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

劉小帆

摘 要：在20世紀，自動化控制技術(shù)引來發(fā)展的高潮，到了21世紀自動化控制技術(shù)已經(jīng)成為最重要的高科技技術(shù)之一，各個領(lǐng)域都存在自動化技術(shù)的應(yīng)用。本文將著重論述煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中自動化技術(shù)的應(yīng)用，首先對自動化控制技術(shù)的內(nèi)涵進行了闡述，其次對自動化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用的必要性分析，最后對自動化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用從三個方面進行了研究。

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

前言

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是通風(fēng)方式和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的總稱，對于煤礦廠業(yè)的生產(chǎn)安全具有重要意義。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)可以給煤礦下開采人員提供充足的空氣，滿足人員對氧氣的需求;減少煤礦下的有害物質(zhì)，比如有毒氣體和粉塵;調(diào)節(jié)煤礦下的氣候，為工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，保障人員的生命安全。自動化技術(shù)能大幅度提高煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的性能。它可以實現(xiàn)礦井環(huán)境的實時監(jiān)控，降低系統(tǒng)運行的成本，提高系統(tǒng)的應(yīng)急能力。

1.自動化控制技術(shù)內(nèi)涵

自動化控制技術(shù)是當(dāng)今重要高科技技術(shù)之一，它能夠在無人監(jiān)管、參與的情形下，利用自身的控制裝置，讓生產(chǎn)的機械自動遵照人們設(shè)計的規(guī)律運作，生產(chǎn)的機械及被控對象可以是一個也可以是多個。連接控制中樞和被控對象的是通信網(wǎng)絡(luò)，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擁有諸多的通信接口的執(zhí)行元件、控制設(shè)備、檢測元件。控制中樞即計算機系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一的自動化管理，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的處理，生產(chǎn)情況的監(jiān)控、分析以及調(diào)度。現(xiàn)今自動化控制技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，技術(shù)、生產(chǎn)、軍事、管理、生活等各個領(lǐng)域，都離不開自動控制技術(shù)自動化控制技術(shù)。

2.自動化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用的必要性分析

目前，我國煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計存在較多缺陷，自動化設(shè)備不夠先進完備，計算機不能收集有效的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，就無法實施智能化的統(tǒng)一管理，降低煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的安全性和可行性。自動化技術(shù)能大幅度提高煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的性能，對于提高煤礦產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益具有重要意義。煤礦是我國重要的能源物質(zhì)，煤礦產(chǎn)業(yè)更是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，因此構(gòu)建完善的煤礦通風(fēng)自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)無人監(jiān)管、參與至關(guān)重要。自動化控制系統(tǒng)不僅可以減少不必要的人力物力，節(jié)約成本，還可以改善人員工作的環(huán)境，提高工作的安全性和效率。通風(fēng)環(huán)節(jié)是煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中保障生產(chǎn)安全的關(guān)鍵。煤礦通風(fēng)有兩種方式，自然通風(fēng)和機械通風(fēng)。自然通風(fēng)是利用自然氣壓產(chǎn)生的通風(fēng)動力，向礦井輸送新鮮的空氣，而機械通風(fēng)則是利用扇風(fēng)機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的通風(fēng)動力。由于自然通風(fēng)壓力小，不穩(wěn)定，礦井一般采用機械通風(fēng)的方式。

3.自動化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中自動化控制技術(shù)由三部分組成：1.傳感器系統(tǒng)，用來感受內(nèi)外環(huán)境的變化;2.通風(fēng)系統(tǒng)，為工作人員提供充足的空氣;3.中央控制系統(tǒng)，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的核心。

