黃白茨煤礦智能通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)研究與設(shè)計(jì)

張 明，何云文

(1.國(guó)家能源集團(tuán)烏海能源黃白茨礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市，016000；2.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶市九龍坡區(qū)，400037)

2020年2月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局等8部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》的通知，要求到2021年，建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦。2021年1月，國(guó)家能源集團(tuán)印發(fā)了《國(guó)家能源集團(tuán)煤礦智能化建設(shè)指南》，對(duì)煤礦智能化建設(shè)的內(nèi)容、達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)作出了具體的安排[1-3]，其中對(duì)智能通風(fēng)系統(tǒng)中的主要通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、風(fēng)窗、自動(dòng)測(cè)風(fēng)等井下通風(fēng)設(shè)施需要達(dá)到的功能進(jìn)行了細(xì)化，并對(duì)地面軟件平臺(tái)提出了具備建模與初始化、智能調(diào)控與可視化展示、系統(tǒng)分析與維護(hù)等模塊要求，最終實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)參數(shù)自動(dòng)測(cè)量，地面遠(yuǎn)程對(duì)井下通風(fēng)設(shè)施的控制和調(diào)節(jié)、通風(fēng)軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)解算的目標(biāo)。基于此，筆者對(duì)黃白茨煤礦智能通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)方案進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)，以期達(dá)到礦井通風(fēng)自動(dòng)化減人、智能化分析與決策、遠(yuǎn)程無(wú)人化控制的目標(biāo)。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

黃白茨煤礦礦井通風(fēng)方式為中央邊界式，通風(fēng)方式為機(jī)械抽出式，由主井、副井、行人斜井、北風(fēng)井、回風(fēng)立井5條井筒組成。安裝2臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)、3套自動(dòng)風(fēng)門、3套手動(dòng)風(fēng)門、9道主要調(diào)節(jié)風(fēng)窗、1套安全監(jiān)控系統(tǒng)，礦井通風(fēng)最長(zhǎng)路線為7 km，采煤工作面采用全負(fù)壓“U”型通風(fēng)，掘進(jìn)工作面采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)。

目前礦井在通風(fēng)系統(tǒng)管理和建設(shè)方面已經(jīng)取得一定成效，但與智能通風(fēng)系統(tǒng)要求建設(shè)的內(nèi)容和達(dá)到的效果還存在一定差距。一是目前安設(shè)的風(fēng)速傳感器數(shù)量不足，傳感器監(jiān)測(cè)精度不夠，傳感器有效性判識(shí)、最佳安裝位置、系數(shù)調(diào)整等使用管理方面還需進(jìn)一步改進(jìn)；二是井下風(fēng)量測(cè)量方式為傳統(tǒng)人工機(jī)械表測(cè)量，機(jī)械式風(fēng)表存在攜帶不便、操作復(fù)雜且存在測(cè)風(fēng)滯后性等問(wèn)題；三是井下自動(dòng)風(fēng)門不能實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程控制和災(zāi)變聯(lián)動(dòng)控制；四是風(fēng)窗調(diào)控為手動(dòng)百葉或手動(dòng)插板形式，不具備遠(yuǎn)程控制功能；五是在通風(fēng)系統(tǒng)分析和決策方面還缺少先進(jìn)技術(shù)手段等。

2 智能通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)及總體思路

2.1 建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》《國(guó)家能源集團(tuán)煤礦智能化建設(shè)指南》等規(guī)定要求，結(jié)合智能通風(fēng)系統(tǒng)最新技術(shù)和黃白茨煤礦對(duì)通風(fēng)參數(shù)感知、通風(fēng)輔助決策、風(fēng)量調(diào)配控制等3個(gè)方面的自動(dòng)化和智能化需求，對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)參數(shù)智能感知技術(shù)及裝備進(jìn)行更換升級(jí)；建設(shè)集通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測(cè)、隱患智能辨識(shí)、通風(fēng)設(shè)施設(shè)備遠(yuǎn)程控制為一體的通風(fēng)決策及控制系統(tǒng)；建設(shè)包含風(fēng)量遠(yuǎn)程自動(dòng)測(cè)量、風(fēng)門遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)風(fēng)門及風(fēng)窗遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)控、主通風(fēng)機(jī)和局部通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制的通風(fēng)設(shè)施設(shè)備智能控制系統(tǒng)；建設(shè)區(qū)域風(fēng)流自動(dòng)調(diào)節(jié)、工作面火災(zāi)反風(fēng)、帶式輸送機(jī)火災(zāi)風(fēng)流應(yīng)急控制的通風(fēng)災(zāi)變聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)；從技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)“可看、可調(diào)、可控、可算”的目標(biāo)。

