煤矿通风系统中对自动化控制技术的应用

天地（常州）自动化股份有限公司 池电厂

煤矿通风系统的完善性是加强煤矿安全生产的关键手段，将自动化控制技术积极应用到煤矿通风系统中，对煤矿的通风状况进行监管与控制，及时做出相应的调节，可以加强矿井通风的效果，可降低瓦斯爆炸等灾害事故的发生，对灾害的发生也可以做出预警，从而，为煤矿的安全生产提供保障。

一、煤矿通风系统的重要性

我国是产煤大国，也是煤炭消耗大国，煤炭资源的生产和利用在很大程度上直接影响着国民经济的发展。因此，煤炭生产的安全性管理也显得颇为重要。其中，对煤矿安全生产影响最大的因素就是煤矿通风系统的设计。煤炭通风系统是保障矿井工人安全的必要措施，为了使他们在井下能够用正常呼吸，利用通风机为井下矿工输送空气，由于井下有很多浓度较高的有害气体，通风系统还可以稀释这些有害气体，直到这些气体的浓度达到安全值。为了提高矿井工人对井下环境的适应能力，通风系统的另一个功能就是将井下的水蒸气和热量排出来，为矿工提供相对适宜的作业环境。

煤矿通风系统的合理性还可以大大降低瓦斯爆炸事件和火灾等事故的发生，也可以增强矿井的抗震、抗灾性能。每年因为瓦斯爆炸事故所带来的人身伤亡和经济损失是十分重大的，国家制订了一系列保障矿井工人生命安全的条例和措施，对井下空气质量和空气含量的指标都越来越严格，为井下的卫生条件和空气质量的改善也会起到积极作用，改变矿井内的空气成分，增加空气的含氧量，降低二氧化碳的浓度，稀释矿尘和有害气体的浓度，使整个矿井内空气的气压、温度和湿度都发生了改变。努力为矿工提供相对舒适的工作环境，确保井下通风的质量，对矿工自身的身体健康状况也提供了有力的保障。

二、煤矿通风系统中应用自动化控制技术的必要意义

随着技术的不断进步，煤矿通风系统通过自动化控制技术来实现煤矿的安全生产，提高煤矿生产的可靠性和管理水平。构建煤矿通风自动化控制体系，实现自动化监管和无人值班，不仅提高了工作效率，还节约了人力资源。

现阶段我国煤矿通风系统的合理性还不够完善，自动化设备的使用大多比较分散、陈旧，这些因素对煤矿通风系统的安全性、可靠性造成了直接的影响，对故障等的记录不准确、也无法实现对设备的自我诊断，不能对整个通风体系做到监控管理，并作出相应的调节，降低了通风系统的稳定性和安全性。因此，在煤矿通风系统中应用自动化控制技术具有重大的必要意义，利用先进的科学技术，使煤矿通风系统和安全生产管理不断趋于完善，是至关重要的。

三、自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用

（一）自动化控制技术的含义

自动化控制技术通过通信网络，运用计算机，对控制原件和设备进行统一的检测和管理，这些元件都带有通信接口，为实现智能化监测与控制提供了便利。其中，无线传感器的应用最为广泛。

在对井下的工作人员进行定位时，需要根据目标的移动特征来获取有效信息和数据，建立目标移动的实际路线，GPS卫星定位系统的信号还无法对井下工作人员的位置进行追踪，因此，利用无线传感器中的数据编排和数据查询功能来获取定位信息，确定井下人员的移动状态，对他们的活动实行实时监控，有利于控制安全生产管理，对他们做出调度和事故预警。无线传感器中还包括多点定位网络，这样就优化了分布方式，改变了传统的单水平轴线网络的布设方式，进一步适应和满足了地下复杂的地质和开采条件。多水平的跨层网络会加强整个系统的监控性能，使布设方法更加合理化。自动化控制技术中还包含着高精度的算法设计，对系统定位信息进行核算和处理，不需要通过信号源，可以直接进行计算，降低了硬件设施的投入成本，也提高了运行效率。在4m之内，可以避免干扰信号，对井下定位的基本需求没有太大影响。高精度的系统定位算法设计内容主要包括对盲区范围、定位精度等的计算，随着计算方法的不断改进，其适应范围也逐步扩大。

（二）通风系统设计

在整个通风系统设计中，对于风量的调节是关键内容。可以通过设置变频装置，改变通风机的电机转速来调节风量的大小。另一种方法是通过改变百叶窗的角度和风门的角度调节风量。另外，采用定时控制装置，实现对井下通风机的自动控制，加置爆破开关，在爆破后就会自动通风，为保障通风系统的运行提供了可靠保障。通过检测元件，对井下空气的温度变化或者气体浓度的改变，来进项控制工作也是加强通风系统的通风效果的主要途径，但这一技术有待进一步研究和完善，也是未来煤矿通风系统中对自动化控制技术新的发展方向。

（三）煤矿通风系统中对自动化控制技术的应用原理

煤矿通风自动化控制系统要接收和传输不同的信号，对数据进行监控。依靠频分制和时分制来完成多路信号的传输，按照不同频率和不同时序一次传输信号，其中频分制是最普遍的多路信号传输方式，因其电路简单，不容易发生故障。

首先要对井下环境的状况进行深入了解，包括掌握井下气压、空气的温度和湿度，空气中成分的含量以及有毒气体的密度、浓度，这些数据的测量主要是通过传感器来完成，通过光谱法和红外线吸收来测量井下氧气和二氧化碳的浓度，测量风压的时候依靠差压变送器。对这些数据进行测量和分析，才能指导通风系统的运行。煤矿通风系统中对自动化控制技术的应用原理，如图1所示。

图1 煤矿通风系统中对自动化控制技术的应用原理

自动化控制技术应用到煤矿通风系统中，对完善通风系统的运行和加强通风效果起到了关键性的作用，安全生产和提高管理效率提供了保障。

四、结语

煤炭通风系统在整个煤炭生产和管理过程中，占据着重要的地位。通风系统对保障煤炭安全生产和矿井工人的人身安全及健康状况都具有重要的意义。降低了煤炭生产事故的发生概率，尽可能地降低经济损失，带来了很大的社会效益和经济效益。煤矿通风系统中对自动化控制技术的应用，有效地提高了煤炭通风系统的通风质量，便于对通风状况进行整体把握和调度，实现了煤炭通风系统的智能化监控与管理。自动化控制技术操作起来也简单便捷，成为通风系统技术应用中的核心内容，使煤炭通风系统不断得趋于完善。

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