智能化通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

[摘 要]煤礦安全生產(chǎn)始終是工業(yè)領(lǐng)域中的重中之重，通風(fēng)系統(tǒng)屬于煤礦安全生產(chǎn)的核心組成部分，其運行性能和效率直接關(guān)系到礦工的生命安全和生產(chǎn)的順利進行。傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)通常存在監(jiān)測不準確、調(diào)控不及時等問題，難以滿足新時期下煤礦安全生產(chǎn)的高要求，因此智能化通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用已成為煤礦行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。文章分析了智能化通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用，以期為煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展助力。

[關(guān)鍵詞]智能化；通風(fēng)系統(tǒng)；煤礦生產(chǎn)；安全管理

[中圖分類號]TD724 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2024）12–0054–03

Application of Intelligent Ventilation System in Coal Mine Safety Production

SHI Jingwen，WANG Shuqiang，LU Zhonghua

[Abstract]Coal mine safety production is always the top priority in the industrial field， ventilation system belongs to the core component of coal mine safety production， its operation performance and efficiency are directly related to the life safety of miners and the smooth progress of production. The traditional ventilation system usually has problems such as inaccurate monitoring and timely regulation， which is difficult to meet the high requirements of coal mine safety production in the new era， so the application of intelligent ventilation system has become an inevitable trend of the development of coal mine industry. This paper analyzes the application of intelligent ventilation system in coal mine safety production， in order to help the sustainable development of coal mine enterprises.

[Keywords]intelligence； ventilation system； coal mining production； safety management

1 煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

（1）風(fēng)機及空氣分布系統(tǒng)。風(fēng)機作為煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，主要負責(zé)將新鮮空氣引入礦井并將污濁空氣排出。風(fēng)機的選擇與設(shè)計對于通風(fēng)系統(tǒng)的性能至關(guān)重要，須滿足礦井不同區(qū)域的通風(fēng)需求。空氣分布系統(tǒng)是將風(fēng)機引入的新鮮空氣均勻地分布到井下各角落，借助于合理的風(fēng)道設(shè)計和風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置，確保礦井內(nèi)空氣的流通和更新，為礦工提供了一個安全、健康的工作環(huán)境。

（2）控制單元?？刂茊卧撠?zé)接收傳感器采集的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進行智能分析和決策。控制單元通過PLC技術(shù)實現(xiàn)，具有高度的可靠性和靈活性?；赑LC技術(shù)的支持，控制單元可實時監(jiān)測通風(fēng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)。當系統(tǒng)出現(xiàn)異?；蛲L(fēng)需求發(fā)生變化時，控制單元能迅速作出響應(yīng)，調(diào)整風(fēng)機的運行狀態(tài)，確保通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。

（3）電源與備份系統(tǒng)。電源是煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，通風(fēng)系統(tǒng)通常配備有雙電源或不間斷電源（UPS）作為備份，即使主電源發(fā)生故障，備份電源也能立即接管，保證通風(fēng)系統(tǒng)的持續(xù)運行。此外，電源系統(tǒng)還具備過流、過壓、欠壓等保護功能，以防止電源異常對通風(fēng)系統(tǒng)造成損害，確保智能化通風(fēng)系統(tǒng)能夠在各種復(fù)雜環(huán)境下保持穩(wěn)定運行，為煤礦安全生產(chǎn)提供有力保障。

1.2 基本原理

煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)借助高精度傳感器網(wǎng)絡(luò)，實時采集關(guān)于空氣成分、溫度、濕度、風(fēng)速等關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)通過有線或無線方式傳輸?shù)街醒肟刂茊卧?。采集到的?shù)據(jù)被送入智能分析模塊，通過先進的數(shù)據(jù)挖掘和機器學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)會對歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)進行綜合分析，識別出通風(fēng)系統(tǒng)的運行模式和礦井環(huán)境的變化趨勢。一旦系統(tǒng)做出決策就會自動執(zhí)行調(diào)控操作。借助PLC技術(shù)控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速、風(fēng)門的開度等，以實時調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，快速響應(yīng)礦井內(nèi)的環(huán)境變化，保持空氣質(zhì)量穩(wěn)定。

2 煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 傳感器技術(shù)

（1）在煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)中，高精度、多參數(shù)的傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測礦井內(nèi)的各種環(huán)境參數(shù)，采用先進的傳感技術(shù)和材料，能有效保障數(shù)據(jù)的準確性。多參數(shù)設(shè)計使傳感器可同時監(jiān)測多個指標，提高了系統(tǒng)的綜合監(jiān)測能力。對傳感器布局進行精心設(shè)計，可對礦井內(nèi)各區(qū)域進行有效監(jiān)測，依托于有線或無線方式，傳感器可將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)街醒肟刂茊卧?，為后續(xù)的智能分析與決策提供數(shù)據(jù)支持。

