矿井排水系统是煤矿生产的重要组成部分,担负着把矿井水排出到地面的重任。如果不能及时排出井下涌水,将极大地威胁煤炭生产和井下工作人员的生命安全。邯郸峰峰矿区的地质属于极复杂地区,开采过程产生大量的奥灰水,煤矿生产受水患威胁严重。本课题以邯郸孙庄采矿公司井下中央泵房排水系统水泵汽蚀严重、响应速度慢、耗电量大以及自动化性能差等问题进行研究分析。首先,优化排水方案,采用压入式排水方式,通过潜水泵与主排水泵串联,由潜水泵为主排水泵吸水口提供正压给水,提高了水泵吸上高度,并设计中央泵房顶置布置方案,保障了矿井排水系统安全运行。重新设计一套基于前置泵正压给水的主排水泵快速启动新工艺流程。然后,结合煤矿排水系统工作原理,提出了三维模糊控制器和动态规划算法两种控制策略。根据不同时段电价、水位高低和水位变化速率等多输入变量,建立矿井排水系统的数学模型。通过Matlab/Simulink软件进行水仓水位模糊仿真。仿真结果表明,相对于二维模糊控制器曲线,三维模糊控制曲线超调量明显减小,响应时间、调整时间和稳定时间大大缩短。其次,把监控系统分为三层:现场层(I/O)、控制层(PLC)和管理层。根据系统优化策略以西门子S7-1200 PLC作为控制核心,通过接收现场层和管理层的命令,负责采集各传感器的参数,接收上位机和就地操作箱的命令,对各控制元件发出启停命令。最后,通过OPC技术来实现IFIX软件和S7-1200 PLC下位机实时通讯,设计矿井排水系统监控界面,实现了参数显示、故障报警、数据记录等功能。通过PLC和IFIX软件结合,实现了矿井排水系统的远程一键启停和无人值守、状态监测监控和智能避峰控制等功能。本论文结合PLC、传感器、IFIX、网络通信等技术,根据“正压给水”、“避峰填谷”、“自动控制”、“自动轮换”、“实时监测”的系统控制功能进行设计,开发了一套监测、通信、显示合而为一的矿井自动排水监控系统。