自動化技術在礦井通風系統中的應用

郭俊

摘 要：在煤礦中，從礦井開掘到生產過程中，通風系統的建設對礦井的開采和生產過程安全性的起著至關重要的作用，煤礦通風系統是否安全可靠，直接關系到煤礦能否安全、高效運轉。現將自動化技術應用于礦井通風系統之中，可以對煤礦礦井的通風情況進行實時的監測和控制，這樣做不僅可以降低煤礦開采和生產過程中用于通風方面的成本，提高通風系統對環境的適應性，還可以在發生故障時，對礦井的通風情況進行及時準確的調節，降低故障危害，提高煤礦資源在開采和生產過程中的安全性。

關鍵詞：礦井通風;自動化;應用

0 引言

礦井的通風系統是保證礦井生產安全的重要系統，將礦井的通風系統與自動化技術相結合，不但會提升礦井通風效果，而且還會實現礦井通風系統自動化、無人化的運轉，甚至會提高礦井的生產效率和安全系數。本文首先闡述礦井通風系統的在礦井中的作用;然后探討了自動化通風系統，再其次討論了礦井自動化通風系統在煤礦中的應用，最后對全文進行簡單的總結。

1 通風系統在礦井中的作用

礦井通風系統，是礦井通風方式、通風方法和通風網絡的總稱，是煤礦六大系統之一。在煤礦中，對礦井的通風系統進行設計時，需要考慮眾多的因素，因為它不但會對煤炭開采的效率產生極大的影響，而且會具有保障煤礦礦井工人人身安全的重要作用。另外，在當前科技條件下，眾多煤礦的把通風系統進行了升級，他們增設環保裝置，該裝置可以將礦井下方的熱量和水蒸氣以及有害氣體排到井外，并在井外進行處理，這一措施改善了礦井的環境，為礦井的工作人員提供一個良好的工作環境。因此，礦井的通風系統在煤礦中起著舉足輕重的作用。

2 礦井自動化通風系統的介紹

礦井自動化通風系統包括傳感器系統、中央控制系統以及通風系統，本節將從這三個方面進行闡述。

2.1 自動化控制技術的原理

2.1.1 TCP/IP協議的原理

TCP/IP是基于TCP和IP這兩個最初的協議之上的不同的通信協議的大的集合。TCP是傳輸控制協議，它是用于從應用程序到網絡的數據傳輸控制，負責在數據傳送之前將它們分割為IP包，然后在它們到達的時候將它們重組。IP是網際協議，它用于計算機之間的通信，負責在因特網上發送和接收數據包。而通風自動化系統正是利用TCP/IP協議各自的特點，優化礦井的通風系統。

2.1.2 傳感器系統的原理

傳感器系統主要是由“風壓傳感器”、“風量傳感器”、“測溫傳感器”、“氣體組分傳感器”以及“風壓風量控制傳感器等幾大傳感器共同組成。在傳感器系統中，傳感信號的傳感過程通常有頻分制系統和時分制系統、碼分制系統以及復用復合等。該系統中控制風量的大小是通過地面的控制臺來改變風門的角度的大小，從而達到控制風量的目的。

2.1.3 通風系統的原理

通風系統為自動化通風系統的核心系統，它控制礦井中的風量以及風速是通過通風系統中的變頻器，改變通風機中的電動機轉子的轉速，達到減小或者增大風量以及轉速的目的。這是一種不需要利用人力資源，自動進行調節的方式。在當今世界中，有的國家甚至利用傳感器對礦井的環境進行感知，以感知的數據作為參考，來改變電動機轉子的速度，達到自動調節的目的。

2.1.4 中央控制系統的原理

礦井的中央控制系統是礦井自動化通風系統中的指揮官，它起著對通風數據進行收集和整理的作用。該系統通過一臺計算速率較快的微型計算機，根據搜集和整理所得到的通風數據，進行計算，從而得出通風機的轉速以及礦井所要求的風量。礦井自動化通風系統中微型計算機有較多的接口，從而該系統具有較強的擴展能力，可以不斷的提高和優化系統的精度和反應的靈敏度。此外，該系統不僅具有控制風壓風量以及風速的功能，還具有檢測功能和報警功能。

