矿井自动风门风窗实时监测控制系统

乔石

Real time monitoring and control

system of mine automatic door wind window

摘 要：分别从井上监测控制系统和井下风门、风窗装置对矿井自动风门风窗实时监测控制系统进行研究。分析了井下百叶式自动风窗，自动控制风门的功能与特点;井上监控系统技术参数以及实现的功能。该系统可以实现矿井通风系统实时监测和控制，准确进行风量调节，保证矿井通风系统安全可靠。

关键词：自动风门;自动风窗;监测控制;风量调节

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

通风时煤矿安全生产中重要的一环，现阶段矿井的通风参数、通风网络中配风量、风速主要是根据矿井实际情况人工操作完成的。但是人工操作会产生一系列问题，例如，风量分配不均且稳定性差，不能实时的根据矿井情况动态调节需风处的风量。随着国家“智慧矿山”的提出，矿井通风也逐渐智能化。而矿井自动风门风窗实时监测控制系统就是相应“智慧矿山”号召，通过对矿井通风系统的关键位置进行实时监测、控制，在地面上实时监测显示井下监测巷道的风流状态、准确进行风量调节。

1 系统简介

矿井自动风门风窗实时监测控制系统总体分为矿井自动风门、自动调节风窗、矿井通风实时监测控制三部分组成。上位机软件安装在地面监控机房，实时监测和控制井下自动风门、风窗的运行状态：自动风门、风窗等风量调控设施作为执行机构安装在井下主要风量调节地点，用于实现风量精确调控：电控系统通过井下环网和气路与上位机软件和自动风门、风窗，即向上位机软件上传传感器和风门风窗的运行状态和监测数据，同时又向自动风门风窗传输上位机软件的决策命令，迸行风量的远程精确调控。

2 井下部分

系统井下部分主要包括：百叶式自动风窗，自动控制风门。

2.1 自动百叶式调节风窗装置

自动百叶式调节风窗安装于回风巷道内，百叶式自动风窗由多个可调节活动窗扇和行人小门组成。能够通过上位机软件远程发布命令以压缩空气为动力，通过窗叶的角度变化完成过风断面的快速精确调节，同时风窗的状态信息能够实时监测。另外还可以利用特制摇把手动调节过风面积。装置由气动控制百叶风窗、执行机构、控制系统及传感器组成，具有以下特点：能够防止非通风技术人员误操作，造成风窗面积变化;活动窗扇四周，及行人小门均设置密封条，实现风量的可靠控制;设置U型水柱计和刻度盘实现过风面积和压差的直观量示;风窗可配合電控系统及上位机软件实现风量的远程精确控制;风量远程自动调节时间小于10s;摄像机实时监控风门状态。

2.2 自动控制风门装置

自动控制风门装置主要安装在进回风巷之间的联络巷或回风顺槽端头，由前后两道门体组成。正常通风情况下，两道风门间具有气路闭锁，密封良好，实现进回风之间的有效隔离。一旦矿井发生火灾，可以通过上位机软件，远程将两道风门全部打开，将烟流引入回风巷。装置由气动控制风门、执行机构、控制系统及传感器组成。

在电路设计上采用高智能型电脑芯片，电路结构简单、工作可靠，从而实现多种用途的自动控制。具有远程监控及上位机控制;485通讯串口可以通过井下以太网与上位机通讯;液晶显示双色背光（区分风门开闭状态），时钟、各种参数、故障报警;内置无线接收模块可远距离遥控开门配有遥控器;并预留温度、烟雾、粉尘浓度及风速测量接口;风门自动启闭时间可调并且风门的关闭时间分两次完成。

2.3 自动单页式调节风窗

自动单页式调节风窗主要配合自动控制风门一起使用，用于控制风门的过风量，防止前后两道凤门之间风量过小，造成瓦斯积聚。单页式自动风窗安装在自动风门上方的两个矩形通道内，具有以下特点：能够防止非通风技术人员误操作，造成风窗面积变化;活动窗扇四周设置密封条，实现风量的可靠控制;设置U型水柱计和刻度盘实现过风面积和压差的直观量示;风窗可配合电控系统及上位机软件实现风量的远程精确控制;风量远程自动调节时间小于10s;摄像机实时监控风门状态。

3 矿井通风实时监测与控制系统

3.1 地面主机

地面使用计算机作为控主机。

3.2 井下电控主机

ZMK127-Z矿用隔爆兼本安型风门控制用电控装置主控箱主要用于煤矿井下的风门自动化控制、风窗自动化控制、风量智能化调节系统，采用专用CPU作为核心设备，具有较强的适用性、可扩展性、高可靠性和强大的通讯能力。主机内部的输入和输出信号之间有可靠的隔离措施，从而确保与各种类型传感器、执行器、各种设备电控回路的连接和匹配之间更加灵活、通用。

3.3 主要功能

①自动风窗过风面积及风量监测控制;②风门的自动控制及监控;③风压、温度、风速风量等实时监测;④采用摄像机远程监控;⑤风窗可根据设置的过风面积自动调节通风量。

4 矿井通风井上监控软件系统

矿并通风井上监控系统不仅仅是上位机软件，同时具有矿井通风网络实时监测、数据永久存储管理，通风设施远程精确控制等功能，具有安全性与可靠性分析等核心功能，以及误差分析、数据分析、数据管理等辅助功能，为矿并通风系统科学管理提供有效的技术手段。

矿用自动风门风窗监控系统作为矿井通风智能决策与远程控制系统的子系统，可以单独使用。井上监控软件示意图如图1示。

5 结论

①介绍矿井自动风门风窗实时监测控制系统，主要包括矿井自动风门、自动调节风窗、矿井通风实时监测控制三部分。并分析了该系统可实现矿井通风系统实时监测和控制，在地面上实时监测显示井下巷道的风流状态、远程控制井下的通风设施，准确进行风量调节，保证了矿井通风系统安全可靠;②分析了该系统井下部门自动百叶式调节风窗装置、自动控制风门装置、自动单页式调节风窗功能及特点;③研究了矿井自动风门风窗实时监测控制系统，并对监测软件的技术参数以及实现的功能進行了分析。

参考文献：

[1]刘志忠，聂立新，刘建慧.矿井自动风门智能控制系统设计[J].矿山机械，2012，40（08）：24-27.

[2]赵翱东，陈伟佳，陆荣.基于智能PID控制的煤矿通风机通风量调节研究[J].煤矿机械，2012，33（12）：69-71.

[3]吴海卫，张宜明，吴征艳，蒋曙光，王兰云，王杰.矿用自动风门技术的发展及其分析比较[J].工矿自动化，2010， 36（01）：61-65.

[4]杨杰，赵连刚，全芳.煤矿通风系统现状及智能通风系统设计[J].工矿自动化，2015，41（11）：74-77.