煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中自動化控制技術(shù)的應(yīng)用

李濤 岳志華

摘要：煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的核心之一，它對礦井生產(chǎn)環(huán)境的影響非常重要，同時對煤礦安全也至關(guān)重要，煤礦生產(chǎn)單位需要提高對通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用水平。自動化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用可以對該系統(tǒng)進(jìn)行全面實時的監(jiān)控，不僅可以提高生產(chǎn)安全性，也會降低通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)營成本，提高整個煤礦系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：自動化控制技術(shù);煤礦通風(fēng)系統(tǒng);應(yīng)用

煤炭通風(fēng)對煤礦的安全生產(chǎn)有十分重要的影響，在煤炭生產(chǎn)過程中，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)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(chǎn)要求的氣體環(huán)境。傳統(tǒng)的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)工作效率低，還需要人工經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)，而應(yīng)用自動化控制技術(shù)后，不僅能對系統(tǒng)進(jìn)行自動化控制，還能自動維護(hù)，實施監(jiān)督。

1自動化控制技術(shù)與煤礦通風(fēng)系統(tǒng)

1.1自動化控制技術(shù)

自動化控制技術(shù)是在計算機(jī)與信息技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以把生產(chǎn)中的機(jī)械設(shè)備全部納入監(jiān)控體系，建立完善的智能化生產(chǎn)管理環(huán)境。自動化控制技術(shù)中有許多控制元件，其中無線傳感器是運(yùn)用比較廣泛的控制元件之一。管理系統(tǒng)需要對煤礦井內(nèi)工作人員的位置進(jìn)行確定，而人員位置的信息獲取需要根據(jù)其移動特點進(jìn)行。在此基礎(chǔ)上，還需要根據(jù)目標(biāo)移動的信息進(jìn)一步確定其下一步的移動路線。目前GPS（全球定位系統(tǒng)）定位技術(shù)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(shù)。傳感技術(shù)中的數(shù)據(jù)查詢與編排功能可彌補(bǔ)GPS的缺陷，對工作人員位置進(jìn)行追蹤，可以有效保障井下工作人員的安全。同時，該技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)合可以使安全管理系統(tǒng)的管理覆蓋面更廣，滿足對于井下監(jiān)控的各種需求。另外，自動化控制技術(shù)的計算方法比較先進(jìn)，計算精度高，可有效提高定位的準(zhǔn)確性，方便具體管理措施的實施，降低安全事故發(fā)生的概率。該技術(shù)所需設(shè)備較少，運(yùn)行效率較高，當(dāng)深度在井下4m之內(nèi)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(fēng)系統(tǒng)

煤炭生產(chǎn)過程中，受各種客觀與主觀因素的影響，會發(fā)生很多安全事故。為了減少安全事故的發(fā)生，中國對法律法規(guī)進(jìn)行完善，并不斷推動技術(shù)創(chuàng)新。所以，近年來中國采煤技術(shù)與生產(chǎn)管理都有了較大改善。其中，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦最重要的生產(chǎn)系統(tǒng)之一，它對煤炭安全生產(chǎn)至關(guān)重要。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)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(fēng)機(jī)向井下輸入新鮮空氣，保證工作人員的需要。同時，礦井內(nèi)有很多濃度很高的有害氣體，通風(fēng)系統(tǒng)可以使有害氣體得到稀釋，保證氣體濃度達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。另外，通風(fēng)系統(tǒng)還要把井下水蒸氣與熱量排出，改善井下工作環(huán)境。這樣煤礦發(fā)生瓦斯爆炸、火災(zāi)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(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的具體應(yīng)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(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，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(shè)有風(fēng)量傳感器、溫度傳感器、風(fēng)量調(diào)節(jié)單元等其他單獨(dú)的控制中心。自動化控制中心的每一個獨(dú)立的控制中心都分別執(zhí)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(jìn)行控制，是各個單元既各司其職又統(tǒng)一合作，極大地提高了通風(fēng)系統(tǒng)的工作效率，與傳統(tǒng)的人工控制相比較，該控制體系運(yùn)用更短的時間達(dá)到了更好的通風(fēng)效果。

2.2傳感器系統(tǒng)信息傳導(dǎo)

自動化控制技術(shù)的順利運(yùn)行，各個部分的獨(dú)立控制是保障，是確定集中化控制順利進(jìn)行的前提，因此各個部分傳感器的信息傳導(dǎo)是確保通風(fēng)系統(tǒng)高效運(yùn)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(fēng)量傳感器、風(fēng)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(tǒng)的檢測提供具體的如風(fēng)量、濃度等信息。而隱性傳感器一般適用于輔助，比如說風(fēng)量調(diào)節(jié)單元，它是系統(tǒng)的一部分，但是只是起著部分調(diào)節(jié)輔助的作用。傳感器的信息傳導(dǎo)是自動化控制技術(shù)應(yīng)用中的特有機(jī)制，在以前傳統(tǒng)的人工通風(fēng)的情況下，每一個環(huán)節(jié)的信息是無法做到“命令式”傳播的，這就需要耗費(fèi)非常多的時間和能源來做到信息盡可能及時準(zhǔn)確的傳達(dá)。而在自動化控制中，傳感器系統(tǒng)的信息傳導(dǎo)是同步性的，每個系統(tǒng)的消息可以同時的進(jìn)行對應(yīng)的傳遞，既提高了信息傳遞的效率，還節(jié)約了大量人力物力成本。

