金礦通風(fēng)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

李天杰

（山東中礦集團(tuán)有限公司姜家窯金礦，山東 煙臺(tái) 265418）

金礦的開(kāi)采與生產(chǎn)過(guò)程往往是極為復(fù)雜的，需要提供更為有力的安全保障才能夠提高開(kāi)采過(guò)程中的安全系數(shù)，而對(duì)金礦安全工作的建設(shè)來(lái)講，最為主要的便是通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)[1]。

為能夠在金礦開(kāi)采的過(guò)程中，實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)礦井內(nèi)部的通風(fēng)情況，相關(guān)企業(yè)有必要深度契合當(dāng)前時(shí)代發(fā)展潮流，在金礦通風(fēng)系統(tǒng)中融入相應(yīng)的自動(dòng)化技術(shù)，其不僅能夠幫助企業(yè)減小在系統(tǒng)建設(shè)中的人力資源以及物力資源的投入，而且還能夠準(zhǔn)確地調(diào)控通風(fēng)系統(tǒng)中的各種問(wèn)題，有效提高施工安全性。

1 金礦通風(fēng)系統(tǒng)以及自動(dòng)化技術(shù)的概述

1.1 設(shè)計(jì)金礦通風(fēng)系統(tǒng)的必要性

對(duì)金礦和金礦工作人員來(lái)講，最為重要的便是開(kāi)采金礦過(guò)程中的安全性，可以說(shuō)金礦開(kāi)采安全性直接關(guān)系到礦產(chǎn)企業(yè)的未來(lái)生存與發(fā)展。

金礦的通風(fēng)系統(tǒng)在保障金礦生產(chǎn)安全性方面，具有不可或缺的重要意義，通風(fēng)系統(tǒng)是保障礦井深處的工人群體生命安全的核心組成部分[2]。而通風(fēng)系統(tǒng)的工作原理就是持續(xù)不斷地為礦井中輸送新鮮空氣，稀釋挖掘金礦過(guò)程中產(chǎn)生的各種有害氣體，從而行之有效地保護(hù)公認(rèn)群體的安全。目前，我國(guó)還在通風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的環(huán)保機(jī)制，此舉有效提高了金礦生產(chǎn)的綠色化特征。

1.2 自動(dòng)化技術(shù)的概述

將大量監(jiān)測(cè)元件、執(zhí)行元件以及控制設(shè)備等節(jié)點(diǎn)相互連接，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而保障此類(lèi)元件能夠在智能化系統(tǒng)的調(diào)度下完成相應(yīng)的工作，提高生產(chǎn)力度[3]。自動(dòng)化控制技術(shù)的核心是對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容的整理分析與監(jiān)控。實(shí)際上，早在20世紀(jì)90年代，智能化技術(shù)便已經(jīng)滲透到人們的視野中，而在現(xiàn)代，無(wú)論是在醫(yī)療、軍事、交通、生活、教育等方面均能夠感受到自動(dòng)化控制技術(shù)的重要作用。

2 影響金礦通風(fēng)系統(tǒng)安全的因素

具體來(lái)講，將會(huì)對(duì)煤礦生產(chǎn)通風(fēng)安全造成影響的主要因素來(lái)自于多個(gè)方面，其主要包含自然因素、設(shè)備因素以及人為因素等等。其中的自然因素主要是因?yàn)槊簩拥刭|(zhì)結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，隨著開(kāi)采深度的不斷增加，工作受影響的程度也會(huì)隨之增加，例如開(kāi)采過(guò)程中的瓦斯涌出量的飛速增加，其將會(huì)大幅增加可出現(xiàn)瓦斯爆炸等安全事故的概率，甚至還有可能引發(fā)自然火災(zāi)以及粉塵爆炸等等。其次則是來(lái)自于人為層面的因素，在金礦下作業(yè)的過(guò)程中，相關(guān)人員并不具備良好的職業(yè)素養(yǎng)，其不僅僅不具備良好的安全意識(shí)，而且對(duì)有關(guān)煤礦生產(chǎn)安全的了解也知之甚少，生產(chǎn)過(guò)程中存在諸多違章作業(yè)的問(wèn)題，這將會(huì)在無(wú)形中增加安全事故的出現(xiàn)幾率。最后則是來(lái)自于設(shè)備方面的影響，部分礦井下的防塵設(shè)備并不完善，內(nèi)部常常會(huì)堆積有大量粉塵，其濃度升高將會(huì)直接威脅到工作人員的安全，與此同時(shí)，內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)也亟待升級(jí)完善，各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性以及準(zhǔn)確性無(wú)法獲得保障，這也會(huì)對(duì)金礦內(nèi)部的通風(fēng)安全管理帶來(lái)威脅。

