摘 要：煤礦通風系統(tǒng)擔負著保障煤礦安全生產(chǎn)的重任。在煤礦通風系統(tǒng)中應用自動化技術(shù)，可有效提高經(jīng)濟及社會效益。本研究主要從通風系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的重要性入手，對基于自動化控制的煤礦通風系統(tǒng)的設計進行了分析。

關(guān)鍵詞：自動化監(jiān)控；煤礦；通風系統(tǒng)

隨著煤礦開采規(guī)模的日益擴大，煤礦安全生產(chǎn)也越來越受到人們的重視。為提升煤礦開采的安全性，自動化控制技術(shù)在煤礦通風中得到了廣泛的應用。自動化控制系統(tǒng)能為礦井安全生產(chǎn)提供技術(shù)保障，實現(xiàn)通過地面調(diào)度中心監(jiān)測一線生產(chǎn)工況、環(huán)境參數(shù)及設備運行狀態(tài)的目的，達到遠程控制要求，減少危險場所人員投入，從而增強礦井安全生產(chǎn)管理能力。

1 通風系統(tǒng)在煤礦中的重要作用

中國是煤炭消耗大國，但在煤炭的挖掘及開采過程中，礦井安全事故屢屢發(fā)生。截至2014年11月，中國煤礦百萬噸死亡率為0.25。伴隨重點行業(yè)領(lǐng)域?qū)ｍ椪蔚牟粩嗌钊?，我國已?02個小煤礦實施關(guān)閉。同時國家安全監(jiān)管總局等十二部門聯(lián)合下發(fā)通知，要求到2015年底，全國將關(guān)閉2000處以上小煤礦。煤礦通風系統(tǒng)是通風設施、通風方法、通風方式的總稱。煤礦通風系統(tǒng)的設計需要在實現(xiàn)安全生產(chǎn)的前提下，減少通風工程量并降低通風費用，最終實現(xiàn)經(jīng)濟效益的提高?？偟膩碚f，需要從人員管理、通風設施、技術(shù)指導、隊伍建設等方面做好礦井通風管理。礦井通風是煤礦生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，煤礦井下開采存在瓦斯及其它有害氣體、煤塵、煤炭自燃等嚴重威脅，只有控制好煤礦通風，才能夠?qū)γ旱V安全生產(chǎn)提供有效保障，從而提高煤礦各種生產(chǎn)工作的安全性，使采礦系統(tǒng)合理、穩(wěn)定、可靠，減少事故隱患，杜絕事故的發(fā)生。要想提升煤礦生產(chǎn)環(huán)境質(zhì)量，需要防治煤塵、瓦斯及火災，提高礦井抗災救災能力，最經(jīng)濟、最基礎的解決方法就是搞好礦井通風工作[1]。

2 自動化控制下的煤礦通風系統(tǒng)設計

在進行自動化控制系統(tǒng)設計中，所應用的是目前最先進的Rockwell網(wǎng)絡三層結(jié)構(gòu)，具體為：（1）信息層。采用以太網(wǎng)和相應的信息系統(tǒng)實現(xiàn)連接，以此對相關(guān)信息實施收集；（2）控制層。采用DH+、RI/O及控制網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)對自動化系統(tǒng)和系統(tǒng)控制層實施有效控制，不但能夠?qū)/O控制（input/output，輸入輸出端口）有效完成，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)閉鎖及各個部分之間的報文傳送，以此最大化的提高信息應用的實時性及準確性；（3）診斷層。采用具備DN接口的先進設備在自動化控制系統(tǒng)中應用，不但可以提高安裝便利性，同時還能夠最大化的降低設備成本，還能夠?qū)收蠈崿F(xiàn)迅速診斷。煤炭行業(yè)是一個技術(shù)性較強的行業(yè)，通風系統(tǒng)中應用自動化控制技術(shù)是采用“分散檢測，集中控制”的方法，設立多個監(jiān)控分站，全面動態(tài)監(jiān)測煤礦不同位置的有毒氣體含量、風量、溫度以及風壓等各項參數(shù)，通過通信電纜可以將所收取的各種數(shù)據(jù)全部傳輸給煤礦通風主站，并對這些指標實施集中管理和監(jiān)視。在通風主站成功接收這些數(shù)據(jù)之后，采取相應的算法實施推算，也就能夠準確計算出煤礦的風量分布情況，制定相應的風量控制策略[2]。最后將其制定出來的方案直接轉(zhuǎn)化成各項控制指令，傳送給監(jiān)控分站的控制系統(tǒng)，有效控制煤礦通風量，以此對煤礦通風量實施自動化控制。

