自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中的應用研究

褚振華

摘 ?要：煤炭通風系統(tǒng)在一定程度上保障了煤礦生產(chǎn)的安全性，為了能夠進一步提升煤礦通風系統(tǒng)應用效率，提升煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)水平，在煤炭通風系統(tǒng)中引入自動化控制技術，使其不僅能夠確保礦井的安全性，同時還能夠減輕煤礦工作人員的負擔，降低經(jīng)濟成本的支出。再者，還能夠有效提升煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率，加強各項生產(chǎn)和管理，提升通風系統(tǒng)地使用性能，加強通風系統(tǒng)的自動化建設，改善井內(nèi)空氣質(zhì)量，控制煤礦安全生產(chǎn)方式，以此能夠有效提升煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率，促進企業(yè)經(jīng)濟建設和發(fā)展。

關鍵詞：自動化控制技術;煤礦通風系統(tǒng);研究

煤礦通風工作在一定程度上能夠有效提升煤礦生產(chǎn)的安全性，同時還能夠及時將煤礦生產(chǎn)中產(chǎn)生的有毒物質(zhì)排出，吸收更多的新鮮空氣，使得礦井中的氣體能夠達標。而且傳統(tǒng)通風系統(tǒng)的工作效率比較低，在實際運行過程中還需要人工維護才能夠確保通風系統(tǒng)安全運行。而應用自動化技術不僅能夠?qū)γ旱V系統(tǒng)進行自動化控制，同時還能夠有效提升煤礦企業(yè)生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。

一、煤礦通風系統(tǒng)的重要性

在煤礦通風系統(tǒng)中應用自動化控制技術能夠確保外界空氣引入地下井內(nèi)，同時還能夠有效改善井下空氣質(zhì)量，降低有毒氣體的濃度，避免因瓦斯過高所引發(fā)的爆炸問題。在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中，“安全生產(chǎn)”永遠是第一位，而通風系統(tǒng)則是煤礦企業(yè)生產(chǎn)的安全保障。在煤礦作業(yè)中，通風系統(tǒng)能夠有效排除礦井內(nèi)的毒氣，并通過循環(huán)向礦井內(nèi)注入新鮮空氣，以此能夠讓礦井內(nèi)的工作人員有良好的呼吸環(huán)境。隨著科學技術的進步和發(fā)展，煤礦通風系統(tǒng)采用了自動化控制設備，以此能夠有效降低人工成本的控制，同時還能夠?qū)νL系統(tǒng)的運行進行實時監(jiān)控，使其能夠有效提升煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率和運行效率。煤礦企業(yè)在實際發(fā)展中要緊跟時代發(fā)展的步伐，積極引進先進技術，以此能夠有效提升煤礦通風系統(tǒng)的運行，確保煤礦產(chǎn)業(yè)能夠安全生產(chǎn)。

目前我國煤炭資源的開采方式主要是機械開采，部分開采還需要人工操作。我國是一個人口大國，各項生產(chǎn)中都需要煤炭資源，從而導致煤炭資源的開采率也在不斷地上升，在開采過程中隱藏著各項安全事故問題，其主要原因是由于內(nèi)部通風條件比較差，隨著煤礦開采深度逐漸遞增，有毒有害氣體和高溫的產(chǎn)生地風險越來越大，在一定程度上嚴重影響采礦工作人員的人身安全。而良好的通風系統(tǒng)則是能夠?qū)⒌V井內(nèi)的有毒氣體、水蒸氣以及熱量及時排除，通過各項循環(huán)往內(nèi)部注入新鮮空氣，以此來給煤礦工作人員來營造一個良好的工作環(huán)境。再者，瓦斯爆炸也是大規(guī)模爆炸事故，能夠造成很嚴重的人員傷亡，甚至還會造成礦井堵塞，給營救工作帶來很大的難題。而通風系統(tǒng)能夠?qū)⒌V井內(nèi)的瓦斯氣體及時排除，同時還能夠合理控制礦井中的二氧化碳和氧氣的濃度，降低瓦斯爆炸發(fā)生的概率，這對于礦井安全來說有很大的作用。合理設計煤礦通風系統(tǒng)能夠有效改善礦井內(nèi)的空氣質(zhì)量，同時還能夠有效調(diào)節(jié)礦井溫濕度，以此能夠有效防止出現(xiàn)瓦斯爆炸事件。

