自动化技术在矿井通风系统中的应用

郭俊

摘 要：在煤矿中，从矿井开掘到生产过程中，通风系统的建设对矿井的开采和生产过程安全性的起着至关重要的作用，煤矿通风系统是否安全可靠，直接关系到煤礦能否安全、高效运转。现将自动化技术应用于矿井通风系统之中，可以对煤矿矿井的通风情况进行实时的监测和控制，这样做不仅可以降低煤矿开采和生产过程中用于通风方面的成本，提高通风系统对环境的适应性，还可以在发生故障时，对矿井的通风情况进行及时准确的调节，降低故障危害，提高煤矿资源在开采和生产过程中的安全性。

关键词：矿井通风;自动化;应用

0 引言

矿井的通风系统是保证矿井生产安全的重要系统，将矿井的通风系统与自动化技术相结合，不但会提升矿井通风效果，而且还会实现矿井通风系统自动化、无人化的运转，甚至会提高矿井的生产效率和安全系数。本文首先阐述矿井通风系统的在矿井中的作用;然后探讨了自动化通风系统，再其次讨论了矿井自动化通风系统在煤矿中的应用，最后对全文进行简单的总结。

1 通风系统在矿井中的作用

矿井通风系统，是矿井通风方式、通风方法和通风网络的总称，是煤矿六大系统之一。在煤矿中，对矿井的通风系统进行设计时，需要考虑众多的因素，因为它不但会对煤炭开采的效率产生极大的影响，而且会具有保障煤矿矿井工人人身安全的重要作用。另外，在当前科技条件下，众多煤矿的把通风系统进行了升级，他们增设环保装置，该装置可以将矿井下方的热量和水蒸气以及有害气体排到井外，并在井外进行处理，这一措施改善了矿井的环境，为矿井的工作人员提供一个良好的工作环境。因此，矿井的通风系统在煤矿中起着举足轻重的作用。

2 矿井自动化通风系统的介绍

矿井自动化通风系统包括传感器系统、中央控制系统以及通风系统，本节将从这三个方面进行阐述。

2.1 自动化控制技术的原理

2.1.1 TCP/IP协议的原理

TCP/IP是基于TCP和IP这两个最初的协议之上的不同的通信协议的大的集合。TCP是传输控制协议，它是用于从应用程序到网络的数据传输控制，负责在数据传送之前将它们分割为IP包，然后在它们到达的时候将它们重组。IP是网际协议，它用于计算机之间的通信，负责在因特网上发送和接收数据包。而通风自动化系统正是利用TCP/IP协议各自的特点，优化矿井的通风系统。

2.1.2 传感器系统的原理

传感器系统主要是由“风压传感器”、“风量传感器”、“测温传感器”、“气体组分传感器”以及“风压风量控制传感器等几大传感器共同组成。在传感器系统中，传感信号的传感过程通常有频分制系统和时分制系统、码分制系统以及复用复合等。该系统中控制风量的大小是通过地面的控制台来改变风门的角度的大小，从而达到控制风量的目的。

2.1.3 通风系统的原理

通风系统为自动化通风系统的核心系统，它控制矿井中的风量以及风速是通过通风系统中的变频器，改变通风机中的电动机转子的转速，达到减小或者增大风量以及转速的目的。这是一种不需要利用人力资源，自动进行调节的方式。在当今世界中，有的国家甚至利用传感器对矿井的环境进行感知，以感知的数据作为参考，来改变电动机转子的速度，达到自动调节的目的。

2.1.4 中央控制系统的原理

矿井的中央控制系统是矿井自动化通风系统中的指挥官，它起着对通风数据进行收集和整理的作用。该系统通过一台计算速率较快的微型计算机，根据搜集和整理所得到的通风数据，进行计算，从而得出通风机的转速以及矿井所要求的风量。矿井自动化通风系统中微型计算机有较多的接口，从而该系统具有较强的扩展能力，可以不断的提高和优化系统的精度和反应的灵敏度。此外，该系统不仅具有控制风压风量以及风速的功能，还具有检测功能和报警功能。

