自動化控制技術在煤礦通風系統中的運用

摘 要：對于煤礦作業來說，安全始終是重中之重，但在實際生產中安全事故卻時有發生，研究發現這與煤礦通風系統密切相關。對此，本文以煤礦通風的重要性為切入點，就自動化控制技術在其中的應用作了主要分析，希望有助于推廣自動化控制技術，改善煤礦通風狀況。

關鍵詞：自動化控制技術；煤礦通風系統；安全

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.072

煤礦的生產環境向來是復雜多變，稍有不慎便可能埋下安全隱患，這不管是對作業人員還是煤礦企業都是一個大的威脅，特別是通風系統水平的高低，更是在很大程度上影響著安全事故的發生。因此煤礦企業要想長遠發展，就必須引入自動化控制技術，通過實時監控通風狀況，及時扼殺危險苗頭，減少事故和損失。

1 煤礦通風系統概述

眾所周知，煤礦工業在我國國民經濟發展中的地位不可撼動，但是屢禁不止的煤礦事故卻嚴重制約了煤礦的安全生產和企業效益的提高，所以必須加強管理和控制。事實證明，在煤礦開采過程中，不僅會產生大量的有害顆粒和氣體，威脅人員健康甚至誘發癌癥，同時產生的二氧化碳、甲烷、氮等混合氣體還會污染空氣，若瓦斯為空氣含量的5%-16%時則會大大增加爆炸的風險，可見煤礦通風非常重要[1]。

如果在煤礦通風系統中融入自動化控制技術，可在總控中心、通風系統和傳輸系統的協調作用下，加強煤礦風量的高效計算、實時監測和自動化控制，以此為礦井及時輸送新鮮空氣，稀釋有毒氣體，適當提高氧氣含量，保證人員生命安全，同時及時排出水蒸氣和熱量，改善作業環境，減少瓦斯爆炸等事故的發生。因此，在煤礦通風系統中合理運用自動化控制系統，是實現煤礦安全、高效生產的重要途徑。

2 煤礦通風自動化控制系統功能闡述

2.1 煤礦通風自動化控制系統構成

煤礦通風自動化控制系統是指合理的在煤礦作業環境中合理設置監測裝置，使其對環境風量、溫度等進行監測，經數據傳輸后加以整理和分析，以便及時發現安全隱患并進行處理。簡單的說主要包括總控中心、通風系統和傳輸系統三個部分，其中總控中心是在計算機系統的幫助下完成整理和分析系統數據，通風系統是利用風門、百葉窗、通風電機等裝置控制環境溫度和風量情況，傳輸系統主要承擔實時監測和信息收發，看似簡單，但重要性不言而喻，若其傳輸錯誤或者不及時，勢必會影響后續環節和操作，故三者必須協調配合，缺一不可。

2.2 煤礦通風自動化控制系統的主要功能

一是控制功能，若加以細分，則包括現場手動、半自動化和自動控制三種方式，其中手工操控的對象主要是系統外部硬件裝置，啟動、停止或暫停風機，無需分站控制器介入；半手工操控指的是人工現場對主分站實施針對性的遠程操控；自動化控制則是在實時收集風機狀態數據的基礎上，為滿足礦井通風需要，對風機的啟動、停止和暫停進行決定性的自動化控制。二是“三遙”功能，包括遠程測量風機風量風壓、環境溫度、電機速度、瓦斯濃度等參數，遠程采集電機開關、風機、風門等狀態量，以及遠程實施操控命令[2]；三是顯示數據的功能，即實時顯示監測數據和信號數據；四是記憶故障的功能，就是自動記錄系統中的異常數據和故障時間；五是報警功能，若系統所監測的實際數據處于預設極限值之外，不管距離遠近都會自動報警對工作人員作出提醒；此外，還有數據查詢、打印等基本功能。

3 自動化控制系統在煤礦通風系統中的運用

3.1 用于監測、收集和整合數據

首先，根據煤礦現有條件配置適量的攝像裝置和監測設備，綜合使用頻分制和時分制監控方式，對煤礦溫度、風量、風速、風壓、氣體分布等有關參數進行實時監測；然后在傳輸系統的作用下使其呈現在顯示屏中，此時工作人員會利用計算機軟件將該信息轉化為相應的圖形或者曲線，其中曲線有歷史曲線和實時曲線之分；最后根據生動形象的曲線或圖形表示通風系統運行狀態，為發現隱患和解決問題提供有力的數據支持。

3.2 用于分析數據并發現安全隱患

其實在系統數據參數轉為圖形后便很容易發現其中的異常和隱患，并且通過數據對比分析還能在一定程度上找到問題的根源，如當煤礦作業環境中的風速處于較低狀態時，因空氣流通性較差會造成溫度升高，此時結合歷史數據和實時數據便能確定問題所在，若環境溫度值超過合理范圍，系統還會發出警報提示，這就需要工作人員采取有效措施及時處理，快速將其恢復至正常水平。換句話說，就是工作人員可以根據設備裝置正常狀態和異常狀態下的參數變化推測和判斷通風系統的問題出在哪里，然后進行后續的問題確定和處理環節。

3.3 用于信息的日常查詢和打印

煤礦通風自動化控制系統所收集的信息覆蓋范圍廣，時間跨度比較長，數據量很大，在總控中心的作用下可實現信息的共享，包括各類的月度報表、季度報表、年度報表等，方便工作人員隨時查詢，必要時還可以進行打印，通過對通風系統在生產環節的數據分析，發現不足并予以優化和改進，同時，實時查詢和即時打印的功能，還有助于工作效率的提高和勞動成本的節約，進而加強煤礦企業部門之間的溝通效果和協作效率。

3.4 通風自動化控制發展趨勢

雖然自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用成效顯著，但是還存在一定的不足和缺陷，如需風量計算的合理性和精確度，研發全程風量傳感器等[3]。因此需要立足實際情況和發展需要，加大研究和創新力度，尤其是等效優化通風網絡，全面在線感知通風狀態，超前、準確計算礦井用風量，全局優化風量調節等，不斷提高煤礦通風系統的智能化水平，實現準時、低耗、最優通風。

4 結束語

綜上所述，煤礦通風系統與煤礦安全生產關系密切，只有充分自動化控制技術的優勢，才能進一步改善煤礦通風狀況。這就要求煤礦企業根據實際情況努力探索自動化控制技術的融入途徑，通過實時監測系統運行，科學計算風量，發現問題及時解決，不斷提高煤礦通風自動化程度和通風效果。

參考文獻：

[1]李偉.自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用[J].能源與節能，

2019（02）：174-175.

[2]鄧鵬.煤礦通風系統中的自動化控制技術應用[J].科技與創新，

2018（19）：160-161.

[3]王浩.煤礦通風系統中自動化控制技術的探討[J].機械管理開發，2018，33（03）：133-134.

作者簡介：鄭仰倫（1977-），男，山東滕州人，大專，助理工程師，從事煤礦一通三防技術管理工作。