煤礦通風系統中自動化控制技術的應用

李濤 岳志華

摘要：煤礦通風系統是煤礦生產系統的核心之一，它對礦井生產環境的影響非常重要，同時對煤礦安全也至關重要，煤礦生產單位需要提高對通風系統的應用水平。自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用可以對該系統進行全面實時的監控，不僅可以提高生產安全性，也會降低通風系統的運營成本，提高整個煤礦系統的生產效率。

關鍵詞：自動化控制技術;煤礦通風系統;應用

煤炭通風對煤礦的安全生產有十分重要的影響，在煤炭生產過程中，煤礦通風系統會將有害的氣體排出并將新鮮的空氣吸入，從而保證煤礦生產要求的氣體環境。傳統的煤礦通風系統工作效率低，還需要人工經常進行維護，而應用自動化控制技術后，不僅能對系統進行自動化控制，還能自動維護，實施監督。

1自動化控制技術與煤礦通風系統

1.1自動化控制技術

自動化控制技術是在計算機與信息技術不斷發展的基礎上發展起來的，可以把生產中的機械設備全部納入監控體系，建立完善的智能化生產管理環境。自動化控制技術中有許多控制元件，其中無線傳感器是運用比較廣泛的控制元件之一。管理系統需要對煤礦井內工作人員的位置進行確定，而人員位置的信息獲取需要根據其移動特點進行。在此基礎上，還需要根據目標移動的信息進一步確定其下一步的移動路線。目前GPS（全球定位系統）定位技術還不能完全滿足對井下工作人員的定位需求，因此，還需要使用傳感技術。傳感技術中的數據查詢與編排功能可彌補GPS的缺陷，對工作人員位置進行追蹤，可以有效保障井下工作人員的安全。同時，該技術與網絡系統的結合可以使安全管理系統的管理覆蓋面更廣，滿足對于井下監控的各種需求。另外，自動化控制技術的計算方法比較先進，計算精度高，可有效提高定位的準確性，方便具體管理措施的實施，降低安全事故發生的概率。該技術所需設備較少，運行效率較高，當深度在井下4m之內時，還可以避免信號干擾，對井下定位具有重要作用。

1.2煤礦通風系統

煤炭生產過程中，受各種客觀與主觀因素的影響，會發生很多安全事故。為了減少安全事故的發生，中國對法律法規進行完善，并不斷推動技術創新。所以，近年來中國采煤技術與生產管理都有了較大改善。其中，煤礦通風系統是煤礦最重要的生產系統之一，它對煤炭安全生產至關重要。煤礦通風系統通過保證井下工作人員正常呼吸，確保工作人員安全。需要用通風機向井下輸入新鮮空氣，保證工作人員的需要。同時，礦井內有很多濃度很高的有害氣體，通風系統可以使有害氣體得到稀釋，保證氣體濃度達到安全標準。另外，通風系統還要把井下水蒸氣與熱量排出，改善井下工作環境。這樣煤礦發生瓦斯爆炸、火災等安全事故的概率就會不斷降低，煤礦整體的安全性也會得到提高。

2自動化控制技術在煤礦通風系統中的具體應用

2.1自動化程序集中化控制

自動化控制中心主要可以分為兩個部分，分別是監控系統和控制系統，這兩個是整個自動化控制程序的主要命令中心。它們兩個之下又設有風量傳感器、溫度傳感器、風量調節單元等其他單獨的控制中心。自動化控制中心的每一個獨立的控制中心都分別執行各自的SQL命令，但是總的情況下，還是先受兩大命令中心的控制，使用不同的語句對不同的控制單元進行控制，是各個單元既各司其職又統一合作，極大地提高了通風系統的工作效率，與傳統的人工控制相比較，該控制體系運用更短的時間達到了更好的通風效果。