（2）傳感器還應(yīng)確保數(shù)據(jù)的實時性和可靠性。為了實現(xiàn)這一目標，系統(tǒng)采用了先進的通信技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，確保了傳感器與控制單元之間的穩(wěn)定連接和數(shù)據(jù)的高效傳輸。同時，系統(tǒng)還具備數(shù)據(jù)校驗和糾錯能力，可在數(shù)據(jù)傳輸過程中自動檢測并糾正錯誤，確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性，使煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)能夠在各種復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運行。

2.2 智能控制算法

智能控制算法基于PLC技術(shù)的支持，能實時接收傳感器采集的數(shù)據(jù)并進行智能分析決策。煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)中，PLC技術(shù)負責(zé)處理大量的實時數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進行智能分析和判斷。當系統(tǒng)檢測到礦井內(nèi)環(huán)境參數(shù)異?；蛲L(fēng)需求發(fā)生變化時，PLC會立即做出響應(yīng)，調(diào)整風(fēng)機的運行狀態(tài)或風(fēng)門的開度，以確保通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。

2.3 遠程控制與應(yīng)急響應(yīng)

遠程監(jiān)控與操作平臺使得工作人員能夠在遠離礦井的地方實時監(jiān)控通風(fēng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)和礦井內(nèi)的環(huán)境變化，借助可視化的監(jiān)控界面和遠程操作功能，工作人員可對通風(fēng)系統(tǒng)進行遠程調(diào)控和故障診斷。遠程監(jiān)控與操作平臺的應(yīng)用不僅提高了工作效率，還降低了工作人員進入礦井的風(fēng)險。在緊急情況下，工作人員可通過遠程操作平臺迅速調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以應(yīng)對礦井內(nèi)的突發(fā)事件，進而為煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)的安全運行提供了有力保障。

3 智能化通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用效益

3.1 安全效益

（1）煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)借助高精度、多參數(shù)的傳感器實時監(jiān)測礦井內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。一旦井下發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)會立即發(fā)出預(yù)警信號，通知相關(guān)工作人員采取相應(yīng)的安全措施，很大程度上降低了煤礦事故的發(fā)生風(fēng)險，為礦工的生命安全提供了有力保障。

（2）煤礦生產(chǎn)發(fā)生事故，快速響應(yīng)是減少損失的關(guān)鍵。智能化通風(fēng)系統(tǒng)配備了完善的應(yīng)急響應(yīng)機制，當檢測到突發(fā)事件后會第一時間啟動應(yīng)急預(yù)案。同時系統(tǒng)還會通過警報系統(tǒng)通知工作人員迅速撤離，并啟動相應(yīng)的救援措施，進而有效降低煤礦事故的損失，保護礦工生命安全及企業(yè)財產(chǎn)安全。

3.2 生產(chǎn)效率

（1）煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用PLC技術(shù)與智能控制算法能夠?qū)崿F(xiàn)自動化調(diào)控，根據(jù)礦井內(nèi)的實時環(huán)境參數(shù)和通風(fēng)需求自動調(diào)整風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和風(fēng)門的開度，優(yōu)化通風(fēng)效率，不僅提高了通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，還極大地降低了能耗和設(shè)備磨損，延長了設(shè)備的使用壽命。

（2）智能化通風(fēng)系統(tǒng)通過自動化調(diào)控和遠程監(jiān)控與操作平臺，實現(xiàn)了對通風(fēng)系統(tǒng)的無人值守和遠程操控，從而有效減少了人工干預(yù)的頻率和強度，提高了生產(chǎn)的連續(xù)性。同時，可通過遠程監(jiān)控與操作平臺實時掌握通風(fēng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)和礦井內(nèi)的環(huán)境變化，以及時作出調(diào)整和優(yōu)化。

4 建議

4.1 加強技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新

在煤礦智能化通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，加強技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新是確保其持續(xù)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，煤礦企業(yè)應(yīng)積極采取以下措施：①引入更先進的傳感與控制技術(shù)。傳感技術(shù)是智能化通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其精度和穩(wěn)定性直接影響到系統(tǒng)的整體性能，煤礦企業(yè)應(yīng)積極關(guān)注傳感技術(shù)的最新發(fā)展，及時引入更先進、更高精度的傳感器，以提升系統(tǒng)的監(jiān)測能力。同時控制技術(shù)也屬于智能化通風(fēng)系統(tǒng)的核心，企業(yè)要加強研發(fā)或引入更先進的控制算法和技術(shù)，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和調(diào)控精度。②推動智能通風(fēng)系統(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化升級。智能化通風(fēng)系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其性能的提升需要不斷的優(yōu)化和升級。煤礦企業(yè)要建立專門的技術(shù)團隊，負責(zé)系統(tǒng)的日常維護、性能監(jiān)測和優(yōu)化升級工作，通過定期分析系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)潛在的問題和瓶頸，并針對性地進行優(yōu)化和升級，以確保系統(tǒng)始終保持在最佳狀態(tài)。此外，企業(yè)還應(yīng)主動和科研機構(gòu)、高校合作，共同推動智能化通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。