3 金礦通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的功能需要

結(jié)合金礦通風(fēng)系統(tǒng)管理中的影響因素來(lái)看，如果想要加大在自動(dòng)化控制技術(shù)方面的應(yīng)用，首要目標(biāo)便是實(shí)現(xiàn)下列功能：

首先，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作數(shù)據(jù)。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建設(shè)的前提是具備完整的監(jiān)控管理系統(tǒng)，通過(guò)人工智能以及傳感器系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)的有效監(jiān)督管理，包含通風(fēng)機(jī)的運(yùn)作狀態(tài)，礦井內(nèi)部的風(fēng)壓以及風(fēng)量等等，將上述各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行綜合處理，最終做出對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)作情況的準(zhǔn)確判定。

其次，故障檢測(cè)排查機(jī)制。如果通風(fēng)系統(tǒng)突然出現(xiàn)故障，由于內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)置的參數(shù)擁有其對(duì)應(yīng)的上下線(xiàn)數(shù)值，所以在超出限定范圍之后，自動(dòng)控制系統(tǒng)便能夠針對(duì)性地發(fā)送出相應(yīng)的故障信號(hào)，針對(duì)于故障的具體類(lèi)型來(lái)進(jìn)行警報(bào)，同時(shí)迅速關(guān)掉風(fēng)機(jī)的電源，以此來(lái)行之有效地保障當(dāng)前通風(fēng)系統(tǒng)的安全，避免系統(tǒng)正常工作受到?jīng)_擊，威脅工作人員的安全。

最后，安全管理機(jī)制，通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)更加全面的權(quán)限分級(jí)系統(tǒng)，不同管理人員所擁有的管理權(quán)限是不同的，以此來(lái)更為有效地保障系統(tǒng)整體的科學(xué)性與合理性，以便于在問(wèn)題出現(xiàn)的時(shí)候能夠迅速予以解決，在事故發(fā)生后將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，建設(shè)出更為全面的工作管理機(jī)制。

4 金礦通風(fēng)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

4.1 傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

如果想要行之有效地提高通風(fēng)系統(tǒng)的工作效率與工作質(zhì)量，就必須要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的各種信號(hào)作出準(zhǔn)確判斷，所以，全方位地優(yōu)化傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況就顯得極為重要，這是需要考量的首要問(wèn)題，其主要作用是收集并傳輸各種信息元素[4]。正常來(lái)講，通風(fēng)系統(tǒng)做傳輸多元化信號(hào)數(shù)據(jù)的過(guò)程中，其輸出方式主要有兩種：分別為頻分制傳輸以及十分制傳輸，前者主要利用不同路段發(fā)送來(lái)的信號(hào)的頻率區(qū)分，而后者則主要通過(guò)對(duì)各路段信號(hào)的時(shí)序的差異區(qū)分。通過(guò)對(duì)二者的工作原理的分析，可以明確頻分制傳輸?shù)碾娐窐?gòu)造更為簡(jiǎn)單，在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)故障的頻率相對(duì)較低。具體來(lái)講，模擬量輸入模塊將會(huì)從過(guò)程中發(fā)送而來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為PLC內(nèi)部處理信號(hào)，用于對(duì)礦井內(nèi)部環(huán)境以及通風(fēng)量作出準(zhǔn)確地測(cè)算，同時(shí)針對(duì)性地分析礦井內(nèi)部的有害氣體的濃度，這是全面推進(jìn)金礦通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)的前提要素。當(dāng)然，以此系統(tǒng)來(lái)處理工作之前，必須要優(yōu)先完善金礦井內(nèi)的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)方可，只有這樣才能執(zhí)行后續(xù)操作。