二、應用自動化控制技術的意義

在煤礦企業(yè)開采煤礦之前和正在進行作業(yè)時，將自動化控制技術應用通風系統(tǒng)中，能夠有效提升煤礦作業(yè)的生存效率，能夠?qū)崿F(xiàn)人力資源最大化。但是以目前的狀況來說，我國煤礦企業(yè)的很多自動化控制設備出現(xiàn)嚴重的老化、損壞，在一定程度影響通風系統(tǒng)的應用和安全性，在實際應用中無法精準記錄故障因素的數(shù)據(jù)信息，甚至無法檢測或控制通風系統(tǒng)的運行，從而降低了通風系統(tǒng)的安全性和有效性。

三、影響煤礦通風安全的因素

在煤礦作業(yè)中能夠影響煤礦作業(yè)通風安全的因素可分為三部分：其一，自然因素。自然因素主要是指煤層地下的深層結構比較復雜，若是煤礦開采深度越深，那么就會受到環(huán)境因素的影響，有可能會發(fā)生瓦斯爆炸事件，并且還會發(fā)生一定的自然災害事件;其二，人為因素[1]。在煤礦作業(yè)中有部分工作人員因自身素質(zhì)能力比較低，缺乏一定的安全意識，甚至沒有詳細了解煤礦生產(chǎn)知識，在作業(yè)中存在違規(guī)行為或不規(guī)范作業(yè)的現(xiàn)象，從而引發(fā)了煤礦安全事故問題。其三，設備因素。部分煤礦企業(yè)為了能夠快速進入生產(chǎn)狀態(tài)，忽視了對設備的檢查、維護以及維修等，就直接進入工作，導致設備老化，出現(xiàn)一定的安全問題或故障問題;部分煤礦企業(yè)并沒有先進的防塵設備，無法對礦井下的煤塵進行有效處理，從而引發(fā)粉塵爆炸。再者，因礦井監(jiān)控系統(tǒng)級別比較低，在一定程度上無法對礦井進行有效的勘測和檢測，而且各項數(shù)據(jù)信息也缺乏一定的精準性和有效性，這些因素都會影響煤礦通風系統(tǒng)的應用和處理。

四、煤礦通風自動化控制系統(tǒng)功能的概述

（一）系統(tǒng)構成

在煤礦作業(yè)中設置有效地監(jiān)測裝置，使其能夠?qū)γ旱V環(huán)境、溫度以及風度進行全面的檢測，當數(shù)據(jù)信息傳輸之后還能夠?qū)ζ溥M行有效地分析和整理，發(fā)現(xiàn)隱藏的安全隱患，并對其進行有效地處理。通風自動控制系統(tǒng)主要有總控中心、通風系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)三部分，總控中心是在計算機體系下完成對數(shù)據(jù)信息的整理和收集;通風系統(tǒng)則是利用百葉窗、風門或通風電機等裝置來控制風量和環(huán)境溫度;傳輸系統(tǒng)則是承擔信息收發(fā)和實時監(jiān)測，其看似簡單，但卻是非常重要的，若是傳輸信息不及時或傳輸錯誤信息，那么將會影響后續(xù)操作，所以三者必須協(xié)調(diào)統(tǒng)一，缺一不可。

（二）主要功能

其一，控制功能，若是對其進行詳細劃分，包括現(xiàn)場手動、半自動化和自動控制三種，手工控制的對象是外部硬件裝置，啟動、停止或暫停風機，不需要分站控制器介入;半手工操作是在人工現(xiàn)場對主分站實行遠程操控;自動化控制就是根據(jù)事實收集風機運行數(shù)據(jù)的基礎上，為滿足礦井通風需求，對風機進行自主性啟動、停止和暫停操作等。其二，“三遙”功能，其中包括遠程測量風機風速風量、電機速度、環(huán)境溫度以及瓦斯?jié)舛鹊?，同時還能夠采集風機、電機開關、風門等狀態(tài)量，并對其進行遠程操控[2]。其三，顯示數(shù)據(jù)功能，能夠根據(jù)實時顯示檢測數(shù)據(jù)信息對其進行數(shù)據(jù)信息的收集和整理。其四，記憶故障功能，能夠自動記錄系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的時間和異常數(shù)據(jù)信息的功能。其五，報警功能，在實際應用中能夠有效檢測實際數(shù)據(jù)信息，同時還能夠監(jiān)測預設極限值以外的數(shù)據(jù)信息，無論距離多遠都能夠自動收集信息并進行預警，再者，還有打印和查詢的功能。

