礦井局部通風(fēng)機智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

張碩，李耀，劉運建

（山東能源棗礦集團(tuán)付村煤業(yè)有限公司，山東 濟(jì)寧 277605）

具有“工作面之肺”之稱的局部通風(fēng)機,承擔(dān)著向井下采掘工作面輸送新鮮的空氣、排出粉塵以及渾濁氣流，并確保礦井可以安全生產(chǎn)和保證人身安全的重要責(zé)任。對煤礦井下局部通風(fēng)機的運行狀態(tài)、運行環(huán)境的實時準(zhǔn)確監(jiān)測在煤礦安全生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用。結(jié)合對局部通風(fēng)機的在線參數(shù)監(jiān)測與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的各個監(jiān)測量，有效地對風(fēng)機進(jìn)行啟動、停止、風(fēng)量調(diào)節(jié)，能夠有效地保證對煤礦井下采掘工作面新風(fēng)輸送、瓦斯及其他有害氣體、粉塵的排除，為煤礦安全生產(chǎn)提供有力的保證。

1 系統(tǒng)概述

礦井局部通風(fēng)機智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以連續(xù)在線監(jiān)測礦井局部通風(fēng)機開停狀態(tài)、風(fēng)量、風(fēng)筒狀態(tài)、電壓、電流等參數(shù)，掌控對旋式風(fēng)機的開停、主備風(fēng)機的切換，提供高效且穩(wěn)定的實時性強的數(shù)據(jù)采集、儲存、管制、分析判斷等功能和控制功能。同時，也為用戶提供了充足的圖表、統(tǒng)計和打印信息，及時分明風(fēng)機的運行情況，方便進(jìn)行有效的遠(yuǎn)程控制，為煤礦的安全生產(chǎn)提供保障。系統(tǒng)采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且提供標(biāo)準(zhǔn)OPC 數(shù)據(jù)通訊協(xié)議接口，方便實現(xiàn)和安全監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動，實現(xiàn)礦井的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享。

2 礦井局部通風(fēng)機的智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

礦井局部通風(fēng)機智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由智能風(fēng)機開關(guān)、井下數(shù)據(jù)監(jiān)控分站和環(huán)網(wǎng)、地面組態(tài)軟件等構(gòu)成。局部通風(fēng)機數(shù)據(jù)接入井下環(huán)網(wǎng)，形成單獨的設(shè)備數(shù)字監(jiān)測系統(tǒng)，與礦井通風(fēng)系統(tǒng)互聯(lián)互通，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的，聯(lián)合實現(xiàn)對井下局部通風(fēng)機的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

圖1

礦井局部通風(fēng)機智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)本地控制和遠(yuǎn)程控制之間的自由切換，自動控制通風(fēng)機的啟停及故障自動切換；實時監(jiān)測局部通風(fēng)機運行狀態(tài)，自動采集局部通風(fēng)機的運行參數(shù)；出現(xiàn)異常時，啟動報警和故障保護(hù)功能，避免了人工監(jiān)測可能存在的疏漏；上位機建立友好的人機界面，實施了不同安全等級的密碼保護(hù)，杜絕了非專業(yè)人員誤操作的可能性，達(dá)成了局部通風(fēng)機本地和遠(yuǎn)程控制相聯(lián)合的操控形式；局部通風(fēng)機與風(fēng)速、風(fēng)量監(jiān)測可實現(xiàn)聯(lián)動，通過實時測量工作面迎頭風(fēng)速、風(fēng)量動態(tài)調(diào)整局部通風(fēng)機的工作狀態(tài)，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標(biāo)。

圖2

3 局部通風(fēng)機遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）實現(xiàn)井下多臺局部通風(fēng)機集中監(jiān)控，提高系統(tǒng)的可控性及工作效率。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對井下所有局部通風(fēng)的在線監(jiān)控，當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常時，能夠及時發(fā)現(xiàn)，便于進(jìn)行處理。

（2）當(dāng)出現(xiàn)無計劃停電、停風(fēng)時，能夠快速復(fù)電或啟動風(fēng)機，有效避免瓦斯超限問題。采掘工作面局部通風(fēng)機采用雙風(fēng)機雙電源配置，雙風(fēng)機能實現(xiàn)自動切換，運行比較可靠。然而，在實際工作中，當(dāng)出現(xiàn)無計劃停電造成雙回路停電或風(fēng)機切換不成功時，工作人員需從工作地點趕到局部通風(fēng)機進(jìn)行操作，往往需要較長時間，容易造成工作面停風(fēng)時間長而發(fā)生瓦斯超限事故。該系統(tǒng)應(yīng)用后，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，監(jiān)控中心人員可以通過上位機即時恢復(fù)供電并遠(yuǎn)程啟動局部通風(fēng)機進(jìn)行供風(fēng)，大大提高工作效率的同時保障了供風(fēng)可靠性。

