【露天煤礦照明系統(tǒng)的改進探究（論文）4100字】

露天煤礦照明系統(tǒng)的改進研究目錄TOC\o"1-2"\h\u2009露天煤礦照明系統(tǒng)的改進研究 125701前言 1244741露天煤礦照明技術對比分析 2244161.1人工控制模式 2245841.2定時、聲控控制模式 285951.3傳統(tǒng)智能控制模式 220781.4專用照明調光控制模式 3127782露天煤礦照明系統(tǒng)的改進 3162333結束語 519638參考文獻： 5【摘要】結合紅沙梁露天礦對露天煤礦照明技術作了原理分析及對比，進行露天煤礦照明系統(tǒng)的改進。得出結論:在結合傳統(tǒng)的PLC和無級調光技術的情況下，形成新的煤礦照明綜合節(jié)能系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能夠更好的滿足露天煤礦運行條件下的自動控制要求，使照明更安全，更節(jié)能，同時最大限度延長燈具壽命，對礦建有著積極的意義?！娟P鍵詞】；露天煤礦照明；無級調光；節(jié)能環(huán)保；按需照明。前言隨著我國交通運輸以及網絡技術的發(fā)展，在偏遠地區(qū)，特別是在高原地區(qū)建設中，露天煤礦已成為煤礦產業(yè)的重要組成部分。礦區(qū)位于玉門市北偏西直距150km處，露天礦田隸屬肅北縣馬鬃山鎮(zhèn)管轄，轄區(qū)面積較大，人口稀少。照明系統(tǒng)作為煤礦運營體系的一個重要組成部分，與露天煤礦的運行安全性、運行效率以及運行成本有著非常大的關聯(lián)。由于季節(jié)、天氣、時間、地形等因素的多重影響，場地之間亮度會有急劇的變化，直接導致傳統(tǒng)煤礦露天照明系統(tǒng)能耗高、安全性偏低、駕照感知舒適性較差等問題頻發(fā)。另外紅沙梁露天礦礦建時部分道路采用普通路燈,每年用電量很大,耗電成本很高。普通路燈的照明效果一般,會對夜間行駛的車輛造成影響,也會給夜間的工程施工帶來不便。考慮到目前露天煤礦照明技術已成熟，可以通過在露天煤礦內外重要路段安裝檢測儀器，在重點地段實時檢測光強，可以解決這些問題；在露天煤礦工段安裝檢測儀器，可使現(xiàn)場駕駛人員盡快適應生產場所內外光強的變化，消除因光強差異造成的視覺障礙，減少煤礦事故隱患，同時最大限度地節(jié)約能耗。1露天煤礦照明技術對比分析露天煤礦照明技術研究國外已有幾十年的歷史，隨著照明技術的不斷發(fā)展，在實現(xiàn)高效、節(jié)能方面成為照明行業(yè)發(fā)展的一個重要超勢。近二十年來，我國經濟飛速發(fā)展，生產力、生產水平和生產規(guī)模的不斷提升，對于礦山作業(yè)的節(jié)能環(huán)保、安全條件和勞動效率的要求也越來越高。我國的照明控制模式的發(fā)展主要有以下幾個階段：1.1人工控制模式早期最普遍的照明控制方式通常都是采用人工控制，通過人為觀察判斷是否需要開啟照明設備，如果需要則閉合開關。在控制電路技術成熟運用的今天，這種控制模式已逐漸被淘汰。1.2定時、聲控控制模式在后來的發(fā)展中，人們開始從節(jié)省人力成本的角度出發(fā)，運用了定時或聲控的照明模式。這種控制模式由集成電路、繼電器和少量的電阻電容元件即可構成。它雖然節(jié)省了人力成本，但是依舊存在相當大的局限性。首先，聲控的模式并不適合煤礦這種需要夜間常亮的生產場所，如果運煤車輛在接近傳感器時才能觸發(fā)照明，后果可想而知。對于定時控制的方式，相比聲控當然更適應煤礦生產，但是并不能完全滿足露天礦的照明需求。在換季或遇到特殊天氣時，它依舊需要人為去調整時間，來滿足現(xiàn)場照明需求。同時因為露天煤礦生產場地的特殊性，如果照明燈設置的位置不合理，很有可能導致一些路段光線太過刺眼，而一些路段照明不足，這一亮一暗，將嚴重影響駕駛安全，更無法達到節(jié)能環(huán)保的要求。1.3傳統(tǒng)智能控制模式隨著科學技術的不斷發(fā)展，自動化控制系統(tǒng)逐漸投入使用。