矿井智能通风系统建设主要内容分析

矿井智能通风系统建设主要内容分析

刘立忠

山西兰花科创伯方煤矿分公司  048400

摘要:矿井智能通风系统精确感知通风风流与气体环境参数、通风设施与动力装备状态，基于信息处理与决策平台，运用风网智能调控软件系统、可调风机、可控通风设施，实现按需经济供风的智能化调节，在通风系统出现异常时，能够精准诊断异常或灾变关键影响因子，及时预警、智能给出调控方案，快速修复通风系统，保障通风系统安全、可靠、经济运行。其内涵是将信息采集处理技术、控制技术与通风系统深度融合，

关键词:矿井智能通风;精准监测;智能控制;解算模型;远程控制

近年来，随着煤矿智能矿井建设在全国如火如荼的展开，煤矿智能化综采工作面、智能化掘进、智能供电、智能运输系统纷纷建设。当前矿井通风系统智能化水平明显不足，通风监测、调风还处于人工状态，灾变期间控制风流、风量的应急措施不能及时实施，灾害将难以及时有效控制。建设矿井智能通风系统必将大幅提高通风系统管理能力，有效解决传统通风系统存在的不足。

一、矿井通风系统构成

   矿井通风系统是矿井通风方法、通风方式、通风网路与通风设施的总称。由通风网路，通风动力和通风控制设施共同组成。

矿井通风系统是矿井安全生产的重要组成部分，其主要作用是保证矿井内空气的流通，排除有害气体和粉尘，保证矿工的安全和健康。矿井通风系统主要由以下几个部分构成：

  1. 通风机组：是矿井通风系统的核心部分，其作用是产生气流，使矿井内的空气流通。通常由主通风机和局部通风机组成。2. 通风巷道、3. 风门，风窗 4. 风筒、 5. 气流监测系统：其作用是监测矿井内风流空气的风速、风量、温度、压力、氧气、甲烷、一氧化碳浓度等环境参数，及时发现气流异常情况，保证矿工的安全和健康。

二、矿井智能通风系统

矿井智能通风系统精确感知通风风流与气体环境参数、通风设施与动力装备状态，基于信息处理与决策平台，运用风网智能调控软件系统、可调风机、可控通风设施，实现按需经济供风的智能化调节，在通风系统出现异常时，能够精准诊断异常或灾变关键影响因子，及时预警、智能给出调控方案，快速修复通风系统，保障通风系统安全、可靠、经济运行。其内涵是将信息采集处理技术、控制技术与通风系统深度融合，

智能通风综合管理平台：通过通风网络解算技术，能够生成煤矿通风系统的三维动态模型，并实时监控通风设施的状态和各项通风参数，如风量、风速、压力等。操作人员可以通过平台进行可视化的监控和管理，及时了解通风系统的运行情况。

接入主通风机在线监控系统：智能通风系统能够与主通风机的在线监控系统进行数据连接，实现对主通风机的远程监测。

接入局部通风机系统使其具备远程/就地控制功能，可以通过系统远程控制局部通风机的运行状态、风速和风量，或者根据需要在现场实施就地控制，以满足煤矿不同区域的通风要求。

自动风门：智能通风系统配备自动风门功能，可以实现远程控制。自动风门能够根据通风需求自动调节开启或关闭状态，以满足煤矿通风验收标准要求。

自动风窗：系统还具备自动风窗功能，可以远程调节和控制煤矿内的风窗开合程度。可以根据实时需要调整风窗的开启程度，以实现通风量、温度和空气质量的调节，提高工作环境的舒适度和安全性。

精确测风系统：智能通风系统配备精确的测风系统，可以辅助通风综合管理平台进行通风网络解算和三维动态模型的构建。

三、矿井智能通风系统建设主要内容

1、通风智能感知技术装备

矿井智能通风系统要精确感知通风风流与气体环境参数，精准监测是前提，必须采用具有精准监测技术的风速传感器、温度、湿度及大气压强多参数传感器。风速传感器可实时监测井下各主要测风站位置的风速，并通过控制分站传输到通风决策与分析系统；多参数传感器可以实时监测井下各主要位置的温度、湿度及大气压强等参数。通过上述多种传感器可大幅度缩减通风基础参数测试周期，为通风网络解算和风量智能控制提供依据。

