自動化技術(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)。現(xiàn)將自動化技術(shù)應(yīng)用于礦井通風(fēng)系統(tǒng)之中，可以對煤礦礦井的通風(fēng)情況進(jìn)行實時的監(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)對環(huán)境的適應(yīng)性，還可以在發(fā)生故障時，對礦井的通風(fēng)情況進(jìn)行及時準(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);自動化;應(yīng)用

0 引言

礦井的通風(fēng)系統(tǒng)是保證礦井生產(chǎn)安全的重要系統(tǒng)，將礦井的通風(fēng)系統(tǒng)與自動化技術(shù)相結(jié)合，不但會提升礦井通風(fēng)效果，而且還會實現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動化、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;然后探討了自動化通風(fēng)系統(tǒng)，再其次討論了礦井自動化通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用，最后對全文進(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，對礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，需要考慮眾多的因素，因為它不但會對煤炭開采的效率產(chǎn)生極大的影響，而且會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)行了升級，他們增設(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 礦井自動化通風(fēng)系統(tǒng)的介紹

礦井自動化通風(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)將從這三個方面進(jìn)行闡述。

2.1 自動化控制技術(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)的時候?qū)⑺鼈冎亟M。IP是網(wǎng)際協(xié)議，它用于計算機(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)自動化系統(tǒng)正是利用TCP/IP協(xié)議各自的特點，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，傳感信號的傳感過程通常有頻分制系統(tǒng)和時分制系統(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，改變通風(fēng)機(jī)中的電動機(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，來改變電動機(jī)轉(zhuǎn)子的速度，達(dá)到自動調(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)是礦井自動化通風(fēng)系統(tǒng)中的指揮官，它起著對通風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理的作用。該系統(tǒng)通過一臺計算速率較快的微型計算機(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。礦井自動化通風(fēng)系統(tǒng)中微型計算機(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)計出煤礦自動化通風(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，造福于整個礦井安全系統(tǒng)。

2.3 自動化通風(fēng)系統(tǒng)的主要功能

礦井的自動化通風(fēng)系統(tǒng)具有手動操控功能、半自動操控功能、自控功能、三遙功能、自動報警功能、故障記憶功能等。其中，手動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，完全通過手動操作人工控制系統(tǒng)的各種硬件，實現(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，有選擇的對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟動、暫停和停止;自控功能，是指利用礦井自動化通風(fēng)系統(tǒng)中的傳感器系統(tǒng)對現(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，以此來對實現(xiàn)風(fēng)機(jī)的自動化啟動、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。自動警報功能是指當(dāng)?shù)V井自動化通風(fēng)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)的實測值超過預(yù)設(shè)值，系統(tǒng)將會發(fā)生警報，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，會自動記憶并傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)至主機(jī)，為以后的礦井生產(chǎn)提供有價值的參考。

2.4 自動化通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式

自動化通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式分為遠(yuǎn)程控制方式，自動控制方式，進(jìn)程控制方式。其中，遠(yuǎn)程控制，對通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行方式是指在遠(yuǎn)距離的情況下，對通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行操作和控制，但由于距離的限制，傳輸線路易受到影響。自動控制方式從本質(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)點和優(yōu)勢。近距離控制方式，也叫就地控制方式，實際上就是在現(xiàn)場對通風(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，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)生的費用;同時，使設(shè)備故障率有所降低，使其能夠安全運(yùn)轉(zhuǎn);改善了勞動條件，降低了勞動強(qiáng)度，使勞動生產(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，使得礦井自動化通風(fēng)系統(tǒng)趨于完善。

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