通過布置于露天煤礦“關鍵地點”的傳感器對環(huán)境亮度進行采集分析，控制露天煤礦照明燈的開關。這種方式節(jié)約了人力成本，杜絕了人為判斷可能造成的失誤。但由于頻繁開閉燈具的方式大幅度降低了燈具的使用壽命，同時依舊會影響人眼對于燈光的感知舒適性，而且不能保持整個照明供電系統(tǒng)的三相平衡狀態(tài)，導致每條線路的功率相差較大，從環(huán)保、節(jié)能、安全三方面的效果來看，它還有更大的提升空間。1.4專用照明調光控制模式無級調光技術雖然已較為成熟，但目前在礦山建設中還未普及。最早大規(guī)模應用是在挪威首都奧斯陸郊外的公路上。當?shù)貫榱斯?jié)能減排，安裝了一批智能路燈。這些智能路燈可以自主調節(jié)光線的強弱，它以多普勒效應作為基礎原理，當有車或行人進入微波雷達感應變光燈的探測范圍時，微波探測器會自動反饋到亮度傳感器，燈光的強度就會變強，當車或行人離開檢測范圍，照明燈亮度就會減弱，但是遠處的司機仍然可以清晰地看到路面的情況，而且不會出現(xiàn)車開到燈光下時像遇見對向車輛的遠光燈那樣影響司機視野的情況。無級調光通俗理解就是燈的亮度轉變很平順，可以實現(xiàn)1%到100%的亮度變化調節(jié)，而且不存在出廠亮度預設限制。舉個例子：現(xiàn)在的許多家用臺燈光照強度都是分幾個等級，有的只有一個亮度，有的有幾個亮度等級，有的還可以變換冷、暖光進行照明，但是都要通過閉合、斷開電路來控制燈的亮度，設定它的亮度等級。無級調光燈具，使用者可根據(jù)自己不同環(huán)境需求來選擇自己舒適的亮度，晚上對燈光要求亮度不高時，可以自定義設置使用者感覺最舒適的低亮來進行照明，這樣做也可以延長燈具的連續(xù)使用時間?？傊?，無極調光在燈具使用中，用戶的體驗感和護眼健康相對更好，所以現(xiàn)在大部分家裝廠家生產的燈具無極調光也是標配。隨著大功率LED照明技術的快速發(fā)展和普及，使得礦山等工業(yè)場地連續(xù)地、動態(tài)地、智能地調整照明燈具的亮度成為可能。一些礦山已經開始采用這種特殊的無級調光方法，根據(jù)露天煤礦各處的環(huán)境亮度水平來調節(jié)露天煤礦照明燈具的亮度。與傳統(tǒng)的開關照明控制方法和PLC開/關電路板相比，該方法在節(jié)能方面有了很大的提高。依靠現(xiàn)場的具體情況，監(jiān)控室的相關值班人員按照計算機上的監(jiān)控軟件，對采場內的各界面的路段內的燈具進行手動控制打開、關閉以及調光操作等。2露天煤礦照明系統(tǒng)的改進目前紅沙梁露天礦場地各場所的照明電源由就近或相鄰的動力變電所供電，照明電壓為220V。同時設有在煤塵較多的環(huán)境燈具及其開關選用防爆型；配電室、控制室等采用高效節(jié)能LED燈；潮濕場所采用防水防塵燈，高大廠房采用LED照明燈具；廠區(qū)照明采用LED照明燈具；露天礦地面各建筑物照明燈具選用新型發(fā)光效率高的熒光燈，室外照明選用時控/手動控制裝置，燈具以發(fā)光效率高的LED燈為主，室外照明實現(xiàn)分區(qū)分控。目前工業(yè)場地內建筑物照度雖然均滿足《建筑照明設計標準-2013》設計標準，但所涉及的照明設備眾多，且均需要手動進行調校，操作步驟繁瑣，耗費人工。所以本研究在傳統(tǒng)PLC的基礎上，結合專業(yè)的無級調光技術，可以建立一種新型的露天煤礦節(jié)能照明系統(tǒng)。按照對現(xiàn)場實時采集到的亮度值，無極調光系統(tǒng)自動的控制現(xiàn)場的LED燈的照明亮度，以達到最適宜的亮度水平。而且自動控制又可以分成白天與黑夜兩種控制模式，白天可以按照其光照度的強度等級化分為晴天、陰天和黃昏的光照度來配合道路上的車流量的等級、車速的等級來控制；夜晚則是按照時間段和車的流量等級、車速的等級來控制。另外該系統(tǒng)可以對廠區(qū)照明燈具實施遠程管理與監(jiān)控。智能照明系統(tǒng)與人員定位系統(tǒng)配合聯(lián)動,真正實現(xiàn)了“人來燈亮,人走燈滅”的智能節(jié)能。