2.2 總體思路

智能通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)采用總體集成、模塊化建設(shè)的思路開(kāi)展工作，從智能感知、智能決策、智能控制等3個(gè)方面進(jìn)行建設(shè)[4]。首先，在現(xiàn)有通風(fēng)相關(guān)參數(shù)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，新增或升級(jí)通風(fēng)參數(shù)精測(cè)裝備，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵參數(shù)的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性；新增巷道全斷面自動(dòng)測(cè)風(fēng)裝置，實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程測(cè)風(fēng)。其次，進(jìn)行全礦井巷道和通風(fēng)構(gòu)筑物的阻力參數(shù)測(cè)定，構(gòu)建通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)三維模型，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)解算、在線監(jiān)測(cè)、三維展示，建立適合于黃白茨煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的通風(fēng)系統(tǒng)預(yù)警指標(biāo)體系及模型，實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)隱患的自動(dòng)辨識(shí)和超前預(yù)警。最后，新增包括局部通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程變頻控制、風(fēng)門和風(fēng)窗遠(yuǎn)程自動(dòng)控制的智能控制系統(tǒng)，并建設(shè)一套采煤工作面區(qū)域反風(fēng)和火災(zāi)應(yīng)急遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。通過(guò)上述技術(shù)、裝備融合，形成一套完備的智能通風(fēng)技術(shù)與裝備體系。智能通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)總體思路如圖1所示。

圖1 智能通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)總體思路

3 智能通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)主要內(nèi)容

3.1 通風(fēng)參數(shù)感知技術(shù)及裝備

3.1.1 通風(fēng)參數(shù)精測(cè)裝備

通風(fēng)基礎(chǔ)參數(shù)的測(cè)定是一項(xiàng)最基礎(chǔ)、最重要的工作，只有在全面準(zhǔn)確掌握巷道風(fēng)速分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，才能為后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)解算、通風(fēng)輔助決策、風(fēng)量調(diào)配控制提供有效和可靠的數(shù)據(jù)。因此，需要配備高精度電子風(fēng)速表和風(fēng)速傳感器，實(shí)現(xiàn)風(fēng)速0.1～15 m/s 量程的測(cè)量；配備高精度、高靈敏性氣壓測(cè)量?jī)x器，實(shí)現(xiàn)700～1 200 hPa量程的絕對(duì)氣壓、相對(duì)氣壓的測(cè)定，實(shí)現(xiàn)井下直接標(biāo)記測(cè)定數(shù)據(jù)和地面直接上傳處理，有效降低礦井日常通風(fēng)阻力測(cè)定、局部調(diào)風(fēng)等工作勞動(dòng)強(qiáng)度，為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模型的快速、精準(zhǔn)構(gòu)建提供數(shù)據(jù)支撐，提高工作效率。

3.1.2 通風(fēng)參數(shù)精測(cè)技術(shù)

(1)風(fēng)速傳感器精確定位系統(tǒng)分析與測(cè)試驗(yàn)證。采用理論計(jì)算、數(shù)值模擬來(lái)確定典型巷道風(fēng)速分布的基本規(guī)律，并計(jì)算出巷道平均風(fēng)速線所在位置。風(fēng)速分布規(guī)律的現(xiàn)場(chǎng)考察選擇典型巷道進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作，以掌握巷道斷面風(fēng)速分布基本規(guī)律，現(xiàn)場(chǎng)選擇典型斷面采用階梯網(wǎng)格式布點(diǎn)方式進(jìn)行大量布點(diǎn)測(cè)量巷道斷面風(fēng)速分布情況，繪制斷面風(fēng)速分布等值線圖，尋找巷道腰線位置、頂板位置的平均風(fēng)速點(diǎn)，最終確定典型巷道風(fēng)速傳感器準(zhǔn)確安裝位置，為快速測(cè)量和準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)巷道風(fēng)速提供技術(shù)支撐。