2.2 系统工作原理

该系统根据煤矿生产和管理环境极其恶劣的现状，矿井自动化通风系统分别利用了分层和分散以及冗余的设计方法，根据通风系统的要求，得出系统所需要的硬件配置以及系统总体结构框架。并且利用了多机备用技术、光纤光栅传感技术、以及以太环形网络等先进技术来提高通风自动化系统的稳定性，再根据VC++与组态软件，以此来设计出煤矿自动化通风系统的主分站软件，提升煤矿通风的稳定性和安全性，造福于整个矿井安全系统。

2.3 自动化通风系统的主要功能

矿井的自动化通风系统具有手动操控功能、半自动操控功能、自控功能、三遥功能、自动报警功能、故障记忆功能等。其中，手动操控功能是指将系统中的分站控制器暂停，利用矿井的相关技术人员，完全通过手动操作人工控制系统的各种硬件，实现矿井中风机以及其他设备的工作和停止;半自动操控功能，是指利用人工现场中的操控远程系统的主分站，根据需，有选择的对通风机进行启动、暂停和停止;自控功能，是指利用矿井自动化通风系统中的传感器系统对现场的通风机各种相关数据进行采集，根据采集状态进分站的布置，以此来对实现风机的自动化启动、暂停、停止;“三遥”功能，即遥测功能和遥信功能以及遥控功能。遥测功能主要是指利用传感器系统对通风机的风速，风压，风量等相关数据以及电动机的温度，速度，电压和瓦斯浓度等进行长距离或者短距离的测量，最终传递给主机进行整理和分析。遥信功能是通过收集通风机，电动机，风门，风桥等设备的现场状态量，并把这些数据传递给主机进行处理。遥控功能是通过主机进行远距离设备的操纵和控制。自动警报功能是指当矿井自动化通风系统的相关数据的实测值超过预设值，系统将会发生警报，给予矿井生产技术人员重要的提示;故障记忆功能是指当矿井通风设备发生故障时，会自动记忆并传输相关数据至主机，为以后的矿井生产提供有价值的参考。

2.4 自动化通风系统的运行方式

自动化通风系统的运行方式分为远程控制方式，自动控制方式，进程控制方式。其中，远程控制，对通风设备进行方式是指在远距离的情况下，对通风设备进行操作和控制，但由于距离的限制，传输线路易受到影响。自动控制方式从本质说，是一种引用hec技术下的远程控制。这种当时由于引用hec技术，所以，它是一种在无人操作情况下进行的一种远程控制，它具有方便，快捷的优点和优势。近距离控制方式，也叫就地控制方式，实际上就是在现场对通风设备设施进行操作，这种方式具有良好的灵敏性和可靠性，是所有方式中最为稳定的。

3 自动化通风系统在煤矿生产中的应用

山西某煤矿当使用传统的通风系统时，有过多次由于通风系统故障而产生的经济损失。在使用自动化技术优化之后，在很大程度上缩减了通风系统所产生的费用;同时，使设备故障率有所降低，使其能够安全运转;改善了劳动条件，降低了劳动强度，使劳动生产率有所提升;使产品质量得到保障，精煤产率明显增加。这样大大提高了煤矿的效益，成为自动化通风系统的受益者。

4 结论

为了减少矿井的事故率，提高工人以及相关技术人员的安全系数，我们必须采取相应的措施提高通风系统的稳定性和准确性。因此，矿井自动化通风系统是煤矿发展的大潮流。我们应该加强技术研究，使得矿井自动化通风系统趋于完善。

参考文献：

[1]张华锋，张先龙.自动化控制下的煤矿通风系统探讨[J].科技展望，2015（5）：139-140.

[2]蒋兴法.煤矿通风系统中自动化控制技术的应用研究[J].内蒙古煤炭经济，2015（4）：52-53.

[3]田浩，李良松.目前我国矿井通风现状分析[J].中小企业管理与科技，2011（8）：74-76.

[4]高俊祥，高孝亮.自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用[J].煤矿安全，2011（11）：81-84.

[5]池电厂.煤矿通风系统中对自动化控制技术的应用[J].电子世界，2013（19）：161.

[6]邬如梁.自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用[J].煤炭技术，2013（04）：62-63+72.