4.2 通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

就金礦通風(fēng)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)情況來(lái)看，普遍存在兩種調(diào)節(jié)風(fēng)量的方式：首先，通過(guò)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)部的百葉窗以及風(fēng)門(mén)來(lái)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)工作，具體來(lái)講便是在需要通風(fēng)量產(chǎn)生變化的過(guò)程中，百葉窗的安裝角度或者風(fēng)門(mén)的角度會(huì)隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的控制[5]。此種調(diào)節(jié)方法的原理是百葉窗以及風(fēng)門(mén)的運(yùn)作狀態(tài)信號(hào)在經(jīng)受頻率發(fā)生器之后傳遞到地面控制系統(tǒng)內(nèi)，而后控制系統(tǒng)結(jié)合發(fā)生器傳遞的數(shù)據(jù)，針對(duì)性地調(diào)節(jié)百葉窗和風(fēng)門(mén)的角度，從而滿(mǎn)足金礦通風(fēng)系統(tǒng)的基本需要；其次，為強(qiáng)化對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)作情況的監(jiān)管，可以加入風(fēng)機(jī)振動(dòng)檢測(cè)模塊，用以更為精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的軸承垂直方向以及其水平方向，清晰地掌控風(fēng)機(jī)的具體運(yùn)作形式。當(dāng)然，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的限制，因此振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊可以直接放置在電機(jī)表面，以此來(lái)間接獲取風(fēng)機(jī)的振動(dòng)情況。系統(tǒng)風(fēng)量檢測(cè)處于0～20000m3/min之間，而風(fēng)壓檢測(cè)則處于0～5000Pa之間，精度被控制在0.5%F.S.，能耗為30w以下。

4.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)向來(lái)都是金礦通風(fēng)系統(tǒng)中的重要組成部分，其能夠幫助有關(guān)工作人員精準(zhǔn)地判定礦井內(nèi)部的工作情況，對(duì)故障系統(tǒng)做出更為精準(zhǔn)地處理。而在金礦內(nèi)部的通風(fēng)系統(tǒng)中，全方位地優(yōu)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是極為重要的，例如在招遠(yuǎn)市姜家窯金礦中，主要通過(guò)?？低晹?shù)字?jǐn)z像機(jī)來(lái)監(jiān)控控制間的工作狀態(tài)，而后攝像機(jī)將各種信號(hào)通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到地表監(jiān)控室中。集中控制層中包含有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)以及操作臺(tái)，其中的工業(yè)控制機(jī)作為系統(tǒng)中的上位機(jī)，起到對(duì)整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的工藝流程的設(shè)計(jì)，由于通風(fēng)系統(tǒng)從屬于系統(tǒng)性整體，所以準(zhǔn)備將其和原有的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行整合處理，用于作出統(tǒng)一的監(jiān)督管理。

4.4 中央控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

金礦通風(fēng)系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)為微型計(jì)算機(jī)，其主要負(fù)責(zé)中轉(zhuǎn)計(jì)算各項(xiàng)數(shù)據(jù)內(nèi)容。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展完善，現(xiàn)下機(jī)身具備多個(gè)接口的微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)具備足夠強(qiáng)悍的拓展能力，相關(guān)金礦企業(yè)完全可以借助于微型計(jì)算機(jī)來(lái)完成中央控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足通風(fēng)系統(tǒng)的多項(xiàng)任務(wù)。如果從自動(dòng)化控制技術(shù)角度著手，微型計(jì)算機(jī)的作用包含兩種，其不僅能夠全面強(qiáng)化對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)執(zhí)行速度，實(shí)現(xiàn)精密管理，而且還具備豐富的指令集，便于后續(xù)操作調(diào)整。使得自動(dòng)化控制技術(shù)能夠更為有效地滿(mǎn)足金礦通風(fēng)系統(tǒng)的工作需要。中央控制系統(tǒng)在通風(fēng)系統(tǒng)中的核心功能是收集并處理各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際通風(fēng)量需求進(jìn)行計(jì)算并針對(duì)性地調(diào)控，如果系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)故障問(wèn)題，中央控制系統(tǒng)可以迅速發(fā)出警告，用于避免經(jīng)濟(jì)損失，此外還需要具備相應(yīng)的安全性保護(hù)措施，用于避免工作人員的失誤操作而引發(fā)的安全事故問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，中央控制系統(tǒng)是整個(gè)金礦通風(fēng)系統(tǒng)中最為重要的組成部分，其所發(fā)揮出的意義不容忽略。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，現(xiàn)代社會(huì)的迅猛發(fā)展使得自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用越發(fā)廣泛，其不僅能夠滿(mǎn)足當(dāng)下人們?nèi)諠u提升的生活需求，而且還能夠提高各行業(yè)的生產(chǎn)工作效率，對(duì)部分礦產(chǎn)企業(yè)來(lái)講，更是如此。尤其是在金礦開(kāi)采的過(guò)程中，工作人員常常會(huì)面臨巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)，通風(fēng)系統(tǒng)的科學(xué)性在此種情況下尤為重要，在將自動(dòng)化控制技術(shù)引入其中之后，通風(fēng)系統(tǒng)的工作將會(huì)更為有效安全，進(jìn)而便能夠?yàn)榘踩┕ぬ峁┐罅勘Ｕ?，所以有關(guān)企業(yè)有必要加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用。