2.1 傳感器

在進行煤礦通風自動化控制系統(tǒng)設計時，不僅要完成信息的輸出，還必須要完成信號的接收，其中包括各項指令以及數(shù)據(jù)監(jiān)控。在多路信息傳輸中具體的方式有兩種，分別是頻分制和時分制，頻分制是依照不同頻率把各路信號進行發(fā)送和接收，時分制則是依照不同時序，依次將各路信號進行傳送。在傳輸過程中頻分制形式有著很大的優(yōu)點，不但電路簡單，且故障較少，因此傳感器系統(tǒng)采用頻分制作為傳輸電路信號的方式。在頻分制系統(tǒng)中，信息的接收與頻率的發(fā)送可通過定型生產(chǎn)的載頻器完成，借助于動力線（主要是500V以下的動力傳輸線）實現(xiàn)信號傳遞。在對通風量實施控制之前，必須要其對通風機風量以及礦井環(huán)境實施比較準確的測量，其中各項參數(shù)的測量包括：溫度、風壓、有毒氣體濃度等等，這些數(shù)據(jù)的測量主要就是借助于在煤礦巷道不同位置所設置的傳感器[3]。風壓的測量所采用的是差壓變送器；風速的測量設備包括恒溫風速儀、熱時風速儀、恒流式風速儀以及三倍電渦流式傳感器等；溫度的測量采用的是紅外線輻射技術(shù)或者熱敏元件；礦井二氧化碳濃度的測量采用的是紅外線吸收、光干涉以及光譜法等。

2.2 通風系統(tǒng)

通風系統(tǒng)設計主要通過兩種途徑實現(xiàn)風量的調(diào)節(jié)：（1）調(diào)節(jié)通風機電機轉(zhuǎn)速。通過對變頻裝置的設置，可以能夠有效的改變通風機的電機轉(zhuǎn)速；另外還能夠有效的實現(xiàn)井下局部通風機的自動控制，可以對定時控制方式實施有效應用，在將定時器安裝前提下，加上相應的爆破開關(guān)，這樣也就能夠在進行爆破之后有效的實現(xiàn)自動通風；（2）風量的調(diào)節(jié)以及控制，可以通過將風門或者百葉窗角度進行調(diào)節(jié)實現(xiàn)。將風門或者葉片狀態(tài)信號通過頻率發(fā)送器傳輸給地面控制器。這樣地面控制室也就可以依照實際情況，制定相應策略并發(fā)出信號，對風門或者葉片進行轉(zhuǎn)動控制[4]。

在煤礦通風系統(tǒng)升級改造的過程中，要做好主斜井和副立井的合理控制，將副立井原有的一些提煤箕斗設備拆除，安裝兩臺通風機，合理計算礦井風量，并做好通風設備選型的基礎計算，確定通風機工況點，對電動機選型的相關(guān)參數(shù)進行合理計算，實現(xiàn)煤礦通風系統(tǒng)的最優(yōu)化升級改造，為煤礦通風系統(tǒng)運行及生產(chǎn)過程提供安全保證，推動煤礦建設的全面和諧發(fā)展。

2.3 中央控制設計

中央控制系統(tǒng)主要通過微型計算機來實現(xiàn)系統(tǒng)功能，這項計算機技術(shù)的特點主要為擴展能力強以及接口多，能夠有效的完成大部分任務，在自動化控制中采用這樣技術(shù)，可以有效的提高控制精度以及控制速度，并對其控制過程實施優(yōu)化，以此對煤礦通風自動化控制需求有效的滿足。中央控制系統(tǒng)的主要任務就是對監(jiān)測站的各項數(shù)據(jù)進行采集并實施處理，依照實際情況合理調(diào)節(jié)通風量。另外中央控制系統(tǒng)還能夠有效的實現(xiàn)監(jiān)控和報警工作?？偨Y(jié)來說，中央控制系統(tǒng)的工作主要包括有：發(fā)送監(jiān)控指令、將監(jiān)控信息進行處理、修改以及反饋、通過控制發(fā)出的指令執(zhí)行相關(guān)動作、監(jiān)視通風設備的工作情況，一旦出現(xiàn)異常，立即發(fā)出報警信號或者啟動相應的處理程序，對異常情況有效處理。

3 結(jié)束語

煤礦資源的合理應用對中國經(jīng)濟發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，實現(xiàn)通風安全管理現(xiàn)代化是確保煤礦開采安全的根本措施。由于煤礦通風不暢導致的煤礦安全事故頻繁發(fā)生，因此，應加強煤礦通風系統(tǒng)的設計。自動化控制的煤礦通風系統(tǒng)，分別從傳感器系統(tǒng)、中央處理器及通風系統(tǒng)三部分給予綜合設計，最終保證煤礦通風的順暢性，改善煤礦開采環(huán)境，有效防治煤礦安全事故的發(fā)生。

參考文獻

[1]高俊祥，高孝亮.自動化控制技術(shù)在煤礦通風系統(tǒng)中的應用[J].煤炭技術(shù)，2013，32（4）：62-63.

[2]王洪利.煤礦通風系統(tǒng)對自動化控制技術(shù)的應用[J].電子世界，2014，2（16）：378-378.

[3]音勇.淺談煤礦通風系統(tǒng)中自動化控制技術(shù)的應用[J].科技創(chuàng)新導報，2013，10（32）：25-25.

[4]石剛剛.自動化控制技術(shù)在煤礦通風中的合理應用[J].能源與節(jié)能，2013，12（12）：185-186.

作者簡介：廖斯維（1986，5-），男，重慶市，現(xiàn)職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：自動化監(jiān)控在煤礦中的應用。