礦井采煤區照明系統節能與安全控制技術研究

魏 星

(山西晉煤集團澤州天安煤業有限公司機電管理部，山西 晉城 048000)

礦井采煤區照明系統節能與安全控制技術研究

魏 星

(山西晉煤集團澤州天安煤業有限公司機電管理部，山西 晉城 048000)

主要分析了礦區照明系統的應用功能，總結了采煤區照明系統節能與安全控制技術，為現代化采煤生產模式建設提供可行性指導。

礦井采煤；照明系統；節能；安全

0 引言

礦井采煤實現了能源供應一體化模式，改變了早期露天采礦作業的諸多不足，推動社會能源供應方式的多樣化發展。我國煤礦工程已經逐步走向“集群化”模式，多個礦井共同組成大型或超大型采煤區，滿足了社會煤炭資源使用需求。另一方面，照明系統是采煤區不可缺少的輔助作業系統，為采煤人員創造了良好的工作環境，保障礦井內部生產持續進行。隨著采煤規模不斷擴大，照明系統承載的工作負荷也在增加，節能降耗是煤炭企業規劃需要考慮的問題。優化礦井內部照明系統是采煤工程建設的基本要求，只有節能、安全、高效，才能促進產業的可持續發展。

1 礦區照明系統功能

為了滿足社會發展對煤炭資源的使用需求，我國采煤生產已從早期露天采礦，逐漸轉向礦井采煤，綜合利用地下煤礦資源是生產趨勢。由于礦井與地表面的垂直距離較大，淺層礦井在500 m深度，深層礦井可達1 000 m以上，設定智能照明系統(圖1)是礦井作業的必要條件。從實際應用情況看，礦井照明功能表現為：改善照明電路中不平衡負荷所帶來的額外功耗，優化井內照明環境以加快生產；降低燈具和線路的工作溫度，延長照明燈具的使用壽命。

圖1 智能照明系統

2 節能型照明系統模塊設計

現有照明系統能夠為井內采煤提供良好的作業環境，尤其在設備、巖層等照明方面，系統體現出多方面的功能價值。隨著采煤規模及數量不斷擴大，照明系統出現了能耗高、故障多、成本高等問題，對煤炭企業經營造成諸多不便，阻礙了煤炭經濟的集約化發展。因此，推廣節能與安全技術是采煤區照明系統升級的必要條件，主要模塊設計包括：

(1) 系統層。用于提供工作電源，源系統時鐘及各種系統的接口如PC、以太網、電話等。電源是礦井采煤的基本條件，無論是采煤設備或燈具照明，都要有穩定的電源為基礎，這是照明系統層的主要工作。系統層可根據礦井照明要求，實時調整工作電源大小，保證電源與設備工作電壓相符合，提高采煤區照明作業水平。

(2) 輸入層。主要功能是將外部控制信號換成網絡上的傳輸信號，具體有開關、紅外接收開關、紅外遙控器、多功能控制板、傳感器。智能化是礦區照明系統改造的趨勢，利用人工智能技術輔助照明調控，減小了值班人員調控照明設備的難度。例如，輸入層采用多功能感應器，由現場控制裝置自行調節照明燈具。

(3) 輸出層。智能系統的輸出單元用于接收來自網絡傳輸的信號，控制相應回路的輸出以實現實時控制。節能與安全控制意味著高效調控，輸出層對礦井照明信號快速感應，及時將數據傳遞給監控中心，第一時間內傳達控制命令。基于節能思想，照明系統輸出層結構相對簡化，由主控制計算機及網絡共同運行，形成相對穩定的信號方案。

3 采煤區照明系統節能與安全控制技術

智能照明系統融合了節能、安全、高效等多種特點，可以滿足礦井采煤區生產的基本要求，進一步優化傳統照明系統功能。新時期煤炭科技水平快速提升，信息科技是照明系統改造的核心支撐，智能照明系統是礦井工程建設的重點。節能與安全控制是利用先進的電磁調壓及電子感應技術，對供電進行實時監控與跟蹤，自動平滑地調節電路的電壓和電流幅度。

(1) 開關調節。用于燈光照明控制時能對電燈進行單個獨立的開、關、調光等功能控制，也能對多個電燈的組合進行分組控制。開關是控制電源電路工作的裝置，設定開關自主化控制是新型照明系統的特點，利用傳感器監測井內照明條件，保證系統功能的穩定性。例如，獨立開關與并行開關的轉換應用，可顯著降低照明系統的電量消耗。

(2) 智能調光。隨意進行個性化的燈光設置；電燈開啟時光線由暗逐漸到亮，關閉時由亮逐漸到暗，直至關閉。國內礦井采煤基本保持著24 h工作狀態，三班制生產對照明燈光要求不一，注重不同時間段照明控制方法是節能的關鍵。智能燈光調節可根據井內光線強度，適當地增強或減弱光度，進而減小照明系統的能耗量。如圖2所示。

(3) 延時控制。考慮到采煤區作業的特殊性，智能照明系統添加了延時控制模塊，可避免照明燈具關閉失效等問題產生的能耗。例如，在延時開關中只需要按一下“延時”鍵，采煤區停止作業后30 s，所有的燈具和電氣設備都會自動關閉。同時，也能有效防范電源未及時關閉帶來的安全隱患，確保井內無人時的安全狀態，防范火災、爆炸事故。

圖2 礦井智能調光

4 結語

總之，節能與安全控制是采煤區照明系統的改造趨勢，采用智能技術可提升照明系統工作效率，減小生產期間的故障率。實踐證明，智能控制可以隨意遙控開關井內任何一路燈；

可手動或遙控實現燈光的隨意調光；可以實現燈光的遠程電話控制開關功能；徹底改變了傳統照明控制系統的功能缺陷。煤炭企業要根據采礦區作業要求，及時更換舊式照明系統，為采煤人員創造更加優越的作業環境。

[1]王鵬鵬，劉振興，鄧潔.基于RS-485總線技術的DALI照明系統的設計[J].照明工程學報，2012(1)

[2]徐云厚，涂亮，李智，等.基于無線網絡控制的智能照明系統[J].物聯網技術，2012(1)

[3]王春燕.基于ZigBee的自動照明系統在智能家居中的應用[J].自動化應用，2011(10)

2014-11-07

魏星(1981—)，男，浙江諸暨人，工程師，研究方向：煤礦機電。