鄧鵬

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煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用

鄧鵬

（國(guó)家煤礦防塵通風(fēng)安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶 400037；中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400037）

煤礦企業(yè)在工作過(guò)程中對(duì)環(huán)境的要求比較高，但危險(xiǎn)性也比較高，所以一旦在煤礦生產(chǎn)中出現(xiàn)微小的隱患，極有可能導(dǎo)致重大安全事故發(fā)生，無(wú)論是對(duì)企業(yè)還是對(duì)員工的生命財(cái)產(chǎn)安全都會(huì)造成非常大的威脅，因此在煤礦企業(yè)中，安全問(wèn)題始終是放在第一位的。伴隨著科技的不斷進(jìn)步以及自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷研究，煤礦企業(yè)的通風(fēng)情況得到了很大程度的改善，這使煤礦企業(yè)的工作環(huán)境得到有效的改善，不僅為煤礦工作人員提供一個(gè)有安全保障的工作環(huán)境，同時(shí)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用也在很大程度上對(duì)傳統(tǒng)的通風(fēng)技術(shù)存在的一些缺陷進(jìn)行了改進(jìn)，有效地保證了煤礦作業(yè)的安全。

自動(dòng)化控制技術(shù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；煤礦通風(fēng)系統(tǒng)；生產(chǎn)安全

在煤礦企業(yè)中，良好的通風(fēng)系統(tǒng)是企業(yè)生產(chǎn)安全的有效保證。煤礦生產(chǎn)過(guò)程中只有建立良好的通風(fēng)系統(tǒng)，才能保證有害氣體順利排出和及時(shí)注入新鮮的空氣，使煤礦生產(chǎn)環(huán)境始終處于安全中。但傳統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)中存在的缺陷大多需要人工維護(hù)，不僅造成了人力的浪費(fèi)，同時(shí)整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)都不能在最佳的運(yùn)行條件下運(yùn)行?，F(xiàn)在解決這種現(xiàn)狀的最佳途徑是應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用不僅能讓整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，也能保證隨時(shí)對(duì)整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，保證在運(yùn)行過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。這樣不僅大大提高了通風(fēng)系統(tǒng)的安全性，同時(shí)，對(duì)于節(jié)約成本、提高管理效率非常有幫助。所以研究自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，能為煤礦安全作業(yè)提供有效保障。

1 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的作用

1.1 保障作業(yè)人員的安全

目前我國(guó)的主要能源來(lái)源之一就是煤炭，而伴隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于煤炭的需求量也在不斷增加，促使煤炭的開(kāi)采量也逐年呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。由于我國(guó)煤炭開(kāi)采技術(shù)的局限性，目前所投入的人力資源相對(duì)較大，所以在開(kāi)采過(guò)程中發(fā)生的事故也比較多。在這一方面我國(guó)相關(guān)部委給予了足夠重視，并且針對(duì)相關(guān)問(wèn)題出臺(tái)了相應(yīng)的管理規(guī)章制度。然而導(dǎo)致煤礦出現(xiàn)突發(fā)事故的原因是多種多樣的，而導(dǎo)致眾多突發(fā)事故的原因中比較嚴(yán)峻的就是通風(fēng)問(wèn)題。要想使煤炭開(kāi)采過(guò)程中安全問(wèn)題得到基本的保障，首先需要確保煤礦通風(fēng)系統(tǒng)良好有效地運(yùn)行。由于在煤礦企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，一般煤炭開(kāi)采的地理位置是十分特殊的，所以說(shuō)對(duì)配套的通風(fēng)系統(tǒng)的要求也會(huì)比較高[1]。煤礦不斷地開(kāi)采，其深度也在不斷地增加，而空氣質(zhì)量則越來(lái)越差，所產(chǎn)生的有毒氣體也會(huì)越來(lái)越多。特別對(duì)于開(kāi)采深度較深的煤礦，礦井有害氣體的濃度會(huì)更大，O2含量會(huì)更少，很容易出現(xiàn)工作人員中毒現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅著工作人員的生命安全。良好的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)不僅可以保證工作人員的自身安全，也是開(kāi)采工作順利進(jìn)行的前提保證?？茖W(xué)合理的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)可以保證不斷有新鮮的空氣輸送到煤礦深處，既減少了有毒氣體的含量，同時(shí)也可以將煤礦礦井深處的熱量和水蒸氣排出，有效地改善煤礦礦井中的環(huán)境，保障煤礦工作人員的安全。

