喬石

Real time monitoring and control

system of mine automatic door wind window

摘 要：分別從井上監(jiān)測控制系統(tǒng)和井下風(fēng)門、風(fēng)窗裝置對礦井自動風(fēng)門風(fēng)窗實(shí)時監(jiān)測控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。分析了井下百葉式自動風(fēng)窗，自動控制風(fēng)門的功能與特點(diǎn);井上監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)的功能。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測和控制，準(zhǔn)確進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠。

關(guān)鍵詞：自動風(fēng)門;自動風(fēng)窗;監(jiān)測控制;風(fēng)量調(diào)節(jié)

Abstract：The real-time monitoring and control system of mine automatic air doors and windows is studied from the monitoring and control system on the well and the device of underground air doors and windows. This paper analyzes the functions and characteristics of underground shutter automatic air window and automatic air door， and the technical parameters and functions of monitoring system on well. The system can realize real-time monitoring and control of mine ventilation system， accurately adjust the air volume， and ensure the safety and reliability of mine ventilation system.

Keywords：automatic air door;automatic wind window;monitoring and control;air volume regulation

通風(fēng)時煤礦安全生產(chǎn)中重要的一環(huán)，現(xiàn)階段礦井的通風(fēng)參數(shù)、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中配風(fēng)量、風(fēng)速主要是根據(jù)礦井實(shí)際情況人工操作完成的。但是人工操作會產(chǎn)生一系列問題，例如，風(fēng)量分配不均且穩(wěn)定性差，不能實(shí)時的根據(jù)礦井情況動態(tài)調(diào)節(jié)需風(fēng)處的風(fēng)量。隨著國家“智慧礦山”的提出，礦井通風(fēng)也逐漸智能化。而礦井自動風(fēng)門風(fēng)窗實(shí)時監(jiān)測控制系統(tǒng)就是相應(yīng)“智慧礦山”號召，通過對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)鍵位置進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、控制，在地面上實(shí)時監(jiān)測顯示井下監(jiān)測巷道的風(fēng)流狀態(tài)、準(zhǔn)確進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。

1 系統(tǒng)簡介

礦井自動風(fēng)門風(fēng)窗實(shí)時監(jiān)測控制系統(tǒng)總體分為礦井自動風(fēng)門、自動調(diào)節(jié)風(fēng)窗、礦井通風(fēng)實(shí)時監(jiān)測控制三部分組成。上位機(jī)軟件安裝在地面監(jiān)控機(jī)房，實(shí)時監(jiān)測和控制井下自動風(fēng)門、風(fēng)窗的運(yùn)行狀態(tài)：自動風(fēng)門、風(fēng)窗等風(fēng)量調(diào)控設(shè)施作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在井下主要風(fēng)量調(diào)節(jié)地點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)風(fēng)量精確調(diào)控：電控系統(tǒng)通過井下環(huán)網(wǎng)和氣路與上位機(jī)軟件和自動風(fēng)門、風(fēng)窗，即向上位機(jī)軟件上傳傳感器和風(fēng)門風(fēng)窗的運(yùn)行狀態(tài)和監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時又向自動風(fēng)門風(fēng)窗傳輸上位機(jī)軟件的決策命令，迸行風(fēng)量的遠(yuǎn)程精確調(diào)控。

2 井下部分

系統(tǒng)井下部分主要包括：百葉式自動風(fēng)窗，自動控制風(fēng)門。

2.1 自動百葉式調(diào)節(jié)風(fēng)窗裝置

自動百葉式調(diào)節(jié)風(fēng)窗安裝于回風(fēng)巷道內(nèi)，百葉式自動風(fēng)窗由多個可調(diào)節(jié)活動窗扇和行人小門組成。能夠通過上位機(jī)軟件遠(yuǎn)程發(fā)布命令以壓縮空氣為動力，通過窗葉的角度變化完成過風(fēng)斷面的快速精確調(diào)節(jié)，同時風(fēng)窗的狀態(tài)信息能夠?qū)崟r監(jiān)測。另外還可以利用特制搖把手動調(diào)節(jié)過風(fēng)面積。裝置由氣動控制百葉風(fēng)窗、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)及傳感器組成，具有以下特點(diǎn)：能夠防止非通風(fēng)技術(shù)人員誤操作，造成風(fēng)窗面積變化;活動窗扇四周，及行人小門均設(shè)置密封條，實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的可靠控制;設(shè)置U型水柱計(jì)和刻度盤實(shí)現(xiàn)過風(fēng)面積和壓差的直觀量示;風(fēng)窗可配合電控系統(tǒng)及上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的遠(yuǎn)程精確控制;風(fēng)量遠(yuǎn)程自動調(diào)節(jié)時間小于10s;攝像機(jī)實(shí)時監(jiān)控風(fēng)門狀態(tài)。

2.2 自動控制風(fēng)門裝置

自動控制風(fēng)門裝置主要安裝在進(jìn)回風(fēng)巷之間的聯(lián)絡(luò)巷或回風(fēng)順槽端頭，由前后兩道門體組成。正常通風(fēng)情況下，兩道風(fēng)門間具有氣路閉鎖，密封良好，實(shí)現(xiàn)進(jìn)回風(fēng)之間的有效隔離。一旦礦井發(fā)生火災(zāi)，可以通過上位機(jī)軟件，遠(yuǎn)程將兩道風(fēng)門全部打開，將煙流引入回風(fēng)巷。裝置由氣動控制風(fēng)門、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)及傳感器組成。