3.1傳感器系統(tǒng)設(shè)計

傳感器系統(tǒng)是用來感受內(nèi)外環(huán)境的變化信號的系統(tǒng)，它包括傳感器信號調(diào)理器、信號處理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳感器系統(tǒng)、單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和16通道高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。設(shè)計傳感器系統(tǒng)是發(fā)生器是首先要考慮的裝置。煤礦通風(fēng)自動化控制系統(tǒng)中連接控制中樞和被控對象的是通信網(wǎng)絡(luò)，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擁有諸多的通信接口的執(zhí)行元件、控制設(shè)備、檢測元件。通信系統(tǒng)利用這些設(shè)備實現(xiàn)信號的輸入與輸出。多路信號的傳輸一般有兩種方式，時分制和頻分制。時分制的傳輸標準是時間次序，按照各路信號接收的時間順序，依次進行傳輸。頻分制的傳輸標準是頻率，按照各路信號的頻率分門別類進行傳輸。由于頻分制穩(wěn)定度高、設(shè)計簡單，實際操作一般選用頻分制。頻分制系統(tǒng)一般都要進行二重調(diào)制或三重調(diào)制。調(diào)頻制抗干擾性能好，遙測精度也容易得到保證。在設(shè)計時一方面應(yīng)考慮盡量減少路際干擾，用增大頻偏來提高信噪比;另一方面又要考慮在保證傳輸精度的條件下滿足測量路數(shù)的要求。除此之外。煤礦的內(nèi)外環(huán)境、風(fēng)量等都會影響通風(fēng)風(fēng)量的控制。

3.2通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

煤礦通風(fēng)有兩種方式，自然通風(fēng)和機械通風(fēng)。自然通風(fēng)是利用自然氣壓產(chǎn)生的通風(fēng)動力，向礦井輸送新鮮的空氣，而機械通風(fēng)則是利用扇風(fēng)機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的通風(fēng)動力。由于自然通風(fēng)壓力小，不穩(wěn)定，礦井一般采用機械通風(fēng)的方式。風(fēng)量的調(diào)節(jié)也有兩種方式：1.通過改變風(fēng)門或調(diào)節(jié)百葉窗角度 風(fēng)門和葉片的運行狀態(tài)可以由頻率接收器接收，輸送到系統(tǒng)的控制中樞，控制中樞識別信號，根據(jù)實際情況和風(fēng)門、葉片的狀態(tài)，調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)動;2.調(diào)節(jié)通風(fēng)機的電機轉(zhuǎn)速 通過調(diào)節(jié)通風(fēng)機的電機轉(zhuǎn)速，找到適合的頻率。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的自動化控制還可以通過定時裝置實現(xiàn)，設(shè)置爆破的時間，實現(xiàn)自動通風(fēng)。國外發(fā)達國家用檢測元件實現(xiàn)通風(fēng)機的轉(zhuǎn)數(shù)控制，控制標準為礦井環(huán)境，比如空氣的溫度、某種氣體的含量等。我國目前還不具備這一技術(shù)，仍在探索中。

3.3中央控制系統(tǒng)設(shè)計

中央控制系統(tǒng)是煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的核心，它的主體就是應(yīng)用微型計算機。應(yīng)用微型計算機是一種能夠自動、高速、精確地處理信息的現(xiàn)代化電子設(shè)備，它具有強大的運算能力和邏輯思維能力，通過預(yù)先設(shè)計好的程序?qū)?shù)據(jù)進行自動化處理。應(yīng)用微型計算機具有準確度高、運行速度快等優(yōu)點，基本滿足煤礦通風(fēng)自動化控制系統(tǒng)的所有要求。收集、處理傳感器輸送回來的數(shù)據(jù)是中央控制系統(tǒng)的主要任務(wù)之一，計算機分析數(shù)據(jù)后再對通風(fēng)量進行調(diào)整。此外，中央控制系統(tǒng)也負責(zé)把控系統(tǒng)的安全。總而言之，中央控制系統(tǒng)通過對聲、光、電等各種設(shè)備的集中控制實現(xiàn)信息的處理、環(huán)境的監(jiān)控、執(zhí)行信號的傳輸、通風(fēng)量的調(diào)節(jié)。

4.小結(jié)

煤礦是我國重要的能源物質(zhì)，煤礦產(chǎn)業(yè)更是我國的支柱產(chǎn)業(yè)。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是通風(fēng)方式和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的總稱，對于煤礦廠業(yè)的生產(chǎn)安全具有重要意義。自動化控制技術(shù)能夠在無人監(jiān)管、參與的情形下，利用自身的控制裝置，讓生產(chǎn)的機械自動遵照人們設(shè)計的規(guī)律運作，減少煤炭開采的成本，提高安全性和工作效率。

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