4.2 提升應(yīng)用推廣力度

（1）加強政策引導(dǎo)與資金支持。政策的引導(dǎo)和支持對于智能化通風(fēng)系統(tǒng)的推廣至關(guān)重要，政府應(yīng)出臺相關(guān)政策，鼓勵煤礦企業(yè)采用智能化通風(fēng)系統(tǒng)并為其提供一定程度的資金支持。例如，可設(shè)立專項資金，對采用智能化通風(fēng)系統(tǒng)的煤礦企業(yè)進行獎勵或補貼，降低其初期投入成本。同時，政府還可提供稅收減免等優(yōu)惠政策，進一步激發(fā)煤礦企業(yè)應(yīng)用智能化通風(fēng)系統(tǒng)的積極性。

（2）開展示范項目，推廣成功經(jīng)驗。示范項目的開展對于推廣智能化通風(fēng)系統(tǒng)具有重要意義，建議政府主管部門或行業(yè)協(xié)會選擇一些具有代表性的煤礦企業(yè)，與其合作開展智能化通風(fēng)系統(tǒng)的示范項目。通過項目的實施，展示智能化通風(fēng)系統(tǒng)在提高煤礦安全生產(chǎn)水平、降低事故風(fēng)險等方面的顯著成效，及時總結(jié)和推廣這些成功經(jīng)驗，為其他煤礦企業(yè)提供可借鑒的范例和參考。

（3）通過舉辦研討會、交流會等形式，促進煤礦企業(yè)之間的交流與合作，共同推動智能化通風(fēng)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。

4.3 重視專業(yè)人才培養(yǎng)

（1）提升礦工對智能通風(fēng)系統(tǒng)的重視程度與操作能力。礦上的作業(yè)人員對智能化通風(fēng)系統(tǒng)的使用熟悉度直接影響到系統(tǒng)的運行效果，因此煤礦企業(yè)應(yīng)定期組織培訓(xùn)活動，向礦工普及智能化通風(fēng)系統(tǒng)的基本原理、功能特點及操作方法，提升其對系統(tǒng)的認知水平。同時通過實操演練、案例分析等方式，增強礦工對系統(tǒng)的操作能力，使其能夠熟練掌握系統(tǒng)的各項功能，確保在日常工作中能夠正確、有效地使用系統(tǒng)。

（2）培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)研發(fā)與維護團隊。智能化通風(fēng)系統(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化和升級離不開專業(yè)的技術(shù)研發(fā)與維護團隊，煤礦企業(yè)應(yīng)注重引進和培養(yǎng)相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人才，組建一支具備較強研發(fā)能力和維護經(jīng)驗的技術(shù)團隊。同時建立健全激勵機制，從而吸引更多優(yōu)秀人才投身于智能化通風(fēng)系統(tǒng)的研發(fā)與維護工作中，積極加強與高校、科研機構(gòu)的合作與交流，共同推動智能化通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展。

5 結(jié)束語

新時代背景下，智能化通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用具有非常突出的優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展前景。智能化通風(fēng)系統(tǒng)依托于實時監(jiān)測和智能調(diào)控有效提升了煤礦的安全生產(chǎn)水平，降低了事故風(fēng)險，并提高了生產(chǎn)效率，同時，其的應(yīng)用也帶來了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。在實踐工作中，應(yīng)進一步加強技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，提升應(yīng)用推廣力度，積極做好專業(yè)人才培養(yǎng)，確保智能化通風(fēng)系統(tǒng)能夠持續(xù)高效地在煤礦安全生產(chǎn)作業(yè)中發(fā)揮作用，為煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。

參考文獻

[1] 魏向陽，譚曉林.礦井通風(fēng)技術(shù)在煤礦安全中的應(yīng)用分析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2023（24）：106-108.

[2] 張倩，王翀，楊澤，等.煤礦智能安全管控系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].中國煤炭，2023，49（12）：78-84.

[3] 王越，王斌，孫劉詠，等.建莊煤礦智能通風(fēng)系統(tǒng)研究與優(yōu)化[J].山西煤炭，2023，43（4）：20-27.

[4] 鄧健，李亞軍，董浩民，等.煤礦智能局部通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用研究[J].礦業(yè)裝備，202（12）：176-178.