矿井通风自动化监测系统的应用研究.pdf

2020 年 06 期 209 技术与应用 矿井通风自动化监测系统的应用研究 ■ 王东武 陕西陕煤铜川矿业有限公司玉华煤矿 陕西铜川 727015 摘 要随着经济和煤矿行业的快速发展，通风系统是井下煤矿开采工作当中非常重要的工作环节，对保证煤矿开采工作的安全性以及 煤矿开采工作人员的人身安全都有着重要的意义。本文重点针对矿井通风自动化监测系统的实际应用进行了分析和研究，基于 WiFi 设计了 全新的矿井通风自动化监测系统，在实际的工作过程当中表现出了良好的安全性和稳定性，有效提高了整个煤矿开采工作的安全性和效率。 关键词煤矿；通风系统；自动化监测 引言 矿井通风是保证煤矿生产安全最为重要的技术手段，在实际矿 井生产的过程中，需要不断将新鲜空气运输到地下，才能够保证矿 井员工正常呼吸。不仅如此，矿井通风还具有稀释井下有毒气体、 矿尘，提高井下员工人身安全的重要作用。为此，本文对矿井通风 智能化技术进行研究。 1. 矿井通风智能化技术研究现状 1.1 在线识别技术研究现状 对于矿井状态识别技术的研究，主要是因为矿井当中风阻、风 压、风量在进行调风控风的过程中具有可变性，仅仅依靠机械进行 平均值的测定已经无法满足现阶段矿井通风的智能化发展需求。一 些相关专家提出了根据测量矿井通风进行风阻精算的理论，但该方 法除需要对矿井通风系统进行人工调节以外，还需要进行地点、时 间、以及调节量的设置，一旦其中某一环节出现失误，则会影响计 算的准确性，从而影响整体安全质量。目前，我国已经具有局部漏 风、 漏风通道的相关测量方法， 但仍缺少完整的矿井通风系统漏风点、 漏风通道的计算方法和识别模型。 1.2 在线调节技术研究现状 国内学术界关于矿井通风系统调节装置以及调节方法的研究还 不够成熟，无论是在理论层次还是实际当中，矿井通风系统都只能 够进行局部的监测和调节。相关学者曾提出，通过对矿井当中风道 卷帘们高度的不断调节，依靠风的流速使卷帘门的风量能够达到预 期值。但由于矿井中不同风道之间的相互制约，风道整体处于平衡 状态， 导致该方法在实际当中很难实现。 相关科研人员研发了百叶式、 眷恋式、推拉式以及组合式门窗调控装置，这一系列调控装置能够 在不影响正常运行的前提下，实现对通风量的大范围调节，同时根 据检测数据状态识别、处理、以及方案计算，便能够实现矿井通风 系统的智能化转变。 1.3 整体优化技术研究现状 事实而言，想要实现矿井通风系统的故障诊断，则需要全面掌 握风阻异常识别、热力风压异常、构筑物状态异常等诸多知识，通 过对风道参数的识别以及状态识别的方式进行故障解决。在进行矿 井通风系统优化的过程中，通常采用的方法为最大路通法、线性规 划法、固定风量法、非线性规划法等。其中，最大路通法与线性规 划法计算结果相较模糊，只能够在特定条件下计算近似结果。而固 定量法所计算的风阻值可能为负值，不可行。非线性规划法虽不曾 简化系统，但在实际应用过程中仍有很多不可行之处。例如，若风 压调节值正负数与风流方向不同时， 则只能借助辅助通风机进行调节， 这是与实际情况相背离的。 2. 矿井通风监测系统的组成及原理 2.1 监测系统组成结构 基于 WiFi 建立的矿井通风监测系统当中，其中主要的监测工作 内容包含了通风机的工作运转状况，主要的监测点包含了通风风速 大小、温度大小以及内部环境的湿度控制等，控制系统的结构构成 当中包含了监测设备的运转情况、自动模块调节、数据管理模块以 及历史数据分析单元等。在无线通信方式的选择方面，其中比较常 见的通讯形式，包含了蓝牙传输、近距离无线电传输、WiFi 数据传 输以及宽带数据传输等先进的通信技术。