（3）實現(xiàn)對局部通風(fēng)機安裝地點通風(fēng)情況的監(jiān)測，防止因風(fēng)量不足或循環(huán)風(fēng)等情況引起瓦斯積聚現(xiàn)象。該系統(tǒng)在采掘工作面風(fēng)門外與局部通風(fēng)機之間安裝了風(fēng)量、風(fēng)向傳感器，當(dāng)出現(xiàn)局部通風(fēng)風(fēng)量異常、出現(xiàn)微風(fēng)或循環(huán)風(fēng)等情況時，系統(tǒng)自動報警通知地面人員及時處理，避免了事故的發(fā)生。

（4）實現(xiàn)對局部通風(fēng)機主備扇切換試驗等工作的遠(yuǎn)程操作、設(shè)備運行數(shù)據(jù)及時掌握、歷史運行數(shù)據(jù)及曲線的儲存、對比分析等，系統(tǒng)管理更加科學(xué)高效，管控更加有效。

（5）可以接連不斷地監(jiān)管并檢測局部通風(fēng)機的開停狀態(tài)、運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)等。

（6）可以多方面實行局部通風(fēng)機的轉(zhuǎn)換、啟停，具備一鍵復(fù)位、快速送電、主備扇自動切換運行等效用。

（7）能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測風(fēng)量并分析，通過實時風(fēng)量數(shù)據(jù)分析風(fēng)機運行效率，指導(dǎo)生產(chǎn)。

（8）擁有功效龐大、便于操控等特點，可以將風(fēng)機運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)以曲線、圖形畫面、報表、趨勢圖等多種模式輸出，支持打印、信息的WEB 服務(wù)。

（9）局部通風(fēng)機在線監(jiān)測系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控視頻系統(tǒng)，可以接入礦井調(diào)度系統(tǒng)，實行無人值守和井下通風(fēng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4 經(jīng)濟(jì)效益及推廣價值

（1）礦井局部通風(fēng)機智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，充分利用局部通風(fēng)機的通風(fēng)能力，通過實時調(diào)節(jié)單雙機運行，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

（2）礦井局部通風(fēng)機智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，可以直接監(jiān)測到漏風(fēng)、阻力等異常情況，設(shè)法采取降阻措施，減少回風(fēng)阻力，使通風(fēng)系統(tǒng)更加合理化。

（3）礦井局部通風(fēng)機智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，提高通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得用風(fēng)地點的風(fēng)量和風(fēng)流方向保持不變。

（4）風(fēng)機遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用后，技術(shù)人員在地面監(jiān)控室就能實時了解局部通風(fēng)機的運行情況，通過對比風(fēng)機運行的各項參數(shù)，能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的潛在故障并及早排除。此外，還能根據(jù)生產(chǎn)情況，結(jié)合巷道風(fēng)量、風(fēng)壓隨時對風(fēng)機參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，更好地進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，節(jié)約通風(fēng)能耗，降低通風(fēng)成本。

（5）系統(tǒng)具有靈活的可擴(kuò)展特性，井下延伸工程，需要加裝風(fēng)機，系統(tǒng)只需相對應(yīng)的修改程序和參數(shù)，把新增加的風(fēng)機開關(guān)和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)通訊即可，原來的機站不受影響。

（6）該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)簡單，通訊控制系統(tǒng)模塊化，維修操作方便，運行安全可靠。

（7）礦井局部通風(fēng)機智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，可以減少井下看管風(fēng)機人員，由地面人員遠(yuǎn)程操作，井下區(qū)域電工進(jìn)行巡檢，一套局部通風(fēng)機三班可減少崗位人員4 人，4套局部通風(fēng)機可減16 人，按照人均工資10 萬/年，年可節(jié)約人工費用約160 萬元。

5 結(jié)語

礦井局部通風(fēng)機智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，實現(xiàn)了地面對井下局部通風(fēng)機運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和遠(yuǎn)程智能控制?，F(xiàn)場應(yīng)用試驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，有效地提高了生產(chǎn)效率和通風(fēng)安全性，實現(xiàn)了井下局部通風(fēng)機工作的智能化和無人化，具有廣泛的推廣價值。