2.2傳感器系統信息傳導

自動化控制技術的順利運行，各個部分的獨立控制是保障，是確定集中化控制順利進行的前提，因此各個部分傳感器的信息傳導是確保通風系統高效運行的重要保障。傳感器主要分為兩種，分別是顯性傳感器和隱性傳感器。其中，風量傳感器、風向傳感器、有毒氣體濃度傳感器等檢測空氣形同的傳感器是顯性傳感器，它為整個通氣系統的檢測提供具體的如風量、濃度等信息。而隱性傳感器一般適用于輔助，比如說風量調節單元，它是系統的一部分，但是只是起著部分調節輔助的作用。傳感器的信息傳導是自動化控制技術應用中的特有機制，在以前傳統的人工通風的情況下，每一個環節的信息是無法做到“命令式”傳播的，這就需要耗費非常多的時間和能源來做到信息盡可能及時準確的傳達。而在自動化控制中，傳感器系統的信息傳導是同步性的，每個系統的消息可以同時的進行對應的傳遞，既提高了信息傳遞的效率，還節約了大量人力物力成本。

2.3排風程序通風運行

整個控制技術的集中化命令控制中心的核心操作便是排風程序順利有效的通風運行，自動化控制技術能使通風系統周期性的按照一定頻率運作，也能在排氣程序運作時將各個部分的信息進行傳導，使排氣系統對氣體進行有針對性的處理從而實現每一部分的同步工作。

2.4安全控制程序調節

在煤礦通風系統中應用自動化技術，能夠實現通風系統中安全控制程序的自動調節。自動化的控制檢測不僅可以實現煤礦環境的自動化調整，還能進行自動化的安全監控。如果通風環境出現問題，系統將會自動的給出警告，還會按照集中控制中心的命令，自動的采取對應措施。這給煤礦作業的安全又加一層保障，有效的降低了煤礦生產所面臨的安全隱患，是現代煤礦行業不斷發展進步的重要體現。

2.5實時監測井下環境

自動化控制技術的提高，可以不斷完善控制系統，加強信息采集。通風系統中所有設備的運行狀況可通過采集到的信息進行分析。比如，通風設備運行時的風壓、風量信息，井下的有害氣體含量信息等，這些都是有效的數據信息，通過這些數據可得到井下的具體情況，保證對井下環境的實時監測。通風系統操作人員通過對這些數據的分析，可對井下工作環境進行判斷，以便發生故障時，可及時采取改善措施。

3煤礦自動化控制的發展方向

3.1過程控制系統到現場信息集成

隨著經濟的發展和改革開放的進步，傳統的控制技術已經無法滿足過程控制系統的發展，為了更好地滿足過程控制系統到現場信息的集成，自動化控制技術已經逐漸地出現在我們的生活中，而高水平的現場信息集成必須依靠自動化系統的控制，傳統的自動化系統無法為遠程現場設備提供便捷、有效、及時地遠程監控信息，使得現場設備的功能相對較弱。為了滿足現代過程控制系統到現場信息集成，工業以太網和現場總線等技術為實現線程信息集成提供了有力的基礎。

3.2中央集中控制系統

在礦井級自動化控制集中過程控制中心，引入高科技礦井控制操作過程控制系統，采用煤礦機械，工業等最新自動化技術，建立高效先進的自動控制過程控制系統，以太網。在建立煤礦集中控制中心的基礎上，實現了企業集中控制中心煤礦設備的遠程監控，遠程控制和遠程管理。在集中控制中心，使用統一的標準組態軟件實現編程，對現場各種設備或系統進行現場參數化，并通過地面支持中心進行遠程診斷，然后發出故障指示并通知礦工及時。處理和維護，實現集中統一的企業資源。

4結語

綜上所述，自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用能夠有效的提高管理效率，節約管理成本，因此，探究其在煤礦通風系統中的應用是十分有必要的，這是時代發展的必然趨勢。只有運用先進的科學技術，不斷追求滿足社會與時代發展的需求，才能保障煤礦開采工作能夠持續的進行，不斷促進現代煤礦排風系統的優化更新，引導煤礦系統技術的全方位升級，進而推動我國煤礦生產工作的順利發展。

參考文獻：

[1] 孫灝.煤礦通風系統中自動化控制技術的應用研究[J].科技創新與應用，2017，（15）.

[2] 梁瑞紅.自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用嘗試[J].能源與節能，2017，（10）.

（作者單位：天地（常州）自動化股份有限公司）