但是在煤矿开采工作当中， 因为整个开采工作环境比较复杂，在数据传输过程当中经常会出现 长距离传输的影响，为了有效实现信息数据长距离和高质量的传输 工作，需要有效确定监测系统的有效信息传输形式，通过 WiFi 数 据传输的方法，可以大大提高整个数据的传输质量和传输效率。通 过对温度传感器、风速传感器、湿度传感器的有效应用，可以对煤 矿开展工作当中放到内部的瓦斯浓度、粉尘浓度来进行有效的监测， 同时还可以对煤矿开采工作面当中的实时温度和湿度等相关环境参 数来进行监测。依照系统监测当中的实际使用标准，有效确定了无 线传感器的使用型号以及无线通信网络结构。通过对 WiFi 通信技术 的有效应用，可以实现各个不同区域传感器的测量和数据收集工作， 对煤矿巷道内部的监测数据进行集中式处理，同时对井下通风的实 际状况来进行有效的判断。 2.2 监测系统工作原理 为了充分保证整个煤矿通风系统的正常稳定工作，在实际的工 作过程当中，通常情况下会配备两台风机共同进行工作，如果其中 一台设备在工作过程当中产生不良故障问题，或者是处于工作检修 状态，那么另一台风机会对井下进行通风，为了充分保证整个煤矿 巷道通风量符合通风标准，在实际的工作过程中通常会在风机上安 装两组排风扇，其中一组排风扇主要是负责吸风工作，另一组风扇 负责加大通风量，每一台风机都独自配备一台对应的电动机。在煤 矿巷道井下特殊的位置安装对应的数据传感器，传感器可以对煤矿 巷道当中的环境变化信息转化成为数字信号来进行处理，电路结构， 通过 WiFi 传输到可编程控制系统当中也就是 PLC 控制系统，将所 搜集到的数据和标准数据之间进行有效的对比，如果实际的监测工 作结果保持在正常范围之内，那么则说明通风系统的工作运转正常。 3. 矿井通风智能化发展技术发展方向 在“互联网 ”背景下，矿井通风智能化技术产生了全新的发 展机遇，在未来发展过程中，其需要充分借助现代物联网技术、自 动化技术以及通信技术，进而向矿井通风系统的全程自动化方向发 展，将矿井通风系统改进为全程智能化系统，其主要体现在以下几 方面①优化矿井的调控设施和传感器的布置方案， 借助浓度传感器、 矿井风系统状态评估软件对各个风道的风阻、热力风压、自然风压、 设施环境进行全面的实时感知。②借助需风量预测软件，根据相关 安全规程以及矿井环境参数指标， 对各个用风点的风量进行超前计算。 ③在掌握用风点用风量结果、通风系统状态估计结果的情况下，通 过智能控风软件对调节设施、智能动力备方案进行调节，同时发布 调控命令，进而实现对矿井通风系统的远程调控。 4. 应用效果 随着科学技术的不断进步和快速发展，越来越多的新型技术被 广泛应用在实践中，尤其是在矿井通风自动化监测系统的构建以及 具体应用过程中，为了保证该系统的良好应用效果，可以借助 WiFi 系统，实现对各个环节实时有效的监督和控制。在该系统的实际 应用过程中，如果无法对实际情况进行监测，或者是监测出的效果、 风速很难控制在有效的范围之内，那么系统可以自动发出警报信号 及时的通知到相关管理工作人员，对问题进行处理和解决。在系统 建立和运行工作之后，该煤矿开采单位运用该系统的工作，发现了 煤矿矿洞内部存在很多通风不稳定区域，并且对这些区域做出了有 效的整改，大大提高了整个煤矿巷道通风的安全性和稳定性。 5. 结束语 通过本文对矿井通风自动化监测系统的应用分析可以看出，现 阶段在煤矿开采工作当中通风程度对保证煤矿开采工作的安全性至 关重要，因此设置出了一套通风状态和通风效果良好的自动化监测 系统。该系统在工作过程当中的操作更加简单，同时维护工作更加 方便，在实际的监测工作当中系统的稳定性较高。 参考文献 [1] 迟颖 . 探究 PLC 自动化控制系统的功能及应用 [J]. 内燃机与配 件 ,201806183-184. [2] 陈超 . 基于 VRMine 的矿井通风动态运行系统的设计与实现 [D]. 西安科技大学 ,2014.