(2)風(fēng)速傳感器監(jiān)測(cè)有效性考察。對(duì)于巷道內(nèi)存在帶式輸送機(jī)、特殊斷面巷道、風(fēng)速變化頻繁巷道，風(fēng)速傳感器安裝完成后仍然需要定期考察其風(fēng)速監(jiān)測(cè)值是否滿足監(jiān)測(cè)精度的要求。通過(guò)高精度電子風(fēng)速表對(duì)井下風(fēng)速傳感器進(jìn)行不定期的校準(zhǔn)，形成一套風(fēng)速傳感器精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)有效性判識(shí)的方法。

3.1.3 通風(fēng)參數(shù)精測(cè)工程

為了實(shí)現(xiàn)礦井對(duì)通風(fēng)參數(shù)的精準(zhǔn)把控，為井下調(diào)風(fēng)、網(wǎng)絡(luò)解算、系統(tǒng)優(yōu)化等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，采用高精度氣壓表、超聲波風(fēng)速表等儀器，精細(xì)化測(cè)定井下所有巷道、風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)門通風(fēng)阻力，為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建及通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整的精準(zhǔn)決策提供真實(shí)可靠的基礎(chǔ)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)決策。全面測(cè)定礦井巷道通風(fēng)基礎(chǔ)參數(shù)，包括靜壓、風(fēng)速、溫度、濕度、巷道斷面尺寸等，計(jì)算得出各條井巷斷面尺寸、風(fēng)量、風(fēng)阻、摩擦阻力系數(shù)等數(shù)據(jù)；測(cè)定所有通風(fēng)設(shè)施的通風(fēng)阻力數(shù)據(jù)，計(jì)算得出通風(fēng)設(shè)施風(fēng)阻。

3.1.4 通風(fēng)參數(shù)傳感器布置

(1)監(jiān)測(cè)傳感器布置原則。在采掘工作面安裝風(fēng)速和風(fēng)壓傳感器，采區(qū)主要進(jìn)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷風(fēng)門兩側(cè)安裝風(fēng)壓傳感器，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)相關(guān)風(fēng)速、風(fēng)量、風(fēng)壓等參數(shù)，對(duì)全礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)解算和分析。在礦井的主要進(jìn)回風(fēng)及風(fēng)流波動(dòng)較大的巷道安裝風(fēng)速傳感器監(jiān)測(cè)風(fēng)量變化，利用通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算軟件動(dòng)態(tài)解算風(fēng)量變化對(duì)其他巷道的影響，并對(duì)供風(fēng)達(dá)不到要求的進(jìn)行提示報(bào)警。在回采工作面布置傳感器，進(jìn)行通風(fēng)參數(shù)監(jiān)測(cè)，研究通風(fēng)監(jiān)測(cè)參數(shù)的變化規(guī)律，如采掘、運(yùn)輸、行人、開(kāi)關(guān)風(fēng)門與巷道風(fēng)阻、風(fēng)量、風(fēng)壓變化等的關(guān)系，利用該規(guī)律和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)工作面通風(fēng)安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。在關(guān)鍵地點(diǎn)安設(shè)風(fēng)壓傳感器，對(duì)這些處于非采掘面區(qū)域的關(guān)鍵風(fēng)門風(fēng)壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

(2)監(jiān)測(cè)傳感器布置方案。風(fēng)速傳感器方面，目前安設(shè)的風(fēng)速傳感器安裝符合有關(guān)規(guī)定，根據(jù)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算和風(fēng)量調(diào)控監(jiān)測(cè)精度的需要，增設(shè)16臺(tái)高精度風(fēng)速傳感器。壓差傳感器方面，為有效監(jiān)測(cè)關(guān)鍵用風(fēng)地點(diǎn)阻力變化情況，增設(shè)5臺(tái)壓差傳感器。

3.2 智能通風(fēng)決策及控制平臺(tái)

按照建設(shè)要求，建立1套集通風(fēng)在線監(jiān)測(cè)、通風(fēng)隱患自動(dòng)識(shí)別、通風(fēng)設(shè)備遠(yuǎn)程控制、通風(fēng)災(zāi)變聯(lián)動(dòng)控制等多功能為一體的智能通風(fēng)決策及控制平臺(tái)[5-7]。

(1)井下風(fēng)量按需分配模擬。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造調(diào)整、系統(tǒng)方案優(yōu)化的制定中，提前模擬系統(tǒng)變動(dòng)后風(fēng)網(wǎng)狀態(tài)，提高通風(fēng)的系統(tǒng)可靠性。

