基于边缘计算网关的智能化井下泵房排水监控与控制系统应用

煤矿安全生产是国家能源战略的重要保障，而排水系统作为煤矿井下关键基础设施之一，其稳定运行直接关系到矿井的安全与生产效率。井下涌水是煤矿常见的自然灾害，若排水不及时，可能引发淹井、设备损坏甚至坍塌、爆炸等严重事故。

因此，高效可靠的排水系统不仅是保障矿工生命安全的基础，也是维持煤矿正常生产的关键环节。随着边缘计算与物联网技术的发展，利用边缘计算网关打造智能排水系统，正成为提升煤矿安全水平的重要方向。

一、煤矿井下泵房排水系统的运行原理

煤矿井下泵房排水系统通常由水泵、电机、管道、阀门及控制系统组成，其核心任务是将井下涌水及时排出至地面。系统运行原理可概括为以下几个步骤：

1、水位监测：通过水位传感器实时监测水仓或集水井的水位，当水位超过设定阈值时，系统自动启动排水程序。

2、水泵启停控制：根据水位信号，控制系统按预设逻辑启停水泵。通常采用多台水泵交替运行或并联工作的方式，以提高系统可靠性与效率。

3、压力与流量调节：通过阀门和变频器调节管道压力与排水流量，确保排水过程平稳高效。

4、故障保护：系统设有过载、漏电、水位异常等保护机制，一旦检测到故障，立即报警并采取应急措施。

传统排水系统虽能基本满足需求，但依赖人工监控，响应速度慢，且难以实现数据深度分析与预测性维护。

二、边缘计算网关在智能排水系统中的应用

边缘计算网关作为具有边缘算力的终端，能够将计算能力下沉至井下泵房附近，从而就近处理数据和响应紧急事件，实现低延迟、高可靠的数据采集与分析、设备控制与联动。

1、实时数据采集与处理：以佰马BMG800系列边缘计算网关为例，设备拥有包括高速网口、3路RS232、4路RS485、1路SHT、1路TTL电平串口（选配）、4路开关量输入、 8路模拟量输入、4路继电器输出等丰富接口，可集中连接水位、压力、流量、温度、振动等多种传感器，实时采集水泵运行数据，并在本地进行数据分析处理，从而有效减少了数据传输至地面控制中心的延迟，提升系统响应速度。例如，当水位急剧上升时，边缘网关可立即触发水泵启动，避免因网络延迟导致排水不及时。

2、智能决策与自适应控制：佰马边缘网关还支持内置部署边缘策略。例如，基于涌水规律预测，动态优化水泵运行频率与启停时间，实现节能降耗。同时，网关可自动识别设备异常（如轴承磨损、电机过热），并提前预警，辅助运维人员制定检修计划。

3、远程监控与协同管理：边缘计算网关将处理后的关键数据上传至云平台或地面中心，实现井上井下协同监控。管理人员可通过可视化界面实时掌握排水系统状态，远程下发指令。此外，网关支持多系统联动，如与瓦斯监测、渗漏监测、通风系统、告警系统等交互，进一步提升矿井安全综合管控能力。

4、安全与可靠性提升：佰马边缘计算网关采用工业级设计，具备防爆、防潮、抗干扰等特性，适应井下恶劣环境。网关的本地运算能力降低了网络中断对系统的影响，即使与地面通信中断，排水系统仍可自主运行，大幅提升了矿井抗风险能力。

煤矿井下排水系统是安全生产的生命线，其智能化升级对防范水害事故具有重要意义。边缘计算网关通过实现数据就近处理、智能决策与远程协同，为排水系统注入了“智慧”，不仅提高了排水效率与设备可靠性，还为煤矿安全生产构建了坚实的技术屏障。随着边缘计算与大数据的深度融合，智能排水系统将进一步向无人化、预测化方向发展，为煤矿现代化建设提供更强支撑。