1.2 降低瓦斯事故的發(fā)生

無(wú)論是對(duì)員工的安全，還是對(duì)煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，煤礦安全事故都是巨大的威脅，尤其是其中影響最大、發(fā)生概率最高、破壞性最大的瓦斯爆炸。針對(duì)煤礦瓦斯爆炸，我國(guó)給予了足夠的重視，并且出臺(tái)了相應(yīng)的管理規(guī)章制度，降低了瓦斯爆炸的發(fā)生概率。其中防止煤礦瓦斯爆炸發(fā)生的有效途徑就是保證良好的通風(fēng)，提高煤礦礦井中空氣質(zhì)量，同時(shí)降低煤礦礦井中有害氣體的含量，將O2和CO2的濃度控制在一定的范圍內(nèi)。通過(guò)科學(xué)合理使用煤礦通風(fēng)系統(tǒng)，可以在很大程度上改善煤礦礦井的空氣質(zhì)量以及衛(wèi)生條件，同時(shí)對(duì)于煤礦礦井中的溫度、濕度等也能起到有效的調(diào)節(jié)作用。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的有效使用，不僅可以提高煤礦礦井的安全、防止發(fā)生煤礦瓦斯爆炸，同時(shí)也可以提高煤礦開(kāi)采的效率[2]。

2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)及其在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的概念

目前我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展十分迅速，所以對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的需求也越來(lái)越大。伴隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中其影響力以及所發(fā)揮的作用也越來(lái)越大，在各個(gè)領(lǐng)域中都表現(xiàn)出了其獨(dú)有的重要性以及良好的應(yīng)用特點(diǎn)。自動(dòng)化控制技術(shù)的眾多核心構(gòu)成部分中，最主要可以分成開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩個(gè)部分。閉環(huán)所指的就是通過(guò)傳感器的使用可以將煤礦通風(fēng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中所控制的一些對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息反饋給控制裝置，控制裝置將所得到的信息和標(biāo)準(zhǔn)化信息進(jìn)行對(duì)比之后可以及時(shí)地找到問(wèn)題所在，并且可以參照標(biāo)準(zhǔn)化信息對(duì)有缺陷的地方進(jìn)行修改，做到隨時(shí)監(jiān)控、及時(shí)補(bǔ)救。而開(kāi)環(huán)控制所指的就是利用多種控制系統(tǒng)對(duì)控制系統(tǒng)所發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)控制，應(yīng)用到程序之中。自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要就是通過(guò)開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制，做到電子技術(shù)利用程序控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

2.2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)原理

在煤礦的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，所采用的控制系統(tǒng)一般是分布式控制系統(tǒng)，主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分散式控制。這種控制方式的優(yōu)勢(shì)就是控制分散，但仍可以進(jìn)行集中管理。通常運(yùn)用分布式控制系統(tǒng)的企業(yè)所采用的基礎(chǔ)設(shè)備是利用網(wǎng)絡(luò)的微處理器，如此可以有效地避免集中控制所造成的一些弊端。在整個(gè)控制過(guò)程中首先通過(guò)對(duì)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量、靜壓、全壓等信息進(jìn)行測(cè)量、統(tǒng)計(jì)，然后將數(shù)據(jù)傳送到總站之后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，最終推算出安全系數(shù)，將最佳風(fēng)量的控制數(shù)值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的指令，對(duì)各個(gè)分站進(jìn)行控制，做到合理有效地將風(fēng)量進(jìn)行分配。在整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，核心部件就是中央處理器，通過(guò)分布式系統(tǒng)的使用可以有效進(jìn)行各路系統(tǒng)的調(diào)控，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)同時(shí)處理，大大提高了管理的效率。目前分布式控制系統(tǒng)的研究也在逐漸完善，控制更加簡(jiǎn)便，并且效率也大大提高。