(2)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)解算。以礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)阻模型為基礎(chǔ)，根據(jù)礦井主要通風(fēng)巷道及關(guān)鍵地點(diǎn)的風(fēng)速實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)解算，從而掌握整個(gè)礦井所有通風(fēng)巷道的風(fēng)量分布。

(3)通風(fēng)隱患及異常變化預(yù)警。以網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)解算和通風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性、風(fēng)速超限、風(fēng)量不足、微風(fēng)、循環(huán)風(fēng)、風(fēng)流逆轉(zhuǎn)、風(fēng)流短路、供需失衡等隱患以文字和圖形渲染等方式進(jìn)行智能報(bào)警。

(4)通風(fēng)三維一體化展示。三維展示能夠?yàn)槿藗兂尸F(xiàn)更直觀、交互性更強(qiáng)的可視化效果，并能夠減輕人們的認(rèn)知負(fù)擔(dān)和分析負(fù)擔(dān)。根據(jù)煤礦常用梯形、三心拱、圓弧拱等斷面參數(shù)結(jié)構(gòu)計(jì)算公式建立三維井巷模型，根據(jù)密閉、風(fēng)門、風(fēng)窗、硐室等參數(shù)結(jié)構(gòu)建立井巷附屬設(shè)施三維模型，同時(shí)建立井巷三維注記、節(jié)點(diǎn)輪廓線處理等模型。研究三維場(chǎng)景動(dòng)態(tài)瀏覽技術(shù)，選擇合理、先進(jìn)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎平臺(tái)和通風(fēng)系統(tǒng)三維展示平臺(tái)，展示包括井巷、通風(fēng)設(shè)施設(shè)備、風(fēng)網(wǎng)解算數(shù)據(jù)、傳感器及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、風(fēng)流方向等內(nèi)容。

(5)有毒有害氣體分布分析及云圖展示。針對(duì)有毒有害氣體單點(diǎn)監(jiān)測(cè)不能全面反映其在地下空間分布情況的問(wèn)題，系統(tǒng)能夠結(jié)合通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)解算的風(fēng)量數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算每條巷道有毒有害氣體濃度分布，并進(jìn)行云圖展示和超限報(bào)警。

(6)通風(fēng)設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)控。通過(guò)通風(fēng)裝備智能化控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了井下自動(dòng)測(cè)風(fēng)裝置、局部風(fēng)機(jī)、自動(dòng)風(fēng)門、自動(dòng)風(fēng)窗的遠(yuǎn)程集中控制及其展示。

(7)通風(fēng)災(zāi)變聯(lián)動(dòng)控制。借助遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)窗及遠(yuǎn)程控制風(fēng)門，根據(jù)設(shè)定的反風(fēng)控制模型，實(shí)現(xiàn)礦井工作面火災(zāi)或運(yùn)輸巷帶式輸送機(jī)火災(zāi)情況下的應(yīng)急通風(fēng)控制。

3.3 通風(fēng)系統(tǒng)智能控制

3.3.1 巷道全斷面風(fēng)量遠(yuǎn)程自動(dòng)測(cè)量

按照建設(shè)要求，井下風(fēng)量需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)測(cè)量，目前礦井風(fēng)量測(cè)量體系不滿足智能通風(fēng)對(duì)風(fēng)量遠(yuǎn)程自動(dòng)、快速精確測(cè)定的要求，因此需要增設(shè)8套自動(dòng)測(cè)風(fēng)裝置，實(shí)現(xiàn)巷道全斷面風(fēng)量自動(dòng)測(cè)量，同時(shí)安設(shè)8臺(tái)防爆攝像機(jī)，對(duì)測(cè)風(fēng)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。

巷道全斷面風(fēng)量遠(yuǎn)程自動(dòng)測(cè)量原理是通過(guò)在測(cè)風(fēng)站安裝走線式自動(dòng)測(cè)風(fēng)裝置，在控制箱程序指令下通過(guò)動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)風(fēng)速傳感器運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)速傳感器在巷道斷面內(nèi)進(jìn)行“六線式”測(cè)風(fēng)，測(cè)量結(jié)束后將風(fēng)速傳感器數(shù)據(jù)上傳給控制箱，計(jì)算得到平均風(fēng)速，實(shí)現(xiàn)就地和地面上位機(jī)同步顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。

