礦井自動風門風窗實時監測控制系統

喬石

Real time monitoring and control

system of mine automatic door wind window

摘 要：分別從井上監測控制系統和井下風門、風窗裝置對礦井自動風門風窗實時監測控制系統進行研究。分析了井下百葉式自動風窗，自動控制風門的功能與特點;井上監控系統技術參數以及實現的功能。該系統可以實現礦井通風系統實時監測和控制，準確進行風量調節，保證礦井通風系統安全可靠。

關鍵詞：自動風門;自動風窗;監測控制;風量調節

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

通風時煤礦安全生產中重要的一環，現階段礦井的通風參數、通風網絡中配風量、風速主要是根據礦井實際情況人工操作完成的。但是人工操作會產生一系列問題，例如，風量分配不均且穩定性差，不能實時的根據礦井情況動態調節需風處的風量。隨著國家“智慧礦山”的提出，礦井通風也逐漸智能化。而礦井自動風門風窗實時監測控制系統就是相應“智慧礦山”號召，通過對礦井通風系統的關鍵位置進行實時監測、控制，在地面上實時監測顯示井下監測巷道的風流狀態、準確進行風量調節。

1 系統簡介

礦井自動風門風窗實時監測控制系統總體分為礦井自動風門、自動調節風窗、礦井通風實時監測控制三部分組成。上位機軟件安裝在地面監控機房，實時監測和控制井下自動風門、風窗的運行狀態：自動風門、風窗等風量調控設施作為執行機構安裝在井下主要風量調節地點，用于實現風量精確調控：電控系統通過井下環網和氣路與上位機軟件和自動風門、風窗，即向上位機軟件上傳傳感器和風門風窗的運行狀態和監測數據，同時又向自動風門風窗傳輸上位機軟件的決策命令，迸行風量的遠程精確調控。

2 井下部分

系統井下部分主要包括：百葉式自動風窗，自動控制風門。

2.1 自動百葉式調節風窗裝置

自動百葉式調節風窗安裝于回風巷道內，百葉式自動風窗由多個可調節活動窗扇和行人小門組成。能夠通過上位機軟件遠程發布命令以壓縮空氣為動力，通過窗葉的角度變化完成過風斷面的快速精確調節，同時風窗的狀態信息能夠實時監測。另外還可以利用特制搖把手動調節過風面積。裝置由氣動控制百葉風窗、執行機構、控制系統及傳感器組成，具有以下特點：能夠防止非通風技術人員誤操作，造成風窗面積變化;活動窗扇四周，及行人小門均設置密封條，實現風量的可靠控制;設置U型水柱計和刻度盤實現過風面積和壓差的直觀量示;風窗可配合電控系統及上位機軟件實現風量的遠程精確控制;風量遠程自動調節時間小于10s;攝像機實時監控風門狀態。

2.2 自動控制風門裝置

自動控制風門裝置主要安裝在進回風巷之間的聯絡巷或回風順槽端頭，由前后兩道門體組成。正常通風情況下，兩道風門間具有氣路閉鎖，密封良好，實現進回風之間的有效隔離。一旦礦井發生火災，可以通過上位機軟件，遠程將兩道風門全部打開，將煙流引入回風巷。裝置由氣動控制風門、執行機構、控制系統及傳感器組成。

在電路設計上采用高智能型電腦芯片，電路結構簡單、工作可靠，從而實現多種用途的自動控制。具有遠程監控及上位機控制;485通訊串口可以通過井下以太網與上位機通訊;液晶顯示雙色背光（區分風門開閉狀態），時鐘、各種參數、故障報警;內置無線接收模塊可遠距離遙控開門配有遙控器;并預留溫度、煙霧、粉塵濃度及風速測量接口;風門自動啟閉時間可調并且風門的關閉時間分兩次完成。

2.3 自動單頁式調節風窗

自動單頁式調節風窗主要配合自動控制風門一起使用，用于控制風門的過風量，防止前后兩道鳳門之間風量過小，造成瓦斯積聚。單頁式自動風窗安裝在自動風門上方的兩個矩形通道內，具有以下特點：能夠防止非通風技術人員誤操作，造成風窗面積變化;活動窗扇四周設置密封條，實現風量的可靠控制;設置U型水柱計和刻度盤實現過風面積和壓差的直觀量示;風窗可配合電控系統及上位機軟件實現風量的遠程精確控制;風量遠程自動調節時間小于10s;攝像機實時監控風門狀態。

3 礦井通風實時監測與控制系統

3.1 地面主機

地面使用計算機作為控主機。

3.2 井下電控主機

ZMK127-Z礦用隔爆兼本安型風門控制用電控裝置主控箱主要用于煤礦井下的風門自動化控制、風窗自動化控制、風量智能化調節系統，采用專用CPU作為核心設備，具有較強的適用性、可擴展性、高可靠性和強大的通訊能力。主機內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、執行器、各種設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自動風窗過風面積及風量監測控制;②風門的自動控制及監控;③風壓、溫度、風速風量等實時監測;④采用攝像機遠程監控;⑤風窗可根據設置的過風面積自動調節通風量。

4 礦井通風井上監控軟件系統

礦并通風井上監控系統不僅僅是上位機軟件，同時具有礦井通風網絡實時監測、數據永久存儲管理，通風設施遠程精確控制等功能，具有安全性與可靠性分析等核心功能，以及誤差分析、數據分析、數據管理等輔助功能，為礦并通風系統科學管理提供有效的技術手段。

礦用自動風門風窗監控系統作為礦井通風智能決策與遠程控制系統的子系統，可以單獨使用。井上監控軟件示意圖如圖1示。

5 結論

①介紹礦井自動風門風窗實時監測控制系統，主要包括礦井自動風門、自動調節風窗、礦井通風實時監測控制三部分。并分析了該系統可實現礦井通風系統實時監測和控制，在地面上實時監測顯示井下巷道的風流狀態、遠程控制井下的通風設施，準確進行風量調節，保證了礦井通風系統安全可靠;②分析了該系統井下部門自動百葉式調節風窗裝置、自動控制風門裝置、自動單頁式調節風窗功能及特點;③研究了礦井自動風門風窗實時監測控制系統，并對監測軟件的技術參數以及實現的功能進行了分析。

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