自動(dòng)化技術(shù)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、    自動(dòng)化技術(shù)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用    郭俊摘 要：在煤礦中，從礦井開掘到生產(chǎn)過程中，通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)對(duì)礦井的開采和生產(chǎn)過程安全性的起著至關(guān)重要的作用，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是否安全可靠，直接關(guān)系到煤礦能否安全、高效運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于礦井通風(fēng)系統(tǒng)之中，可以對(duì)煤礦礦井的通風(fēng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測和控制，這樣做不僅可以降低煤礦開采和生產(chǎn)過程中用于通風(fēng)方面的成本，提高通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，還可以在發(fā)生故障時(shí)，對(duì)礦井的通風(fēng)情況進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)，降低故障危害，提高煤礦資源在開采和生產(chǎn)過程中的安全性。關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng);自動(dòng)化;應(yīng)用0 引言礦井的通風(fēng)系統(tǒng)是保證礦井

2、生產(chǎn)安全的重要系統(tǒng)，將礦井的通風(fēng)系統(tǒng)與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，不但會(huì)提升礦井通風(fēng)效果，而且還會(huì)實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)化、無人化的運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至?xí)岣叩V井的生產(chǎn)效率和安全系數(shù)。本文首先闡述礦井通風(fēng)系統(tǒng)的在礦井中的作用;然后探討了自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)，再其次討論了礦井自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用，最后對(duì)全文進(jìn)行簡單的總結(jié)。1 通風(fēng)系統(tǒng)在礦井中的作用礦井通風(fēng)系統(tǒng)，是礦井通風(fēng)方式、通風(fēng)方法和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的總稱，是煤礦六大系統(tǒng)之一。在煤礦中，對(duì)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮眾多的因素，因?yàn)樗坏珪?huì)對(duì)煤炭開采的效率產(chǎn)生極大的影響，而且會(huì)具有保障煤礦礦井工人人身安全的重要作用。另外，在當(dāng)前科技條件下，眾多煤礦的把通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行

3、了升級(jí)，他們?cè)鲈O(shè)環(huán)保裝置，該裝置可以將礦井下方的熱量和水蒸氣以及有害氣體排到井外，并在井外進(jìn)行處理，這一措施改善了礦井的環(huán)境，為礦井的工作人員提供一個(gè)良好的工作環(huán)境。因此，礦井的通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦中起著舉足輕重的作用。2 礦井自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的介紹礦井自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)包括傳感器系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)以及通風(fēng)系統(tǒng)，本節(jié)將從這三個(gè)方面進(jìn)行闡述。2.1 自動(dòng)化控制技術(shù)的原理2.1.1 tcp/ip協(xié)議的原理tcp/ip是基于tcp和ip這兩個(gè)最初的協(xié)議之上的不同的通信協(xié)議的大的集合。tcp是傳輸控制協(xié)議，它是用于從應(yīng)用程序到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸控制，負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)傳送之前將它們分割為ip包，然后在它們到達(dá)的時(shí)候?qū)⑺鼈冎亟M

4、。ip是網(wǎng)際協(xié)議，它用于計(jì)算機(jī)之間的通信，負(fù)責(zé)在因特網(wǎng)上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。而通風(fēng)自動(dòng)化系統(tǒng)正是利用tcp/ip協(xié)議各自的特點(diǎn)，優(yōu)化礦井的通風(fēng)系統(tǒng)。2.1.2 傳感器系統(tǒng)的原理傳感器系統(tǒng)主要是由“風(fēng)壓傳感器”、“風(fēng)量傳感器”、“測溫傳感器”、“氣體組分傳感器”以及“風(fēng)壓風(fēng)量控制傳感器等幾大傳感器共同組成。在傳感器系統(tǒng)中，傳感信號(hào)的傳感過程通常有頻分制系統(tǒng)和時(shí)分制系統(tǒng)、碼分制系統(tǒng)以及復(fù)用復(fù)合等。該系統(tǒng)中控制風(fēng)量的大小是通過地面的控制臺(tái)來改變風(fēng)門的角度的大小，從而達(dá)到控制風(fēng)量的目的。2.1.3 通風(fēng)系統(tǒng)的原理通風(fēng)系統(tǒng)為自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，它控制礦井中的風(fēng)量以及風(fēng)速是通過通風(fēng)系統(tǒng)中的變頻器，改變

5、通風(fēng)機(jī)中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，達(dá)到減小或者增大風(fēng)量以及轉(zhuǎn)速的目的。這是一種不需要利用人力資源，自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式。在當(dāng)今世界中，有的國家甚至利用傳感器對(duì)礦井的環(huán)境進(jìn)行感知，以感知的數(shù)據(jù)作為參考，來改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的速度，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。2.1.4 中央控制系統(tǒng)的原理礦井的中央控制系統(tǒng)是礦井自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)中的指揮官，它起著對(duì)通風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理的作用。該系統(tǒng)通過一臺(tái)計(jì)算速率較快的微型計(jì)算機(jī)，根據(jù)搜集和整理所得到的通風(fēng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算，從而得出通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及礦井所要求的風(fēng)量。礦井自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)中微型計(jì)算機(jī)有較多的接口，從而該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力，可以不斷的提高和優(yōu)化系統(tǒng)的精度和反應(yīng)的靈敏度。此

