自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用研究

褚振華

摘 ?要：煤炭通風系統在一定程度上保障了煤礦生產的安全性，為了能夠進一步提升煤礦通風系統應用效率，提升煤炭企業安全生產水平，在煤炭通風系統中引入自動化控制技術，使其不僅能夠確保礦井的安全性，同時還能夠減輕煤礦工作人員的負擔，降低經濟成本的支出。再者，還能夠有效提升煤礦企業的生產效率，加強各項生產和管理，提升通風系統地使用性能，加強通風系統的自動化建設，改善井內空氣質量，控制煤礦安全生產方式，以此能夠有效提升煤礦企業生產效率，促進企業經濟建設和發展。

關鍵詞：自動化控制技術;煤礦通風系統;研究

煤礦通風工作在一定程度上能夠有效提升煤礦生產的安全性，同時還能夠及時將煤礦生產中產生的有毒物質排出，吸收更多的新鮮空氣，使得礦井中的氣體能夠達標。而且傳統通風系統的工作效率比較低，在實際運行過程中還需要人工維護才能夠確保通風系統安全運行。而應用自動化技術不僅能夠對煤礦系統進行自動化控制，同時還能夠有效提升煤礦企業生產的安全性和穩定性。

一、煤礦通風系統的重要性

在煤礦通風系統中應用自動化控制技術能夠確保外界空氣引入地下井內，同時還能夠有效改善井下空氣質量，降低有毒氣體的濃度，避免因瓦斯過高所引發的爆炸問題。在煤礦生產作業中，“安全生產”永遠是第一位，而通風系統則是煤礦企業生產的安全保障。在煤礦作業中，通風系統能夠有效排除礦井內的毒氣，并通過循環向礦井內注入新鮮空氣，以此能夠讓礦井內的工作人員有良好的呼吸環境。隨著科學技術的進步和發展，煤礦通風系統采用了自動化控制設備，以此能夠有效降低人工成本的控制，同時還能夠對通風系統的運行進行實時監控，使其能夠有效提升煤礦企業的生產效率和運行效率。煤礦企業在實際發展中要緊跟時代發展的步伐，積極引進先進技術，以此能夠有效提升煤礦通風系統的運行，確保煤礦產業能夠安全生產。

目前我國煤炭資源的開采方式主要是機械開采，部分開采還需要人工操作。我國是一個人口大國，各項生產中都需要煤炭資源，從而導致煤炭資源的開采率也在不斷地上升，在開采過程中隱藏著各項安全事故問題，其主要原因是由于內部通風條件比較差，隨著煤礦開采深度逐漸遞增，有毒有害氣體和高溫的產生地風險越來越大，在一定程度上嚴重影響采礦工作人員的人身安全。而良好的通風系統則是能夠將礦井內的有毒氣體、水蒸氣以及熱量及時排除，通過各項循環往內部注入新鮮空氣，以此來給煤礦工作人員來營造一個良好的工作環境。再者，瓦斯爆炸也是大規模爆炸事故，能夠造成很嚴重的人員傷亡，甚至還會造成礦井堵塞，給營救工作帶來很大的難題。而通風系統能夠將礦井內的瓦斯氣體及時排除，同時還能夠合理控制礦井中的二氧化碳和氧氣的濃度，降低瓦斯爆炸發生的概率，這對于礦井安全來說有很大的作用。合理設計煤礦通風系統能夠有效改善礦井內的空氣質量，同時還能夠有效調節礦井溫濕度，以此能夠有效防止出現瓦斯爆炸事件。

二、應用自動化控制技術的意義

在煤礦企業開采煤礦之前和正在進行作業時，將自動化控制技術應用通風系統中，能夠有效提升煤礦作業的生存效率，能夠實現人力資源最大化。但是以目前的狀況來說，我國煤礦企業的很多自動化控制設備出現嚴重的老化、損壞，在一定程度影響通風系統的應用和安全性，在實際應用中無法精準記錄故障因素的數據信息，甚至無法檢測或控制通風系統的運行，從而降低了通風系統的安全性和有效性。