3.3.2 風(fēng)門遠(yuǎn)程自動(dòng)控制

現(xiàn)有3套自動(dòng)風(fēng)門已經(jīng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)門的本地自動(dòng)控制，但不能地面遠(yuǎn)程控制和災(zāi)變聯(lián)動(dòng)控制，按照建設(shè)要求，需要在原有自動(dòng)風(fēng)門的基礎(chǔ)上增加3套遠(yuǎn)程自動(dòng)控制風(fēng)門，同時(shí)安設(shè)6臺(tái)防爆攝像機(jī)，對(duì)風(fēng)門運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。遠(yuǎn)程控制風(fēng)門具有以下功能。

(1)就地控制與遠(yuǎn)程控制功能。支持就地按鈕控制、紅外感應(yīng)控制和地面遠(yuǎn)程控制功能。

(2)防夾人功能。針對(duì)目前自動(dòng)風(fēng)門開(kāi)閉夾人、夾車問(wèn)題，采用紅外感應(yīng)方式，有效提高自動(dòng)化條件下的風(fēng)門安全性。

(3)雙重閉鎖功能。具備機(jī)械閉鎖和電路閉鎖功能，在車輛、行人需要通過(guò)時(shí)，確認(rèn)風(fēng)門關(guān)閉情況下，可打開(kāi)通行側(cè)的風(fēng)門，通過(guò)后關(guān)閉風(fēng)門，再打開(kāi)另外一道風(fēng)門，保證同一時(shí)刻最多只有一道風(fēng)門開(kāi)啟。

(4)自動(dòng)復(fù)位功能。啟動(dòng)風(fēng)門時(shí)，PLC掃描完成初始化復(fù)位任務(wù)，保證風(fēng)門處于關(guān)閉狀態(tài)；風(fēng)門開(kāi)啟后，由于各種原因風(fēng)門未關(guān)閉時(shí)，裝置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定時(shí)間，自動(dòng)控制風(fēng)門關(guān)閉，確保井下通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

(5)斷電開(kāi)啟功能。遇停電、電氣故障或供電系統(tǒng)檢修時(shí)，控制系統(tǒng)斷電自動(dòng)泄壓，可以人為輕松推動(dòng)風(fēng)門，保證車輛、行人通過(guò)。

(6)遠(yuǎn)程通訊與控制功能。系統(tǒng)配有RS485通訊接口，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。

3.3.3 遠(yuǎn)程精確自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門控制

按照建設(shè)要求，調(diào)節(jié)風(fēng)門應(yīng)具備遠(yuǎn)程及就地自動(dòng)控制的功能，現(xiàn)有調(diào)節(jié)門不滿足智能通風(fēng)建設(shè)的要求，也不具備改造升級(jí)的條件。因此需要增設(shè)2套具有就地手動(dòng)、自動(dòng)以及遠(yuǎn)程控制的調(diào)節(jié)風(fēng)門，既要滿足調(diào)節(jié)風(fēng)量的功能，還要滿足行人、過(guò)車的功能，同時(shí)安設(shè)4臺(tái)防爆攝像機(jī)，對(duì)調(diào)節(jié)風(fēng)門運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。

自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程智能化調(diào)節(jié)，通過(guò)遠(yuǎn)程控制微調(diào)執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)風(fēng)門過(guò)風(fēng)面積的大小達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及時(shí)、快速調(diào)節(jié)。遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門具有以下功能。

(1)就地控制與遠(yuǎn)程控制功能。支持就地按鈕控制、紅外感應(yīng)控制和地面遠(yuǎn)程控制功能。

(2)防夾人功能。針對(duì)目前自動(dòng)風(fēng)門開(kāi)閉夾人、夾車問(wèn)題，采用紅外感應(yīng)方式，提高自動(dòng)化條件下風(fēng)門的安全性。

(3)遠(yuǎn)程風(fēng)量精確調(diào)控功能。根據(jù)配風(fēng)需要，遠(yuǎn)程自動(dòng)控制百葉窗角度，調(diào)節(jié)過(guò)風(fēng)量，直至監(jiān)測(cè)的風(fēng)窗過(guò)風(fēng)量與設(shè)置過(guò)風(fēng)量相符。