在電路設(shè)計(jì)上采用高智能型電腦芯片，電路結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，從而實(shí)現(xiàn)多種用途的自動控制。具有遠(yuǎn)程監(jiān)控及上位機(jī)控制;485通訊串口可以通過井下以太網(wǎng)與上位機(jī)通訊;液晶顯示雙色背光（區(qū)分風(fēng)門開閉狀態(tài)），時鐘、各種參數(shù)、故障報警;內(nèi)置無線接收模塊可遠(yuǎn)距離遙控開門配有遙控器;并預(yù)留溫度、煙霧、粉塵濃度及風(fēng)速測量接口;風(fēng)門自動啟閉時間可調(diào)并且風(fēng)門的關(guān)閉時間分兩次完成。

2.3 自動單頁式調(diào)節(jié)風(fēng)窗

自動單頁式調(diào)節(jié)風(fēng)窗主要配合自動控制風(fēng)門一起使用，用于控制風(fēng)門的過風(fēng)量，防止前后兩道鳳門之間風(fēng)量過小，造成瓦斯積聚。單頁式自動風(fēng)窗安裝在自動風(fēng)門上方的兩個矩形通道內(nèi)，具有以下特點(diǎn)：能夠防止非通風(fēng)技術(shù)人員誤操作，造成風(fēng)窗面積變化;活動窗扇四周設(shè)置密封條，實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的可靠控制;設(shè)置U型水柱計(jì)和刻度盤實(shí)現(xiàn)過風(fēng)面積和壓差的直觀量示;風(fēng)窗可配合電控系統(tǒng)及上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的遠(yuǎn)程精確控制;風(fēng)量遠(yuǎn)程自動調(diào)節(jié)時間小于10s;攝像機(jī)實(shí)時監(jiān)控風(fēng)門狀態(tài)。

3 礦井通風(fēng)實(shí)時監(jiān)測與控制系統(tǒng)

3.1 地面主機(jī)

地面使用計(jì)算機(jī)作為控主機(jī)。

3.2 井下電控主機(jī)

ZMK127-Z礦用隔爆兼本安型風(fēng)門控制用電控裝置主控箱主要用于煤礦井下的風(fēng)門自動化控制、風(fēng)窗自動化控制、風(fēng)量智能化調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用專用CPU作為核心設(shè)備，具有較強(qiáng)的適用性、可擴(kuò)展性、高可靠性和強(qiáng)大的通訊能力。主機(jī)內(nèi)部的輸入和輸出信號之間有可靠的隔離措施，從而確保與各種類型傳感器、執(zhí)行器、各種設(shè)備電控回路的連接和匹配之間更加靈活、通用。

3.3 主要功能

①自動風(fēng)窗過風(fēng)面積及風(fēng)量監(jiān)測控制;②風(fēng)門的自動控制及監(jiān)控;③風(fēng)壓、溫度、風(fēng)速風(fēng)量等實(shí)時監(jiān)測;④采用攝像機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控;⑤風(fēng)窗可根據(jù)設(shè)置的過風(fēng)面積自動調(diào)節(jié)通風(fēng)量。

4 礦井通風(fēng)井上監(jiān)控軟件系統(tǒng)

礦并通風(fēng)井上監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅是上位機(jī)軟件，同時具有礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時監(jiān)測、數(shù)據(jù)永久存儲管理，通風(fēng)設(shè)施遠(yuǎn)程精確控制等功能，具有安全性與可靠性分析等核心功能，以及誤差分析、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理等輔助功能，為礦并通風(fēng)系統(tǒng)科學(xué)管理提供有效的技術(shù)手段。

礦用自動風(fēng)門風(fēng)窗監(jiān)控系統(tǒng)作為礦井通風(fēng)智能決策與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，可以單獨(dú)使用。井上監(jiān)控軟件示意圖如圖1示。

5 結(jié)論

①介紹礦井自動風(fēng)門風(fēng)窗實(shí)時監(jiān)測控制系統(tǒng)，主要包括礦井自動風(fēng)門、自動調(diào)節(jié)風(fēng)窗、礦井通風(fēng)實(shí)時監(jiān)測控制三部分。并分析了該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測和控制，在地面上實(shí)時監(jiān)測顯示井下巷道的風(fēng)流狀態(tài)、遠(yuǎn)程控制井下的通風(fēng)設(shè)施，準(zhǔn)確進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，保證了礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠;②分析了該系統(tǒng)井下部門自動百葉式調(diào)節(jié)風(fēng)窗裝置、自動控制風(fēng)門裝置、自動單頁式調(diào)節(jié)風(fēng)窗功能及特點(diǎn);③研究了礦井自動風(fēng)門風(fēng)窗實(shí)時監(jiān)測控制系統(tǒng)，并對監(jiān)測軟件的技術(shù)參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉志忠，聶立新，劉建慧.礦井自動風(fēng)門智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].礦山機(jī)械，2012，40（08）：24-27.

[2]趙翱東，陳偉佳，陸榮.基于智能PID控制的煤礦通風(fēng)機(jī)通風(fēng)量調(diào)節(jié)研究[J].煤礦機(jī)械，2012，33（12）：69-71.

[3]吳海衛(wèi)，張宜明，吳征艷，蔣曙光，王蘭云，王杰.礦用自動風(fēng)門技術(shù)的發(fā)展及其分析比較[J].工礦自動化，2010， 36（01）：61-65.

[4]楊杰，趙連剛，全芳.煤礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及智能通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工礦自動化，2015，41（11）：74-77.