煤礦智能局部通風監(jiān)控系統(tǒng)

于方洋

【摘要】煤礦局部通風監(jiān)控系統(tǒng)是為煤礦井下掘進工作面設計的專用通風監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用先進的計算機網(wǎng)絡技術(shù)、變頻驅(qū)動技術(shù)、傳感技術(shù)、瓦斯涌出預測技術(shù)、智能通風技術(shù)、EMC抗干擾技術(shù)，實現(xiàn)掘進工作面通風設備的遠程監(jiān)控和無人值守、掘進工作面環(huán)境參數(shù)的遠程監(jiān)測、掘進工作面通風量的手動、自動調(diào)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】通風監(jiān)控;遠程監(jiān)控;自動調(diào)節(jié)

Intelligent monitoring system of coal mine local ventilation

Tian Di（Chang Zhou）Automation Company Limited ?YU Fang-yang

Abstract：Mine local ventilation monitoring system is a special ventilation monitoring system design for underground coal mine heading face.The system adopts computer and network technology，variable frequency drive technology， advanced sensor technology，gas emission prediction technology，intelligent ventilation technology，EMC anti-jamming technology，the remote monitoring of implementation of the tunneling working surface ventilation equipment remote monitoring and unattended，the tunneling working surface of environmental parameters measured，the tunneling working surface ventilation manual，automatic regulation.

Key words：Ventilation monitoring;Remote monitoring;Automatic regulation

1.引言

煤礦掘進工作面瓦斯涌出量受井下地質(zhì)構(gòu)造和瓦斯本身分布不均勻等因素影響，是最易發(fā)生瓦斯積聚、發(fā)生瓦斯事故的地點之一，由于煤礦掘進工作面瓦斯涌出不均勻，經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯異常涌出量大，而一般情況下局部通風機風量固定，瓦斯涌出量大時風機不能增風而導致瓦斯超限，一旦瓦斯超限，只能停產(chǎn)人工排放瓦斯，不僅形成了瓦斯超限隱患，而且影響正常生產(chǎn)。盡管可以采取設置大風量風機解決超限問題，但在正常瓦斯涌出量情況下，一方面出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象，造成電能和風量浪費;另一方面風量過大，或造成粉塵量增大而導致粉塵污染加劇。因此，為避免掘進工作面瓦斯在異常涌出時出現(xiàn)的經(jīng)常性超限，確保安全生產(chǎn)，從根本上解決掘進工作面瓦斯超限問題，需要對掘進工作面環(huán)境參數(shù)進行全面監(jiān)控，根據(jù)環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)通風量。

2.系統(tǒng)組成和工作原理

系統(tǒng)由通風機用隔爆兼本質(zhì)安全型雙電源雙變頻調(diào)速器、瓦斯傳感器、風速傳感器、一氧化碳傳感器、粉塵傳感器、井下監(jiān)控分站、上位機等組成。

對于掘進工作面的智能化通風的控制依據(jù)以及效果評價，主要考察指標是掘進面的風量和瓦斯?jié)舛?。必須首先滿足掘進面工作所需要的最小風量條件，在此基礎上，通過局部通風系統(tǒng)智能調(diào)節(jié)風量輸出，控制瓦斯?jié)舛仍谝?guī)程規(guī)定范圍之內(nèi)，減小工作面粉塵濃度，改善工作面環(huán)境。

系統(tǒng)主機對通風系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進行處理，產(chǎn)生相應的圖形、報表、提示畫面等信息。監(jiān)控主機的信息通過OPC/DDE等方式上網(wǎng)，相關(guān)部門可通過IE瀏覽數(shù)據(jù)，為合理調(diào)整通風設備參數(shù)、安排通風設備的工作時間提供依據(jù)。

系統(tǒng)主機不斷輪巡各監(jiān)控站，監(jiān)控站接收到主機對本機的輪巡命令后，判斷是否有數(shù)據(jù)變化，若有則將變化后的數(shù)據(jù)上傳，否則只回復確認信息，這樣在確保數(shù)據(jù)及時更新的同時，減少主傳輸通道的數(shù)據(jù)量，保證系統(tǒng)巡檢周期。

監(jiān)控站對下行數(shù)據(jù)口的智能設備進行數(shù)據(jù)采集，智能設備按照優(yōu)先級別上傳數(shù)據(jù)，關(guān)鍵的變位信息優(yōu)先級別最高，報警信息次之，模擬量數(shù)據(jù)級別最低。監(jiān)控主站對所采集到的數(shù)據(jù)進行預處理后，等待系統(tǒng)主機對本機的輪巡（見圖1）。

3.系統(tǒng)功能

（1）顯示雙電源開關(guān)和進線開關(guān)的狀態(tài)、參數(shù)并控制其合、分閘及故障復位;

（2）能夠根據(jù)監(jiān)測到的信號（如瓦斯含量、風筒壓力、風速、風機溫度）判斷局扇風機的工作情況

（3）預留工業(yè)電視監(jiān)測，通過安裝在風機負荷開關(guān)附近的攝像頭把現(xiàn)場的圖像傳送到地面監(jiān)控室的顯示器上，值守人員可在地面控制中心遠方實時監(jiān)視風機工作現(xiàn)場情況。

（4）統(tǒng)計主要設備運行時間、故障狀態(tài)等。實時數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)庫進一步完善設備管理。

（5）系統(tǒng)具備掉電監(jiān)測功能，井下分站配備UPS電源，為瓦斯傳感器、風速傳感器、風壓傳感器、溫度傳感器、光端機、攝像儀等提供不間斷電源，能夠在地面持續(xù)監(jiān)測井下風機工況。

（6）系統(tǒng)實時顯示各級設備的通訊狀態(tài);

（7）參數(shù)、故障等內(nèi)容在分站和地面主機上液晶顯示，同時都具備數(shù)據(jù)故障記憶保持等功能。

（8）就地自動方式下系統(tǒng)自動運行，在單臺風機故障時自動切換到副風機運行，運行過程中具備故障停車及瓦斯電閉鎖功能。

（9）操作人員在地面監(jiān)控中心通過計算機鍵盤或鼠標，結(jié)合工控PC機屏信息及工業(yè)視頻大屏幕彩顯，在地面集控室實現(xiàn)對局扇風機的控制。

（10）出現(xiàn)設備故障需緊急停機情況時，局扇自動切換啟動備用局扇;平時使用人員可以每天在地面集控計算機上遠程控制風機的雙電源切換，同時監(jiān)控計算機記錄下用戶的每次操作記錄。

（11）報表類型豐富，時報表、周報表、月報表可分別查詢各臺局扇風機的具體運行參數(shù)，并具備打印功能。

4.結(jié)語

對于整個礦井大系統(tǒng)而言，智能局部通風還必須考慮掘進面風量調(diào)節(jié)對整個系統(tǒng)的影響情況，這就需要進行礦井通風阻力測定，確定出礦井通風基礎參數(shù)，從而計算局部通風機風量調(diào)節(jié)時整個礦井通風系統(tǒng)的風量分布情況，通過進行通風系統(tǒng)調(diào)整，使整個礦井通風系統(tǒng)的風量分配符合生產(chǎn)實際的用風需求。

參考文獻

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