2.2 系統工作原理

該系統根據煤礦生產和管理環境極其惡劣的現狀，礦井自動化通風系統分別利用了分層和分散以及冗余的設計方法，根據通風系統的要求，得出系統所需要的硬件配置以及系統總體結構框架。并且利用了多機備用技術、光纖光柵傳感技術、以及以太環形網絡等先進技術來提高通風自動化系統的穩定性，再根據VC++與組態軟件，以此來設計出煤礦自動化通風系統的主分站軟件，提升煤礦通風的穩定性和安全性，造福于整個礦井安全系統。

2.3 自動化通風系統的主要功能

礦井的自動化通風系統具有手動操控功能、半自動操控功能、自控功能、三遙功能、自動報警功能、故障記憶功能等。其中，手動操控功能是指將系統中的分站控制器暫停，利用礦井的相關技術人員，完全通過手動操作人工控制系統的各種硬件，實現礦井中風機以及其他設備的工作和停止;半自動操控功能，是指利用人工現場中的操控遠程系統的主分站，根據需，有選擇的對通風機進行啟動、暫停和停止;自控功能，是指利用礦井自動化通風系統中的傳感器系統對現場的通風機各種相關數據進行采集，根據采集狀態進分站的布置，以此來對實現風機的自動化啟動、暫停、停止;“三遙”功能，即遙測功能和遙信功能以及遙控功能。遙測功能主要是指利用傳感器系統對通風機的風速，風壓，風量等相關數據以及電動機的溫度，速度，電壓和瓦斯濃度等進行長距離或者短距離的測量，最終傳遞給主機進行整理和分析。遙信功能是通過收集通風機，電動機，風門，風橋等設備的現場狀態量，并把這些數據傳遞給主機進行處理。遙控功能是通過主機進行遠距離設備的操縱和控制。自動警報功能是指當礦井自動化通風系統的相關數據的實測值超過預設值，系統將會發生警報，給予礦井生產技術人員重要的提示;故障記憶功能是指當礦井通風設備發生故障時，會自動記憶并傳輸相關數據至主機，為以后的礦井生產提供有價值的參考。

2.4 自動化通風系統的運行方式

自動化通風系統的運行方式分為遠程控制方式，自動控制方式，進程控制方式。其中，遠程控制，對通風設備進行方式是指在遠距離的情況下，對通風設備進行操作和控制，但由于距離的限制，傳輸線路易受到影響。自動控制方式從本質說，是一種引用hec技術下的遠程控制。這種當時由于引用hec技術，所以，它是一種在無人操作情況下進行的一種遠程控制，它具有方便，快捷的優點和優勢。近距離控制方式，也叫就地控制方式，實際上就是在現場對通風設備設施進行操作，這種方式具有良好的靈敏性和可靠性，是所有方式中最為穩定的。

3 自動化通風系統在煤礦生產中的應用

山西某煤礦當使用傳統的通風系統時，有過多次由于通風系統故障而產生的經濟損失。在使用自動化技術優化之后，在很大程度上縮減了通風系統所產生的費用;同時，使設備故障率有所降低，使其能夠安全運轉;改善了勞動條件，降低了勞動強度，使勞動生產率有所提升;使產品質量得到保障，精煤產率明顯增加。這樣大大提高了煤礦的效益，成為自動化通風系統的受益者。

4 結論

為了減少礦井的事故率，提高工人以及相關技術人員的安全系數，我們必須采取相應的措施提高通風系統的穩定性和準確性。因此，礦井自動化通風系統是煤礦發展的大潮流。我們應該加強技術研究，使得礦井自動化通風系統趨于完善。

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