三、影響煤礦通風安全的因素

在煤礦作業中能夠影響煤礦作業通風安全的因素可分為三部分：其一，自然因素。自然因素主要是指煤層地下的深層結構比較復雜，若是煤礦開采深度越深，那么就會受到環境因素的影響，有可能會發生瓦斯爆炸事件，并且還會發生一定的自然災害事件;其二，人為因素[1]。在煤礦作業中有部分工作人員因自身素質能力比較低，缺乏一定的安全意識，甚至沒有詳細了解煤礦生產知識，在作業中存在違規行為或不規范作業的現象，從而引發了煤礦安全事故問題。其三，設備因素。部分煤礦企業為了能夠快速進入生產狀態，忽視了對設備的檢查、維護以及維修等，就直接進入工作，導致設備老化，出現一定的安全問題或故障問題;部分煤礦企業并沒有先進的防塵設備，無法對礦井下的煤塵進行有效處理，從而引發粉塵爆炸。再者，因礦井監控系統級別比較低，在一定程度上無法對礦井進行有效的勘測和檢測，而且各項數據信息也缺乏一定的精準性和有效性，這些因素都會影響煤礦通風系統的應用和處理。

四、煤礦通風自動化控制系統功能的概述

（一）系統構成

在煤礦作業中設置有效地監測裝置，使其能夠對煤礦環境、溫度以及風度進行全面的檢測，當數據信息傳輸之后還能夠對其進行有效地分析和整理，發現隱藏的安全隱患，并對其進行有效地處理。通風自動控制系統主要有總控中心、通風系統和傳輸系統三部分，總控中心是在計算機體系下完成對數據信息的整理和收集;通風系統則是利用百葉窗、風門或通風電機等裝置來控制風量和環境溫度;傳輸系統則是承擔信息收發和實時監測，其看似簡單，但卻是非常重要的，若是傳輸信息不及時或傳輸錯誤信息，那么將會影響后續操作，所以三者必須協調統一，缺一不可。

（二）主要功能

其一，控制功能，若是對其進行詳細劃分，包括現場手動、半自動化和自動控制三種，手工控制的對象是外部硬件裝置，啟動、停止或暫停風機，不需要分站控制器介入;半手工操作是在人工現場對主分站實行遠程操控;自動化控制就是根據事實收集風機運行數據的基礎上，為滿足礦井通風需求，對風機進行自主性啟動、停止和暫停操作等。其二，“三遙”功能，其中包括遠程測量風機風速風量、電機速度、環境溫度以及瓦斯濃度等，同時還能夠采集風機、電機開關、風門等狀態量，并對其進行遠程操控[2]。其三，顯示數據功能，能夠根據實時顯示檢測數據信息對其進行數據信息的收集和整理。其四，記憶故障功能，能夠自動記錄系統中出現故障的時間和異常數據信息的功能。其五，報警功能，在實際應用中能夠有效檢測實際數據信息，同時還能夠監測預設極限值以外的數據信息，無論距離多遠都能夠自動收集信息并進行預警，再者，還有打印和查詢的功能。

五、自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用

（一）監測、收集和整合數據信息

在煤礦通風系統中應用自動化技術，需要大量的數據信息作為支持，同時還要確保數據信息的有效性。所以，要加強對數據信息監測設備的管理，通過數據信息對其進行全方位的技術處理，以此能夠有效提升通風系統的執行處理能力。在實際應用中能夠根據監測數據信息作出有效地調控處理，同時還能夠將數據信息依附于傳感器元件當中，以此來加強礦井內各個區域之間的數據信息，以此能夠連城一個整體。在實際運行中對數據信息的處理也要控制到位，監測目的要有一定的針對性和精準性，在數據信息采集過程中要重點實時檢測礦井內的空氣質量和空氣成分，同時還要對風壓、風速以及礦井內的溫度進行全面監測。在通風系統運行過程中要加強監測系統的及時性和有效性，在運行中若是遇到問題一定要及時反饋，并制定相應的解決方案，以此來確保整個通風系統能夠正常運行[3]。