五、自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中的應用

（一）監(jiān)測、收集和整合數(shù)據(jù)信息

在煤礦通風系統(tǒng)中應用自動化技術，需要大量的數(shù)據(jù)信息作為支持，同時還要確保數(shù)據(jù)信息的有效性。所以，要加強對數(shù)據(jù)信息監(jiān)測設備的管理，通過數(shù)據(jù)信息對其進行全方位的技術處理，以此能夠有效提升通風系統(tǒng)的執(zhí)行處理能力。在實際應用中能夠根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)信息作出有效地調(diào)控處理，同時還能夠?qū)?shù)據(jù)信息依附于傳感器元件當中，以此來加強礦井內(nèi)各個區(qū)域之間的數(shù)據(jù)信息，以此能夠連城一個整體。在實際運行中對數(shù)據(jù)信息的處理也要控制到位，監(jiān)測目的要有一定的針對性和精準性，在數(shù)據(jù)信息采集過程中要重點實時檢測礦井內(nèi)的空氣質(zhì)量和空氣成分，同時還要對風壓、風速以及礦井內(nèi)的溫度進行全面監(jiān)測。在通風系統(tǒng)運行過程中要加強監(jiān)測系統(tǒng)的及時性和有效性，在運行中若是遇到問題一定要及時反饋，并制定相應的解決方案，以此來確保整個通風系統(tǒng)能夠正常運行[3]。

（二）對數(shù)據(jù)信息有效分析及時發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患

在數(shù)據(jù)信息采集過程中能夠?qū)?shù)據(jù)進行圖形轉換，以此能夠更加清晰地看到數(shù)據(jù)中存在的問題。再通過數(shù)據(jù)信息對其進行有效對比，并針對發(fā)現(xiàn)的問題進行有效討論，在煤礦生產(chǎn)中，若風速處于運行較低狀態(tài)，那么礦井內(nèi)的空氣流動性就會逐漸變小，從而造成礦井下溫度不斷上升，從數(shù)據(jù)上升上來看，可以對礦井下的空氣進行實時監(jiān)測，若是溫度超出合理控制范圍內(nèi)，那么就會對其進行及時預警并通知相關工作人員，同時還會采取相應的緊急措施。在該期間，工作人員可以根據(jù)設備的運轉情況對通風系統(tǒng)問題進行推斷，之后再做出相應的處理。

（三）傳感器系統(tǒng)信息傳導

煤炭通風自動化控制應用中能夠根據(jù)每一個部分進行獨立控制，以此來確保整個煤礦作業(yè)正常運行。所以，在部分傳感器信息采集中，要確保通風系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定地運行。傳感器主要是有兩種：其一，顯性傳感器，風量能夠通過傳感器進行監(jiān)測空氣，同時還能夠為通風系統(tǒng)的檢測提供詳細的數(shù)據(jù)信息;其二，隱性傳感器，用于風量調(diào)節(jié)單元，能夠為系統(tǒng)進行一定的輔助性工作，如調(diào)節(jié)風量過程中，傳感器的信息傳導與自動化技術進行結合。在以往的輔助過程中，都是通過人工方式進行通風調(diào)節(jié)，需要一個一個進行操作，在一定程度上消耗了大量的時間和能源，而且很容易造成數(shù)據(jù)誤差或者傳導錯誤的現(xiàn)象，嚴重影響運行水平。而應用自動化技術不僅能夠增強傳感信息的效果，同時還能夠確保系統(tǒng)高效穩(wěn)定地運行，以此來減少傳遞環(huán)節(jié)出現(xiàn)誤差的概率，降低成本經(jīng)濟。