2.3排風(fēng)程序通風(fēng)運(yùn)行

整個控制技術(shù)的集中化命令控制中心的核心操作便是排風(fēng)程序順利有效的通風(fēng)運(yùn)行，自動化控制技術(shù)能使通風(fēng)系統(tǒng)周期性的按照一定頻率運(yùn)作，也能在排氣程序運(yùn)作時將各個部分的信息進(jìn)行傳導(dǎo)，使排氣系統(tǒng)對氣體進(jìn)行有針對性的處理從而實現(xiàn)每一部分的同步工作。

2.4安全控制程序調(diào)節(jié)

在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用自動化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)中安全控制程序的自動調(diào)節(jié)。自動化的控制檢測不僅可以實現(xiàn)煤礦環(huán)境的自動化調(diào)整，還能進(jìn)行自動化的安全監(jiān)控。如果通風(fēng)環(huán)境出現(xiàn)問題，系統(tǒng)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(yīng)措施。這給煤礦作業(yè)的安全又加一層保障，有效的降低了煤礦生產(chǎn)所面臨的安全隱患，是現(xiàn)代煤礦行業(yè)不斷發(fā)展進(jìn)步的重要體現(xiàn)。

2.5實時監(jiān)測井下環(huán)境

自動化控制技術(shù)的提高，可以不斷完善控制系統(tǒng)，加強(qiáng)信息采集。通風(fēng)系統(tǒng)中所有設(shè)備的運(yùn)行狀況可通過采集到的信息進(jìn)行分析。比如，通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行時的風(fēng)壓、風(fēng)量信息，井下的有害氣體含量信息等，這些都是有效的數(shù)據(jù)信息，通過這些數(shù)據(jù)可得到井下的具體情況，保證對井下環(huán)境的實時監(jiān)測。通風(fēng)系統(tǒng)操作人員通過對這些數(shù)據(jù)的分析，可對井下工作環(huán)境進(jìn)行判斷，以便發(fā)生故障時，可及時采取改善措施。

3煤礦自動化控制的發(fā)展方向

3.1過程控制系統(tǒng)到現(xiàn)場信息集成

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和改革開放的進(jìn)步，傳統(tǒng)的控制技術(shù)已經(jīng)無法滿足過程控制系統(tǒng)的發(fā)展，為了更好地滿足過程控制系統(tǒng)到現(xiàn)場信息的集成，自動化控制技術(shù)已經(jīng)逐漸地出現(xiàn)在我們的生活中，而高水平的現(xiàn)場信息集成必須依靠自動化系統(tǒng)的控制，傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)無法為遠(yuǎn)程現(xiàn)場設(shè)備提供便捷、有效、及時地遠(yuǎn)程監(jiān)控信息，使得現(xiàn)場設(shè)備的功能相對較弱。為了滿足現(xiàn)代過程控制系統(tǒng)到現(xiàn)場信息集成，工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線等技術(shù)為實現(xiàn)線程信息集成提供了有力的基礎(chǔ)。

3.2中央集中控制系統(tǒng)

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(tǒng)，采用煤礦機(jī)械，工業(yè)等最新自動化技術(shù)，建立高效先進(jìn)的自動控制過程控制系統(tǒng)，以太網(wǎng)。在建立煤礦集中控制中心的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了企業(yè)集中控制中心煤礦設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程管理。在集中控制中心，使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)軟件實現(xiàn)編程，對現(xiàn)場各種設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場參數(shù)化，并通過地面支持中心進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，然后發(fā)出故障指示并通知礦工及時。處理和維護(hù)，實現(xiàn)集中統(tǒng)一的企業(yè)資源。

4結(jié)語

綜上所述，自動化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠有效的提高管理效率，節(jié)約管理成本，因此，探究其在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用是十分有必要的，這是時代發(fā)展的必然趨勢。只有運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不斷追求滿足社會與時代發(fā)展的需求，才能保障煤礦開采工作能夠持續(xù)的進(jìn)行，不斷促進(jìn)現(xiàn)代煤礦排風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化更新，引導(dǎo)煤礦系統(tǒng)技術(shù)的全方位升級，進(jìn)而推動我國煤礦生產(chǎn)工作的順利發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：天地（常州）自動化股份有限公司）