6、外，該系統(tǒng)不僅具有控制風(fēng)壓風(fēng)量以及風(fēng)速的功能，還具有檢測功能和報(bào)警功能。2.2 系統(tǒng)工作原理該系統(tǒng)根據(jù)煤礦生產(chǎn)和管理環(huán)境極其惡劣的現(xiàn)狀，礦井自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)分別利用了分層和分散以及冗余的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)的要求，得出系統(tǒng)所需要的硬件配置以及系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架。并且利用了多機(jī)備用技術(shù)、光纖光柵傳感技術(shù)、以及以太環(huán)形網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)來提高通風(fēng)自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，再根據(jù)vc+與組態(tài)軟件，以此來設(shè)計(jì)出煤礦自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的主分站軟件，提升煤礦通風(fēng)的穩(wěn)定性和安全性，造福于整個(gè)礦井安全系統(tǒng)。2.3 自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的主要功能礦井的自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)具有手動(dòng)操控功能、半自動(dòng)操控功能、自控功能、三遙功能、自動(dòng)報(bào)警功能、

7、故障記憶功能等。其中，手動(dòng)操控功能是指將系統(tǒng)中的分站控制器暫停，利用礦井的相關(guān)技術(shù)人員，完全通過手動(dòng)操作人工控制系統(tǒng)的各種硬件，實(shí)現(xiàn)礦井中風(fēng)機(jī)以及其他設(shè)備的工作和停止;半自動(dòng)操控功能，是指利用人工現(xiàn)場中的操控遠(yuǎn)程系統(tǒng)的主分站，根據(jù)需，有選擇的對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、暫停和停止;自控功能，是指利用礦井自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)中的傳感器系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場的通風(fēng)機(jī)各種相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，根據(jù)采集狀態(tài)進(jìn)分站的布置，以此來對(duì)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的自動(dòng)化啟動(dòng)、暫停、停止;“三遙”功能，即遙測功能和遙信功能以及遙控功能。遙測功能主要是指利用傳感器系統(tǒng)對(duì)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，風(fēng)壓，風(fēng)量等相關(guān)數(shù)據(jù)以及電動(dòng)機(jī)的溫度，速度，電壓和瓦斯?jié)舛鹊冗M(jìn)行長距離或者短距離

8、的測量，最終傳遞給主機(jī)進(jìn)行整理和分析。遙信功能是通過收集通風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)，風(fēng)門，風(fēng)橋等設(shè)備的現(xiàn)場狀態(tài)量，并把這些數(shù)據(jù)傳遞給主機(jī)進(jìn)行處理。遙控功能是通過主機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離設(shè)備的操縱和控制。自動(dòng)警報(bào)功能是指當(dāng)?shù)V井自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)測值超過預(yù)設(shè)值，系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生警報(bào)，給予礦井生產(chǎn)技術(shù)人員重要的提示;故障記憶功能是指當(dāng)?shù)V井通風(fēng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)記憶并傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)至主機(jī)，為以后的礦井生產(chǎn)提供有價(jià)值的參考。2.4 自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式分為遠(yuǎn)程控制方式，自動(dòng)控制方式，進(jìn)程控制方式。其中，遠(yuǎn)程控制，對(duì)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行方式是指在遠(yuǎn)距離的情況下，對(duì)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行操作和控制，但由于距離的

9、限制，傳輸線路易受到影響。自動(dòng)控制方式從本質(zhì)說，是一種引用hec技術(shù)下的遠(yuǎn)程控制。這種當(dāng)時(shí)由于引用hec技術(shù)，所以，它是一種在無人操作情況下進(jìn)行的一種遠(yuǎn)程控制，它具有方便，快捷的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。近距離控制方式，也叫就地控制方式，實(shí)際上就是在現(xiàn)場對(duì)通風(fēng)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行操作，這種方式具有良好的靈敏性和可靠性，是所有方式中最為穩(wěn)定的。3 自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用山西某煤礦當(dāng)使用傳統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，有過多次由于通風(fēng)系統(tǒng)故障而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。在使用自動(dòng)化技術(shù)優(yōu)化之后，在很大程度上縮減了通風(fēng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的費(fèi)用;同時(shí)，使設(shè)備故障率有所降低，使其能夠安全運(yùn)轉(zhuǎn);改善了勞動(dòng)條件，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，使勞動(dòng)生產(chǎn)率有所提升;使產(chǎn)品質(zhì)量得到保障，精煤產(chǎn)率明顯增加。這樣大大提高了煤礦的效益，成為自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的受益者。4 結(jié)論為了減少礦井的事故率，提高工人以及相關(guān)技術(shù)人員的安全系數(shù)，我們必須采取相應(yīng)的措施提高通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。因此，礦井自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦發(fā)展的大潮流。我們應(yīng)該加強(qiáng)技術(shù)研究，使得礦井自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)趨于完善。參考文獻(xiàn)：1張華鋒，張先龍.自動(dòng)化控制下的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)探討j.科技展望，2015（5）：139-140.2蔣興法.煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用研究j.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2015（4）：52-53.3田浩，李良松.目前我國礦井通風(fēng)現(xiàn)狀分析j.中小企業(yè)管理與科技，2011（8）：7