（四）中央控制系統(tǒng)的設計

主要是針對微型計算機技術的應用，在實際應用中需要進一步加強接口型號的匹配，同時還能夠體現(xiàn)其拓展能力，在煤礦通風系統(tǒng)中能夠?qū)Ω黜椆ぷ鞯脑O計提出更精準的設計內(nèi)容。中央控制系統(tǒng)地控制在實際應用中控制效率更快，同時還能夠?qū)Ω黜梼?nèi)容進行精準調(diào)控，有著很強的優(yōu)勢，能夠更好地滿足當前煤礦企業(yè)的建設需求和發(fā)展需求。再者，中央控制系統(tǒng)在實際運行過程中還能夠?qū)崿F(xiàn)對監(jiān)測站的數(shù)據(jù)信息采集，同時還能夠加強信息的對比度，以此能夠?qū)︼L量進行更好的調(diào)節(jié)。在中央控制系統(tǒng)中還增加了監(jiān)控功能和報警功能，能夠?qū)ΡO(jiān)控數(shù)據(jù)信息進行合理應用，同時還能夠加強數(shù)據(jù)信息的整體應用效果。在實際運用中若是發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，那么中央控制系統(tǒng)就會對各個環(huán)節(jié)發(fā)出下達指令，以此能夠?qū)崿F(xiàn)自我調(diào)控。

（五）變頻技術

煤礦通風系統(tǒng)自動化技術應用中，變頻技術在一定程度上打破了傳統(tǒng)技術模式，同時還能夠?qū)﹄姍C轉速進行有效更新，使其能夠形成自動化技術。以往對電機速度調(diào)節(jié)都是通過電磁調(diào)速，在該過程匯總加大內(nèi)部電流傳遞，使其在內(nèi)部磁場中進行調(diào)節(jié)，這樣的方法對能源的消耗相對來說比較大，而且容易造成電機運轉功率浪費的現(xiàn)象。所以，應用變頻技術能夠有效將電流轉換為不同的交流電，還可以通過直電流對其進行不同頻率的直流分享，而且電機在實際轉速過程中不會對頻率變化產(chǎn)生影響，以此能夠更好地實現(xiàn)節(jié)能。在調(diào)節(jié)過程中還會根據(jù)具體數(shù)據(jù)信息作出情況分類。再者，在自動化控制系統(tǒng)中應用變頻技術能夠使其更加精準，確保PLC技術所發(fā)出的指令具有實效性，在電動轉速調(diào)節(jié)中，能夠?qū)︼L量進行精準定位。PLC技術是可編程邏輯控制器，在實際應用中能夠用實現(xiàn)所需要的指令，例如，邏輯運算編輯和順序控制等，它的核心內(nèi)容就是以控制技術為主。隨著經(jīng)濟快速增長，PLC技術也順勢發(fā)展起來，并取得了實質(zhì)性進展，而且無論是在價格、形式還是控制功能都會有一定的變化，所以說在自動化技術中有著非常良好的應用[4]。

（六）查詢和打印數(shù)據(jù)報表

在煤礦通風系統(tǒng)自動化技術處理過程中，能夠根據(jù)不同使其的數(shù)據(jù)信息進行有效處理，還可以在主機上的各個時間和區(qū)域內(nèi)進行信息調(diào)取。若是工作人員想要對出現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息進行分析時，那么可以根據(jù)現(xiàn)有的實際數(shù)據(jù)信息對其進行查看和處理，并將所查詢的報表信息進行打印處理，以此能夠有效提升各項工作效率。

（七）建立故障應答體系

在煤礦通風系統(tǒng)中應用自動化控制技術進行工作，能夠確保其他通風設備安全運行，同時還能夠有著良好的通風效率。其操作原理主要是對中央控制中心所發(fā)出的指令進行開啟通風指令或暫時關閉指令，確保在通風機在停止運行時能夠及時開啟備用通風機，以此能夠減少人工錯誤行為，避免發(fā)生安全事故。再者，煤礦通風自動化控制系統(tǒng)中還有信息監(jiān)控和信息命令。通風系統(tǒng)的多通道信號可分為頻率子系統(tǒng)和時間系統(tǒng)，分頻系統(tǒng)在實際應用中對信號有著很強的傳輸性和安全性，在一定程度上能夠有效減少故障頻率，而且因電路結構相對來說比較簡單，在傳輸系統(tǒng)中載波頻率設備能夠接受或傳輸信號，并且還能夠通過專門的線路信號進行傳輸，并對組建信息進行有效的信號檢測[5]。