2、主要通风机智能控制系统

要实现矿井智能通风系统，主要通风机必须具有智能控制系统

主要通风机可根据井下生产风量和负压变化情况进行合理调节，以满足通风需求。可通过煤矿智能通风系统实现远程集中监控，并对运行主要通风机的排风量、通风机负压、变频器的频率、电机电流、电压、功率、轴温和机身震动、启停状态等参数进行监测。通风智能管控系统可以通过控制通风机变频器频率来调整主要通风机的排风量，以及一键式启动、反风、倒机。

3、局部通风机变频远程控制系统

要实现矿井智能通风系统，局部通风机必须安装变频远程控制系统，通风智能管控系统可设定变频调速器运行频率，对井下局部通风机进行风量调节。当井下正常安全作业时，智能局部通风系统根据掘进工作面瓦斯涌出量和设定的需风量变频调速控制通风机风筒出风量；当掘进工作面瓦斯出现异常涌出时，系统动态调整局部通风机转速，逐渐稀释瓦斯，保证掘进工作面能够安全推进。

4、风门远程控制系统

矿井智能通风系统实现可控通风设施，风门远程控制系统是关键技术，采用PLC控制技术可实现风门自动开启与自动关闭，并且可对行人风门进行远程控制，且利用视频系统可在管控系统中监测风门的开关状态。

5、风量精确调节远程控制系统

矿井智能通风系统实现可控通风设施，风量精确调节远程控制系统也是关键技术，煤矿井下风量调节是通风控制系统的重要工作内容，其调节质量的高低与实时性对确保煤矿安全生产、降低通风动力费用和提高煤矿经济效益具有重要意义。井下各巷道所处位置、巷道长度和深度的差异性，导致不同巷道对通风量的要求有所不同，为实现对各个巷道通风量的实时监测与控制，在不同通风巷道安装相应的百叶窗式风窗，并通过远程控制调节百叶窗扇叶角度可以实现通风量的精准控制，直至监测的风窗过风量与设置过风量相符。当压风、通信、电力信号中断时，自动风窗还具备手动应急调节功能。

6、智能通风决策及控制系统

通风智能管控系统首先利用WebGL编程技术对巷道、节点、风门、地面通风机、井下局部通风机、风窗、密闭、风筒、传感器分别进行建模，同时在巷道分支旁实时显示巷道名称、巷道风量、巷道风速等通风状态参数；通过箭头移动展示巷道分支风流方向和风流速度，箭头方向代表风流方向，箭头移动速度代表风流风速，实现了井下通风状态的三维动态可视化。

智能通风模块中的通风网络分析功能板块包含通风网络动态解算功能，该模块基于多种传感器设备上传至云端的数据，以煤矿通风系统风阻参数、通风系统网络拓扑图为基础，构建煤矿通风网络解算模型，利用斯考特-亨斯雷风网风量解算方法进行通风网络解算得到全风网风量。结合不同巷道需求及时动态更新通风网络解算模型，进行通风网络解算，从而实现通风网络动态解算。

矿井智能通风系统由可调通风动力、可控通风设施、通风网络和智能调控系统组成，按照矿井多元信息智能感知→高效可靠信息传输→通风状态智能分析与决策→通风设施/动力智能调控指令分发、执行及效果反馈的工作流程，实现通风系统的智能联动调控。矿井智能通风系统基本组成与架构，整体运行依靠通风信息感知、远程数据分析与智能决策、信息交互传输、通风联动调控等功能模块有机进行作业。

参考文献

[1]王国法,王虹,任怀伟,等.智能煤矿2025情景目标和发展路径[J]《煤炭学报》2018,43(2):295-305.

[2]顼利芳.井下智能通风系统研究[J]《能源与节能》2020(1):52-53

[3]栾王鹏.矿井智能通风与实时监测控制系统[J]《山东煤炭科技》2019