自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用

文/李海軍

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。本文介紹了煤礦通風系統的應用現狀和煤礦通風系統設計的重要性，對自動化控制技術的整體結構進行簡要概述，重點分析了自動化控制技術在煤礦通風系統中的具體應用。

1 煤礦通風系統的應用現狀

目前，煤礦通風系統的主要目的便是實現對風量的有效控制，風機作為整個系統中的基礎設備，得到了非常廣泛的應用。傳統的煤礦通風系統，風機的運轉主要是靠鼠籠式異步電動機的拖動來進行的，雖然可以通過簡單的操作運用擋風板來實現風量的調節，但是也耗用了非常多的能源，能耗問題十分嚴重。近些年來，隨著科學技術的不斷發展，變頻技術得以發展并應用于煤礦通風系統的節能改造之中，變頻調速電機的出現，不僅能夠使風量的控制更加智能化，而且能夠做到大幅度節能，有利于提高企業的經濟效益。

2 煤礦通風系統設計的重要性

通風系統對于煤礦的安全管理有十分重要的意義，對于煤礦的安全生產也有非常大的影響。

2.1 降低瓦斯事故發生的概率

瓦斯爆炸是煤礦安全事故中發生幾率最大、影響力最大、破壞力也最大的事故之一，給煤礦工作人員造成了極大地人身安全威脅。因此，國家對于瓦斯事故給予高度重視，制定出臺了一系列相關規章制度，從而一定幾率上降低瓦斯事故發生的可能。根據相關規定，煤礦作業環境中的二氧化碳和氧氣的濃度要保持在一定范圍以內，這時，就需要有效的利用煤礦通風系統，從而保證作業環境空氣的質量達標，降低瓦斯事故的發生概率?？茖W合理的利用通風系統，還能夠改善地下礦井的作業環境，調節作業環境的溫度、濕度，提高空氣質量，這有效的保障了煤礦作業的安全性。

2.2 保障煤礦作業人員的安全

隨著我國社會的不斷發展，社會對于煤礦的需求不斷上升，國家在煤礦生產中投入越來越高的人力成本的同時，煤礦的安全問題也在頻繁出現。針對此，國家高度重視，并且出臺了許多與煤礦作業安全相關的規范標準。煤礦安全問題出現的一大原因便是通風不達標，因此保障通風系統的有效性是保障煤礦作業安全的重要保障。由于煤礦開采的特殊性，其所處的自然環境尤其是地理環境十分特殊，這就對通風系統的設計提出了更高的要求。而且隨著煤礦開采深度的不斷增加，地下的空氣質量、溫度、濕度等條件也越來越惡劣，有毒氣體所占的比例會越來越大，這些因素都嚴重威脅了地下礦井作業人員的身心和健康的安全。因此，為了保障煤礦作業人員的安全，煤礦通風系統的設計和安裝就非常重要。高效合理的通風系統不僅能夠保障煤礦開采工作的順利進行，還能將新鮮的空氣不斷輸入作業環境之中，改善作業環境，切實保障作業人員的安全。

3 自動化控制技術的整體結構

自動化控制系統主要由三部分組成，分別是總控中心、通風系統和傳輸系統。

總控中心，其最主要的設備便是計算機，計算機有多個數據接口，而且計算速度極快，精確度也很高，這使得其控制系統完成通風系統控制時能夠更加的高效和完善。總控中心的主要作用便是搜集整理每個監控站的信息，對信息進行整合和分析，從而根據具體情況調整通風系統的運行，對通風系統實施更加有效全面的控制。除此之外，總控中心還要負責完成整個自動化控制系統的監控和報警工作。

通風系統，其最主要的作用便是調控整個通風系統的風量。通風系統可以根據風門角度的變化或者借助百葉窗的作用來感知井內風量的變化，向總控中心發送感應到的信息，這時總控中心會結合信息發出指令，就可以對風量進行控制。對于風量的調整，主要用到的是變頻設備，通過改變電機的轉速來利用調節風量的大小。

傳輸系統，顧名思義，該系統主要就是傳輸設備發出的指令，傳輸系統的工作任務，是整個系統中信息的中轉站，也是信息傳遞的載體。

4 自動化控制技術在煤礦通風系統中的具體應用

4.1 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。

4.2 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。

4.3 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。

4.4 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。

5 總結

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。