煤炭行业是我国的支柱产业。随着煤炭行业高产高效的发展,矿井安全问题已成为制约煤炭生产的关键因素。井下涌水是危及矿井安全的重要因素。一旦发生井下透水事故,不仅影响井下生产,甚至会使矿井淹没,危及生产工人生命。井下水泵房排水系统担负着整个矿井积水排除的任务,其安全可靠性直接影响矿井生产的效率和安全。目前,我国大多矿井水泵房仍然普遍使用传统的人工操作排水系统。这种排水系统由于自动化程度低,应急能力差,存在很大的安全隐患。随着我国煤炭行业的发展,井下排水系统自动化已成为亟待解决的问题。 本课题从我国煤矿生产实际出发,针对现有排水系统存在的弊病,结合现代工业技术和控制理论,研究开发适于煤矿井下使用的自动排水系统。利用工业专用可编程控制器PLC和超声波液位检测装置,组成自动监控系统,根据水仓水位变化情况,实现自动排水。 依据液压传动理论和流体力学原理,研究开发了两种可控闸阀,以适应不同环境下的井下排水系统,解决了井下排水系统自动控制的难题,并通过理论和试验验证了其可行性。 利用现代最优控制理论,分析矿井涌水情况和用电情况,建立了排水系统的离散数学模型。根据最优性原理,用动态规划法,对排水系统进行分段决策控制,并提出通