（二）對數據信息有效分析及時發現存在的安全隱患

在數據信息采集過程中能夠將數據進行圖形轉換，以此能夠更加清晰地看到數據中存在的問題。再通過數據信息對其進行有效對比，并針對發現的問題進行有效討論，在煤礦生產中，若風速處于運行較低狀態，那么礦井內的空氣流動性就會逐漸變小，從而造成礦井下溫度不斷上升，從數據上升上來看，可以對礦井下的空氣進行實時監測，若是溫度超出合理控制范圍內，那么就會對其進行及時預警并通知相關工作人員，同時還會采取相應的緊急措施。在該期間，工作人員可以根據設備的運轉情況對通風系統問題進行推斷，之后再做出相應的處理。

（三）傳感器系統信息傳導

煤炭通風自動化控制應用中能夠根據每一個部分進行獨立控制，以此來確保整個煤礦作業正常運行。所以，在部分傳感器信息采集中，要確保通風系統能夠高效穩定地運行。傳感器主要是有兩種：其一，顯性傳感器，風量能夠通過傳感器進行監測空氣，同時還能夠為通風系統的檢測提供詳細的數據信息;其二，隱性傳感器，用于風量調節單元，能夠為系統進行一定的輔助性工作，如調節風量過程中，傳感器的信息傳導與自動化技術進行結合。在以往的輔助過程中，都是通過人工方式進行通風調節，需要一個一個進行操作，在一定程度上消耗了大量的時間和能源，而且很容易造成數據誤差或者傳導錯誤的現象，嚴重影響運行水平。而應用自動化技術不僅能夠增強傳感信息的效果，同時還能夠確保系統高效穩定地運行，以此來減少傳遞環節出現誤差的概率，降低成本經濟。

（四）中央控制系統的設計

主要是針對微型計算機技術的應用，在實際應用中需要進一步加強接口型號的匹配，同時還能夠體現其拓展能力，在煤礦通風系統中能夠對各項工作的設計提出更精準的設計內容。中央控制系統地控制在實際應用中控制效率更快，同時還能夠對各項內容進行精準調控，有著很強的優勢，能夠更好地滿足當前煤礦企業的建設需求和發展需求。再者，中央控制系統在實際運行過程中還能夠實現對監測站的數據信息采集，同時還能夠加強信息的對比度，以此能夠對風量進行更好的調節。在中央控制系統中還增加了監控功能和報警功能，能夠對監控數據信息進行合理應用，同時還能夠加強數據信息的整體應用效果。在實際運用中若是發現異常現象，那么中央控制系統就會對各個環節發出下達指令，以此能夠實現自我調控。

（五）變頻技術

煤礦通風系統自動化技術應用中，變頻技術在一定程度上打破了傳統技術模式，同時還能夠對電機轉速進行有效更新，使其能夠形成自動化技術。以往對電機速度調節都是通過電磁調速，在該過程匯總加大內部電流傳遞，使其在內部磁場中進行調節，這樣的方法對能源的消耗相對來說比較大，而且容易造成電機運轉功率浪費的現象。所以，應用變頻技術能夠有效將電流轉換為不同的交流電，還可以通過直電流對其進行不同頻率的直流分享，而且電機在實際轉速過程中不會對頻率變化產生影響，以此能夠更好地實現節能。在調節過程中還會根據具體數據信息作出情況分類。再者，在自動化控制系統中應用變頻技術能夠使其更加精準，確保PLC技術所發出的指令具有實效性，在電動轉速調節中，能夠對風量進行精準定位。PLC技術是可編程邏輯控制器，在實際應用中能夠用實現所需要的指令，例如，邏輯運算編輯和順序控制等，它的核心內容就是以控制技術為主。隨著經濟快速增長，PLC技術也順勢發展起來，并取得了實質性進展，而且無論是在價格、形式還是控制功能都會有一定的變化，所以說在自動化技術中有著非常良好的應用[4]。

（六）查詢和打印數據報表

在煤礦通風系統自動化技術處理過程中，能夠根據不同使其的數據信息進行有效處理，還可以在主機上的各個時間和區域內進行信息調取。若是工作人員想要對出現的數據信息進行分析時，那么可以根據現有的實際數據信息對其進行查看和處理，并將所查詢的報表信息進行打印處理，以此能夠有效提升各項工作效率。