3.3.4 遠(yuǎn)程精確自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)窗控制

按照建設(shè)指南要求，調(diào)節(jié)風(fēng)窗應(yīng)具有遠(yuǎn)程及就地自動(dòng)控制的功能，現(xiàn)有調(diào)節(jié)風(fēng)窗不滿足智能通風(fēng)建設(shè)的要求，也不具備改造升級(jí)的條件，因此需要新增5套具有就地手動(dòng)、自動(dòng)以及遠(yuǎn)程控制的調(diào)節(jié)風(fēng)窗，同時(shí)安設(shè)5臺(tái)防爆攝像機(jī)，對(duì)調(diào)節(jié)風(fēng)窗運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)窗能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程智能化調(diào)節(jié)，通過(guò)遠(yuǎn)程控制微調(diào)執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)風(fēng)窗過(guò)風(fēng)面積的大小與調(diào)節(jié)風(fēng)量相符，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、及時(shí)、快速調(diào)節(jié)的目的[8-9]。

3.3.5 通風(fēng)災(zāi)變聯(lián)動(dòng)控制

(1)區(qū)域風(fēng)量調(diào)控。借助于遠(yuǎn)程自動(dòng)控制調(diào)節(jié)風(fēng)門及調(diào)節(jié)風(fēng)窗，建立礦井區(qū)域風(fēng)量自動(dòng)控制模型，實(shí)現(xiàn)礦井區(qū)域風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)。

(2)帶式輸送機(jī)火災(zāi)風(fēng)流應(yīng)急控制。借助遠(yuǎn)程自動(dòng)控制調(diào)節(jié)風(fēng)門，建立風(fēng)流快速短路控制模型，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的風(fēng)流應(yīng)急控制。

3.3.6 主通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)及控制融合

現(xiàn)使用的主通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)支持遠(yuǎn)程控制，因此將主通風(fēng)機(jī)和局部通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)融入智能通風(fēng)決策及控制平臺(tái)中，借助于主通風(fēng)機(jī)自帶的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程啟停、變頻控制、在線監(jiān)測(cè)及故障診斷等功能[10-12]。

4 應(yīng)用情況

2021年12月，黃白茨煤礦智能通風(fēng)系統(tǒng)建成并進(jìn)入試運(yùn)行階段，通過(guò)對(duì)試運(yùn)行階段存在的問(wèn)題不斷改進(jìn)和優(yōu)化，建成了信息全面感知、自主融合、動(dòng)態(tài)辨識(shí)、精準(zhǔn)預(yù)警及聯(lián)動(dòng)控制的智能通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)門、風(fēng)窗、傳感器設(shè)備數(shù)量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、關(guān)鍵點(diǎn)通風(fēng)設(shè)施的視頻監(jiān)控、監(jiān)測(cè)和預(yù)警，具備設(shè)備在GIS圖分布、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖風(fēng)量、通風(fēng)三維仿真等功能，達(dá)到了智能通風(fēng)調(diào)控目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了分析決策與聯(lián)動(dòng)調(diào)控以及災(zāi)變條件下的防災(zāi)、減災(zāi)、控災(zāi)和主動(dòng)救災(zāi)等全過(guò)程的智能化。

黃白茨煤礦智能通風(fēng)系統(tǒng)建成后，礦井智能化水平整體得到顯著提升，達(dá)到了減人提效的建設(shè)目標(biāo)(減少測(cè)風(fēng)、調(diào)風(fēng)人員)，年節(jié)省人工成本約2%；礦井通風(fēng)安全系數(shù)得到明顯提高，抗風(fēng)險(xiǎn)能力明顯提升；礦井風(fēng)量實(shí)現(xiàn)按需供風(fēng)和及時(shí)調(diào)配，降低能耗約15%。

5 結(jié)語(yǔ)

黃白茨煤礦采用總體集成、模塊化建設(shè)思路開(kāi)展智能通風(fēng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，從礦井通風(fēng)參數(shù)感知技術(shù)及裝備、智能通風(fēng)決策及控制平臺(tái)、智能通風(fēng)設(shè)施設(shè)備控制等3方面進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)基礎(chǔ)參數(shù)的精準(zhǔn)測(cè)定、井下風(fēng)量按需分配、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)解算、通風(fēng)隱患及異常變化預(yù)警、通風(fēng)三維一體化展示、有毒有害氣體分布分析及云圖展示、巷道全斷面風(fēng)量遠(yuǎn)程自動(dòng)測(cè)量、遠(yuǎn)程精確自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)窗和風(fēng)門的控制，具備通風(fēng)災(zāi)變聯(lián)動(dòng)控制、主通風(fēng)機(jī)與局部通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)及控制融合等主要功能，提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)化和智能化的水平。