六、加強并重視自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中的應用

（一）加大資金投資力度

煤礦企業(yè)在實際發(fā)展中不僅要重視自動化控制技術的應用，同時還要加大資金的投入和使用，要積極引進先進技術和自動化控制設備，加強煤礦自動化控制技術的探索和應用，以此能夠不斷創(chuàng)新發(fā)展。在實際發(fā)展中還要積極轉變發(fā)展觀念，要跟上時代發(fā)展的步伐，不斷創(chuàng)新自動化控制技術，使其能夠確保煤礦通風系統(tǒng)的有效性，提升煤礦企業(yè)的工作效率。

（二）及時轉變發(fā)展觀念

隨著科學技術的進步和發(fā)展，煤礦企業(yè)在實際發(fā)展中要重視自動化控制技術，同時還要加強管理制度，改變以往的人工方式，積極引進先進設備，以此能夠有效提升通風系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，同時還能夠確保采礦作業(yè)能夠順利進行。

（三）加強人才培養(yǎng)技術和培訓工作

煤礦通風系統(tǒng)中的自動化控制技術對專業(yè)技術能力的要求比較高，但是由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境相對來說比較惡劣，條件也比較艱難，很多高校大學生并不愿意從事煤礦行業(yè)的工作，使得專業(yè)人才不斷的流逝，從而導致煤礦技術更新較慢。所以，煤礦企業(yè)在實際發(fā)展中要加強專業(yè)技術人才的引進，提升專業(yè)技術人才的薪資待遇，以此能夠吸引更多專業(yè)技術性人才，更好的提升煤炭通風系統(tǒng)自動化控制技術的應用能力。再者，還要加強企業(yè)內(nèi)部職工的培訓工作，時刻秉承著“安全第一”的原則，對相關技術人員進行有效的培訓，同時還要進一步落實獎懲制度和培訓考核內(nèi)容，以此能夠有效提升職工工作的積極性，在企業(yè)內(nèi)部還能夠培養(yǎng)出更多專業(yè)技術型應用人才。

綜上所述：

在煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程中，煤礦企業(yè)安全性問題是非常重要的，同時也是最關鍵的問題，使其不僅能夠有效提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益，同時還能夠確保安全生產(chǎn)，確保工作人員的生命健康。自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中有著很好地應用效率和管理效率，不僅能夠節(jié)省煤礦企業(yè)管理成本經(jīng)濟，同時還能夠有效提升礦井作業(yè)的安全性，而且這也是時代發(fā)展的必然趨勢，借助先進的科學技術，不斷發(fā)展不斷創(chuàng)新，以此來確保煤礦企業(yè)的開采工作能夠順利進行。同時還要不斷優(yōu)化煤礦企業(yè)的排風系統(tǒng)，對其進行全面的升級，以此能夠推動煤礦企業(yè)的發(fā)展，為煤礦開采工作提供有效的安全和保障，降低安全事故的發(fā)生幾率，降低企業(yè)成本經(jīng)濟，確保煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)，促進煤礦企業(yè)經(jīng)濟建設和發(fā)展。

參考文獻

[1] 秦俊杰.煤礦通風系統(tǒng)中自動化控制技術的應用研究[J].石化技術，2020，27（05）：110-111.

[2] 趙崳.自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)維護中的應用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2019（20）：177+179.

[3] 沈濤.煤礦通風系統(tǒng)中自動化控制技術的探討[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2019，39（11）：253+256.

[4] 侯冠強.自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中的應用研究[J].能源與節(jié)能，2018（02）：87-88+91.

[5] 尹金輝.自動化控制技術在煤礦通風中的合理應用研究[J].能源與節(jié)能，2017（11）：37-38.