礦井采煤區(qū)照明系統(tǒng)節(jié)能與安全控制技術(shù)研究

魏 星

(山西晉煤集團(tuán)澤州天安煤業(yè)有限公司機(jī)電管理部，山西 晉城 048000)

礦井采煤區(qū)照明系統(tǒng)節(jié)能與安全控制技術(shù)研究

魏 星

(山西晉煤集團(tuán)澤州天安煤業(yè)有限公司機(jī)電管理部，山西 晉城 048000)

主要分析了礦區(qū)照明系統(tǒng)的應(yīng)用功能，總結(jié)了采煤區(qū)照明系統(tǒng)節(jié)能與安全控制技術(shù)，為現(xiàn)代化采煤生產(chǎn)模式建設(shè)提供可行性指導(dǎo)。

礦井采煤；照明系統(tǒng)；節(jié)能；安全

0 引言

礦井采煤實(shí)現(xiàn)了能源供應(yīng)一體化模式，改變了早期露天采礦作業(yè)的諸多不足，推動(dòng)社會(huì)能源供應(yīng)方式的多樣化發(fā)展。我國煤礦工程已經(jīng)逐步走向“集群化”模式，多個(gè)礦井共同組成大型或超大型采煤區(qū)，滿足了社會(huì)煤炭資源使用需求。另一方面，照明系統(tǒng)是采煤區(qū)不可缺少的輔助作業(yè)系統(tǒng)，為采煤人員創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境，保障礦井內(nèi)部生產(chǎn)持續(xù)進(jìn)行。隨著采煤規(guī)模不斷擴(kuò)大，照明系統(tǒng)承載的工作負(fù)荷也在增加，節(jié)能降耗是煤炭企業(yè)規(guī)劃需要考慮的問題。優(yōu)化礦井內(nèi)部照明系統(tǒng)是采煤工程建設(shè)的基本要求，只有節(jié)能、安全、高效，才能促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 礦區(qū)照明系統(tǒng)功能

為了滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)煤炭資源的使用需求，我國采煤生產(chǎn)已從早期露天采礦，逐漸轉(zhuǎn)向礦井采煤，綜合利用地下煤礦資源是生產(chǎn)趨勢(shì)。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(dá)1 000 m以上，設(shè)定智能照明系統(tǒng)(圖1)是礦井作業(yè)的必要條件。從實(shí)際應(yīng)用情況看，礦井照明功能表現(xiàn)為：改善照明電路中不平衡負(fù)荷所帶來的額外功耗，優(yōu)化井內(nèi)照明環(huán)境以加快生產(chǎn)；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(tǒng)

2 節(jié)能型照明系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

現(xiàn)有照明系統(tǒng)能夠?yàn)榫畠?nèi)采煤提供良好的作業(yè)環(huán)境，尤其在設(shè)備、巖層等照明方面，系統(tǒng)體現(xiàn)出多方面的功能價(jià)值。隨著采煤規(guī)模及數(shù)量不斷擴(kuò)大，照明系統(tǒng)出現(xiàn)了能耗高、故障多、成本高等問題，對(duì)煤炭企業(yè)經(jīng)營造成諸多不便，阻礙了煤炭經(jīng)濟(jì)的集約化發(fā)展。因此，推廣節(jié)能與安全技術(shù)是采煤區(qū)照明系統(tǒng)升級(jí)的必要條件，主要模塊設(shè)計(jì)包括：

(1) 系統(tǒng)層。用于提供工作電源，源系統(tǒng)時(shí)鐘及各種系統(tǒng)的接口如PC、以太網(wǎng)、電話等。電源是礦井采煤的基本條件，無論是采煤設(shè)備或燈具照明，都要有穩(wěn)定的電源為基礎(chǔ)，這是照明系統(tǒng)層的主要工作。系統(tǒng)層可根據(jù)礦井照明要求，實(shí)時(shí)調(diào)整工作電源大小，保證電源與設(shè)備工作電壓相符合，提高采煤區(qū)照明作業(yè)水平。

(2) 輸入層。主要功能是將外部控制信號(hào)換成網(wǎng)絡(luò)上的傳輸信號(hào)，具體有開關(guān)、紅外接收開關(guān)、紅外遙控器、多功能控制板、傳感器。智能化是礦區(qū)照明系統(tǒng)改造的趨勢(shì)，利用人工智能技術(shù)輔助照明調(diào)控，減小了值班人員調(diào)控照明設(shè)備的難度。例如，輸入層采用多功能感應(yīng)器，由現(xiàn)場(chǎng)控制裝置自行調(diào)節(jié)照明燈具。

