本课题来源于山西省晋煤集团重大科技开发计划项目“矿井自动排水系统的建立”（项目编号：20180425-2），是针对矿井排水系统自动化、智能化管控水平低、故障率高以及运维工作量大，难以实现“无人或少人值守”化运行等问题提出的。因此，研发一套适用于不同水平面矿井集中水仓的智能化排水监测监控系统，对提高矿井排水系统智能化运维水平，实现排水系统“无人或少人值守”，提高煤矿生产效率和安全效益具有非常重要的现实意义。
　　本文以晋煤集团长平矿中央和盘区集中水仓为研究对象，提出了基于监测参数的控制策略，设计了抽真空管路改造方案和系统软硬件方案，开发了一套适用于不同水平面矿井集中水仓的智能化排水监测监控系统，具体研究内容如下：
　　在全面掌握国内外相关技术现状和发展趋势的基础上，结合长平矿各水仓当前的硬件配置及设备布局，制定了抽真空管路改造方案，设计了智能化排水系统的软硬件方案，提出了基于电流参数的离心泵是否正常启动的诊断策略和基于多点液位和运行时间的排水机组的智能管控策略，为实现矿井智能化、自动化排水系统的设计提供了理论和方案基础。
　　根据系统的总体设计方案，结合矿井水仓实际的工况环境，完成了集中水仓监测信号层传感器的选型和监测点的选定，设计了井下监控装置的外形结构，规划了电控箱的空间布局，选定了PLC CPU和配置模块，配备了人机交互柜体屏幕和UPS供电装置，阐述了内外部控制设备供电回路的电气设计原理，完成了以组态系统为基础的地面监控装置的硬件设计。
　　在硬件系统已建立的基础上，结合系统的功能要求，确定了以PLC为核心的下位机和以组态王为核心的上位机的二级网络控制结构。采用主-子程序嵌套的模块化编程，完成了下位机监控程序的开发。包括数据处理子程序、逻辑控制子程序、故障保护和报警子程序以及掉电保持子程序，并设计了人机交互画面程序。上位机监控程序以画面开发和脚本函数编写为开发手段，开发了系统监测信息的存储、分析以及历史曲线查询、报表生成等功能；开发了集中水仓的集控、远控、视频、排水仿真监测功能。
　　根据硬件电路和二级网络控制结构的特点，系统采用多协议通讯。现场监控设备采用MODBUS现场通讯网络，实现了对压力、流量以及电动闸阀的监测和控制；采用MPI通讯，实现了PC编程设备和PLC的通讯；采用TCP/IP以太网通讯，实现了井下和地面监控设备的可靠通讯；采用OPC通讯，实现了电机电流、电压数据的采集。
　　在实验室对所开发系统的PLC监控设备和程序进行了模拟联合调试，实验验证了系统的总体设计要求和功能。系统完成工业组装、安装以及调试，在晋煤集团长平矿进行了工业应用，工业试运行结果表明：上位机监测画面丰富、数据处理功能强大、智能负荷管理水平高以及集中和远程控制可靠性高；下位机逻辑控制流程符合排水工艺流程；传感器监测准确，执行机构动作响应速度快、动作信息反馈准确。系统提高了矿井排水系统智能化运维水平和的综合管理效率。