（七）建立故障應答體系

在煤礦通風系統中應用自動化控制技術進行工作，能夠確保其他通風設備安全運行，同時還能夠有著良好的通風效率。其操作原理主要是對中央控制中心所發出的指令進行開啟通風指令或暫時關閉指令，確保在通風機在停止運行時能夠及時開啟備用通風機，以此能夠減少人工錯誤行為，避免發生安全事故。再者，煤礦通風自動化控制系統中還有信息監控和信息命令。通風系統的多通道信號可分為頻率子系統和時間系統，分頻系統在實際應用中對信號有著很強的傳輸性和安全性，在一定程度上能夠有效減少故障頻率，而且因電路結構相對來說比較簡單，在傳輸系統中載波頻率設備能夠接受或傳輸信號，并且還能夠通過專門的線路信號進行傳輸，并對組建信息進行有效的信號檢測[5]。

六、加強并重視自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用

（一）加大資金投資力度

煤礦企業在實際發展中不僅要重視自動化控制技術的應用，同時還要加大資金的投入和使用，要積極引進先進技術和自動化控制設備，加強煤礦自動化控制技術的探索和應用，以此能夠不斷創新發展。在實際發展中還要積極轉變發展觀念，要跟上時代發展的步伐，不斷創新自動化控制技術，使其能夠確保煤礦通風系統的有效性，提升煤礦企業的工作效率。

（二）及時轉變發展觀念

隨著科學技術的進步和發展，煤礦企業在實際發展中要重視自動化控制技術，同時還要加強管理制度，改變以往的人工方式，積極引進先進設備，以此能夠有效提升通風系統運行的穩定性，同時還能夠確保采礦作業能夠順利進行。

（三）加強人才培養技術和培訓工作

煤礦通風系統中的自動化控制技術對專業技術能力的要求比較高，但是由于煤礦生產環境相對來說比較惡劣，條件也比較艱難，很多高校大學生并不愿意從事煤礦行業的工作，使得專業人才不斷的流逝，從而導致煤礦技術更新較慢。所以，煤礦企業在實際發展中要加強專業技術人才的引進，提升專業技術人才的薪資待遇，以此能夠吸引更多專業技術性人才，更好的提升煤炭通風系統自動化控制技術的應用能力。再者，還要加強企業內部職工的培訓工作，時刻秉承著“安全第一”的原則，對相關技術人員進行有效的培訓，同時還要進一步落實獎懲制度和培訓考核內容，以此能夠有效提升職工工作的積極性，在企業內部還能夠培養出更多專業技術型應用人才。

綜上所述：

在煤礦企業生產過程中，煤礦企業安全性問題是非常重要的，同時也是最關鍵的問題，使其不僅能夠有效提升煤礦企業的經濟效益，同時還能夠確保安全生產，確保工作人員的生命健康。自動化控制技術在煤礦通風系統中有著很好地應用效率和管理效率，不僅能夠節省煤礦企業管理成本經濟，同時還能夠有效提升礦井作業的安全性，而且這也是時代發展的必然趨勢，借助先進的科學技術，不斷發展不斷創新，以此來確保煤礦企業的開采工作能夠順利進行。同時還要不斷優化煤礦企業的排風系統，對其進行全面的升級，以此能夠推動煤礦企業的發展，為煤礦開采工作提供有效的安全和保障，降低安全事故的發生幾率，降低企業成本經濟，確保煤礦企業安全生產，促進煤礦企業經濟建設和發展。

參考文獻

[1] 秦俊杰.煤礦通風系統中自動化控制技術的應用研究[J].石化技術，2020，27（05）：110-111.

[2] 趙崳.自動化控制技術在煤礦通風系統維護中的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2019（20）：177+179.

[3] 沈濤.煤礦通風系統中自動化控制技術的探討[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（11）：253+256.

[4] 侯冠強.自動化控制技術在煤礦通風系統中的應用研究[J].能源與節能，2018（02）：87-88+91.

[5] 尹金輝.自動化控制技術在煤礦通風中的合理應用研究[J].能源與節能，2017（11）：37-38.