在就系統(tǒng)內部的漸變控制策略和算法而言，主要分為以下兩部分：①基于模糊神經網絡的露天煤礦照明漸變控制系統(tǒng)，模擬了人類的判斷和完全模糊推理過程，它以生物神經網絡為仿真基礎，將知識的定性表達與定量數(shù)值計算相結合，具有較高的控制精度。采用緩變衰減算法，避免亮度突變帶來的安全風險；智能預測太陽時間，實現(xiàn)照明開關時間的自動控制；對于復雜的輸入和輸出條件，響應速度快；具有良好的自適應和自學習能力，便于設備的擴展和升級。②基于智能控制算法的自學習特性，可以實現(xiàn)露天煤礦周圍“環(huán)境數(shù)據(jù)”的無監(jiān)督學習，預測高原快速氣候變化導致露天煤礦的光線變化和運輸?shù)缆窊矶虑闆r，提前制定并實施預案，實現(xiàn)不同時間外部環(huán)境亮度和流量的宏觀預測，提高響應速度，實現(xiàn)能耗優(yōu)化，同時通過自適應調節(jié)照明燈的亮度而減少照明過渡段的“多余”照明燈的架設。簡單來說，該系統(tǒng)主要包含光照強度檢測模塊,車輛信息檢測模塊,定時模塊,智能處理器,智能總控制器,無線熱點,分控制器等模塊。采用PLC控制，可簡化現(xiàn)場施工布線。在現(xiàn)場施工期間，露天煤礦照明系統(tǒng)可以通過專網或云服務器直接使用附近的PLC系統(tǒng)。這種控制方式可以減少對遠距離信號傳輸缺乏集中控制的情況，從而更好地保證調光信號的傳輸和布線分布；從PLC控制回路到每個燈具的調整，實現(xiàn)了對電網“經緯度交叉”的精確控制，并通過自動算法實現(xiàn)了回路之間的無縫切換，以最大限度地延長燈具的使用壽命。通過統(tǒng)一軟件平臺，融合露天煤礦調光業(yè)務模塊及露天煤礦內其他系統(tǒng)控制業(yè)務模塊，打造無信息壁壘、消除各系統(tǒng)信息孤島，實現(xiàn)整個露天煤礦控制系統(tǒng)的大融合。3結束語露天煤礦全節(jié)能照明控制系統(tǒng)的研究，主要目的是將特種照明調光系統(tǒng)與傳統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)無縫集成，使露天煤礦的照明具有更大的節(jié)能效果和應急管理能力。在傳統(tǒng)監(jiān)控軟件的基礎上，增加了綜合照明節(jié)能控制系統(tǒng)，并集成了其他系統(tǒng)的業(yè)務控制模塊，實現(xiàn)了“按需照明”。上級監(jiān)控軟件必須實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準、統(tǒng)一的接口標準，共享各系統(tǒng)的業(yè)務數(shù)據(jù)，打破原有系統(tǒng)的信息孤島。在滿足“按需照明”要求的基礎上，如何在露天煤礦實現(xiàn)最佳照明效果，延長燈具的最大使用壽命。本研究的最終目的結合紅沙梁露天礦的照明情況將傳統(tǒng)PLC的優(yōu)點與漸進式照明調節(jié)相結合，形成一種新型完整的煤礦室外照明節(jié)能控制器。在傳統(tǒng)監(jiān)控軟件的基礎上，集成所有露天煤礦系統(tǒng)，構建新的統(tǒng)一監(jiān)控軟件平臺，增加露天煤礦綜合節(jié)能控制系統(tǒng)的業(yè)務模塊。根據(jù)露天煤礦的環(huán)境和運行情況，通過對露天煤礦全球數(shù)據(jù)的分析和整合，露天煤礦能夠滿足自動控制的要求，實現(xiàn)露天煤礦的全閉環(huán)控制。通過對燈具照明的科學管理和合理使用，使照明更加節(jié)能，最大限度地延長燈具壽命，最重要的是，它可以為露天煤礦的生產提供又一層的安全保障。參考文獻：[1]陳曉陽.《露天煤礦照明光源及綜合節(jié)能系統(tǒng)研究[D]》.廣州：華南理工大學，2010[2]凌開宏.《露天煤礦LED照明節(jié)能技術的應用探討[J]》.電子制作，2013（02）：42[3]竇輝.《甘肅