2.3 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在煤礦生產(chǎn)流程中煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是主要的分支之一，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中所起到的作用主要是有效地排放粉塵以及有害氣體等，保證煤礦生產(chǎn)環(huán)境的空氣質(zhì)量，降低有害氣體的濃度，做到工作環(huán)境和外部空氣的有效流通。自動(dòng)化控制系統(tǒng)科學(xué)、合理地在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用，有效地避免了人工通風(fēng)的弊端，提高了工作環(huán)境中的空氣質(zhì)量，為煤礦礦井安全生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。據(jù)現(xiàn)代通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論來(lái)看，整個(gè)系統(tǒng)主要由控制部分、通風(fēng)執(zhí)行部分、傳輸部分等3個(gè)部分構(gòu)建。其中集中控制部分屬于命令的發(fā)布地，對(duì)通風(fēng)的總體情況進(jìn)行控制。而通風(fēng)執(zhí)行部分則是將命令轉(zhuǎn)換成實(shí)際的操作，傳輸部分所起到的作用就是對(duì)煤礦通風(fēng)工作的后期檢查以及煤礦主通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)等通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控[3]。

3 自動(dòng)化控制系統(tǒng)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

3.1 自動(dòng)檢查煤礦生產(chǎn)中的故障并發(fā)出警報(bào)

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、有效地分析，從而確保每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都不會(huì)出錯(cuò)；自動(dòng)化控制系統(tǒng)也可以在被監(jiān)控設(shè)備發(fā)生故障之后，及時(shí)地發(fā)出警報(bào)提醒工作人員故障發(fā)生的地點(diǎn)及原因。通過(guò)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生的地點(diǎn)及原因，可以快速、有效地解決問(wèn)題，保證煤礦生產(chǎn)以及通風(fēng)系統(tǒng)及時(shí)恢復(fù)到正常水平，有效地避免了由通風(fēng)問(wèn)題而導(dǎo)致正常的煤礦生產(chǎn)受到影響。自動(dòng)化控制技術(shù)的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅在很大程度上緩解了工作人員的工作強(qiáng)度，進(jìn)一步完善了工作人員自身安全保障基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)整個(gè)煤礦礦井生產(chǎn)效率也起到了極大的促進(jìn)作用[4]。

3.2 能夠?qū)ο嚓P(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行打印和查詢(xún)

自動(dòng)化控制系統(tǒng)可將煤礦生產(chǎn)中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行打印并具有隨時(shí)查詢(xún)的功能。利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)的共享功能，煤礦生產(chǎn)企業(yè)各相關(guān)部門(mén)均可通過(guò)系統(tǒng)及時(shí)查詢(xún)、打印到存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的各項(xiàng)通風(fēng)數(shù)據(jù)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)已建立的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的不足之處提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并方便煤礦生產(chǎn)企業(yè)各相關(guān)部門(mén)隨時(shí)提出對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)意見(jiàn)。打印功能的使用可減少工作人員重復(fù)查詢(xún)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的時(shí)間，不僅有效地節(jié)約了勞動(dòng)力成本，而且提高了煤礦生產(chǎn)企業(yè)各部門(mén)間的協(xié)作效率[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用于煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)通風(fēng)指令的有效控制，同時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)中采用高精度、高傳輸速率的傳感器可最大限度地提升通風(fēng)參數(shù)的信息反饋，使整個(gè)通風(fēng)控制系統(tǒng)能夠快速、高效地運(yùn)行，確保煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全運(yùn)行。綜上所述，自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是一種有效的優(yōu)化手段，同時(shí)也可引導(dǎo)我國(guó)的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全技術(shù)全面升級(jí)[6]。

［1］賀文陽(yáng).自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)機(jī)械設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用［J］.機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2016（12）：106-107.

［2］宋偉.煤礦通風(fēng)與自動(dòng)化安全控制技術(shù)應(yīng)用分析［J］.機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2016（09）：109-110.

［3］陳強(qiáng)，蘇鋒，焦士海.煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用探索［J］.科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（24）：59.

［4］廖斯維.基于自動(dòng)化監(jiān)控的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)分析［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（21）：111.

［5］李鵬.基于自動(dòng)化控制的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)研究［J］.能源與節(jié)能，2015（5）：140-141.

［6］郎瑞峰.電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用探討［J］.工業(yè)設(shè)計(jì)，2015（5）：81-82.

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕

2095－6835（2018）19－0160－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.160

鄧鵬（1980—），男，重慶人，本科，工程師，現(xiàn)從事礦用產(chǎn)品檢測(cè)檢驗(yàn)工作。