产生损害。鉴于此，为了有效保障水泵的排水效果以及安全性，可以在涌水处配置多个水泵。
例如可以按照矿场的地形结构以及实际面积配备水泵数量，如矿场面积小，则只需要配备主水泵和副水泵即可。这样即便其中一个水泵发生故障，剩下的水泵还可以正常运转。此外，在矿场排水系统的设计过程中，普遍采用1#→2#→3#→1#的顺序启动水泵，如果其中的某一个水泵出现故障，则可以按照1#→2#→2#→1#轮换的顺序进行排水。此外，为了节约电力资源，节约矿场的成本，还可采用峰段排水技术进行排水。何为峰段排水技术？结合前文可知，峰段排水技术是一种通过分析涌水峰值来对水泵进行启控的技术，如果水仓内的水位处于额定范围内，此时水泵系统的不变，若水仓内的水位上升至警戒点，此时控制系统会发送信号，水泵运转速度提高，相应的排水量也会有所提升。
（二）PAC 控制系统
何为PAC控制系统？PAC控制系统是采集排水系统以及水位仓数据的关键系统。该系统由采集电子元器件以及控制编辑器构成，同时也可以同OPC网络进行连接。此外，还可以利用数据转换借口并入Windows系统内，从而实现人机交互。在对矿场的排水系统进行自动监控的过程中，多采用型号为APAX － 5000 的 PAC 工业控制器，该控制器可以和传感器和监测设备连接在一起，从而高效获取水泵运行参数。
结合案例可知，水泵运行参数以及水文流量计算公式如下：
（1）
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其中S代表过往的累计水流量，Q代表仪器设备检测到的现有水流量。利用PAC控制系统，可以将获取到的流量数据进行转换，然后传输到人机交互界面，这样即便操作人员不在现场，也可以根据检测数据来及时调整水泵的运行速度以及运行质量。此外，不同的矿场可以结合自身的矿产储量和排水系统实际情况对该系统进行编程设置，在进行编程设置的过程中，主要针对以下两个功能模块进行开发：
首先，需要结合实际情况对PAC系统的河西中央处理设备进行编辑，该设备是控制系统的心脏，在对其进行编辑和升级的过程中，如果矿场的面积较大，排水量较高，则可以在原有插槽的基础上适当的增加插槽，从而提高系统信息数据处理速度和效率。
其次，人工智能模拟输入模块，该模块的主要功能为获取数据模拟信号，一般情况下，该模块和水仓内的流量设备相连，当流量设备获得测量数据后，该仪器可以将数据转化为电信号，并通过水压的变化计算出排水速度，然后将其传输给控制系统元器件。
最后，DI数字信号输入模块，该模块的主要功能为及时捕捉或者分析排水系统现场的数据信号，由于矿场的地下的结构复杂，现场每时每刻的涌水量也不尽相同，基于此，利用该现场数字信号模块，可以及时捕捉信息数据，然后将其传输给PAC系统。
总结：综上所述，随着自动化技术以及电气设备元器件的发展，为实现矿区的自动排水监控提供了有利条件，鉴于此，为了弥补人工检测的不足，可以利用SCADA系统以及PAC控制系统对矿场排水系统的水泵运行速度、涌水量、电能、水位涨落情况以及能源消耗情况进行分析，然后借助远程信号传输技术实现自动化监控，在提高检测效率的同时也可以降低矿区的能源消耗成本，从而实现矿场可持续发展。
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