(3) 輸出層。智能系統(tǒng)的輸出單元用于接收來自網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘?hào)，控制相應(yīng)回路的輸出以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。節(jié)能與安全控制意味著高效調(diào)控，輸出層對(duì)礦井照明信號(hào)快速感應(yīng)，及時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給監(jiān)控中心，第一時(shí)間內(nèi)傳達(dá)控制命令。基于節(jié)能思想，照明系統(tǒng)輸出層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)化，由主控制計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)共同運(yùn)行，形成相對(duì)穩(wěn)定的信號(hào)方案。

3 采煤區(qū)照明系統(tǒng)節(jié)能與安全控制技術(shù)

智能照明系統(tǒng)融合了節(jié)能、安全、高效等多種特點(diǎn)，可以滿足礦井采煤區(qū)生產(chǎn)的基本要求，進(jìn)一步優(yōu)化傳統(tǒng)照明系統(tǒng)功能。新時(shí)期煤炭科技水平快速提升，信息科技是照明系統(tǒng)改造的核心支撐，智能照明系統(tǒng)是礦井工程建設(shè)的重點(diǎn)。節(jié)能與安全控制是利用先進(jìn)的電磁調(diào)壓及電子感應(yīng)技術(shù)，對(duì)供電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與跟蹤，自動(dòng)平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度。

(1) 開關(guān)調(diào)節(jié)。用于燈光照明控制時(shí)能對(duì)電燈進(jìn)行單個(gè)獨(dú)立的開、關(guān)、調(diào)光等功能控制，也能對(duì)多個(gè)電燈的組合進(jìn)行分組控制。開關(guān)是控制電源電路工作的裝置，設(shè)定開關(guān)自主化控制是新型照明系統(tǒng)的特點(diǎn)，利用傳感器監(jiān)測(cè)井內(nèi)照明條件，保證系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性。例如，獨(dú)立開關(guān)與并行開關(guān)的轉(zhuǎn)換應(yīng)用，可顯著降低照明系統(tǒng)的電量消耗。

(2) 智能調(diào)光。隨意進(jìn)行個(gè)性化的燈光設(shè)置；電燈開啟時(shí)光線由暗逐漸到亮，關(guān)閉時(shí)由亮逐漸到暗，直至關(guān)閉。國內(nèi)礦井采煤基本保持著24 h工作狀態(tài)，三班制生產(chǎn)對(duì)照明燈光要求不一，注重不同時(shí)間段照明控制方法是節(jié)能的關(guān)鍵。智能燈光調(diào)節(jié)可根據(jù)井內(nèi)光線強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)或減弱光度，進(jìn)而減小照明系統(tǒng)的能耗量。如圖2所示。

(3) 延時(shí)控制。考慮到采煤區(qū)作業(yè)的特殊性，智能照明系統(tǒng)添加了延時(shí)控制模塊，可避免照明燈具關(guān)閉失效等問題產(chǎn)生的能耗。例如，在延時(shí)開關(guān)中只需要按一下“延時(shí)”鍵，采煤區(qū)停止作業(yè)后30 s，所有的燈具和電氣設(shè)備都會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí)，也能有效防范電源未及時(shí)關(guān)閉帶來的安全隱患，確保井內(nèi)無人時(shí)的安全狀態(tài)，防范火災(zāi)、爆炸事故。

圖2 礦井智能調(diào)光

4 結(jié)語

總之，節(jié)能與安全控制是采煤區(qū)照明系統(tǒng)的改造趨勢(shì)，采用智能技術(shù)可提升照明系統(tǒng)工作效率，減小生產(chǎn)期間的故障率。實(shí)踐證明，智能控制可以隨意遙控開關(guān)井內(nèi)任何一路燈；

可手動(dòng)或遙控實(shí)現(xiàn)燈光的隨意調(diào)光；可以實(shí)現(xiàn)燈光的遠(yuǎn)程電話控制開關(guān)功能；徹底改變了傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)的功能缺陷。煤炭企業(yè)要根據(jù)采礦區(qū)作業(yè)要求，及時(shí)更換舊式照明系統(tǒng)，為采煤人員創(chuàng)造更加優(yōu)越的作業(yè)環(huán)境。

[1]王鵬鵬，劉振興，鄧潔.基于RS-485總線技術(shù)的DALI照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].照明工程學(xué)報(bào)，2012(1)

[2]徐云厚，涂亮，李智，等.基于無線網(wǎng)絡(luò)控制的智能照明系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012(1)

[3]王春燕.基于ZigBee的自動(dòng)照明系統(tǒng)在智能家居中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)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(jī)電。