复杂矿井通风安全监测系统的优化研究

复杂矿井通风安全监测系统的优化研究

李浩杰

郑州煤电股份有限公司芦沟煤矿 河南 郑州 452370

摘要：在我国进入21世纪迅猛发展的新时期，针对煤电通风监测系统监测效率低、自动化水平低等问题，具体分析监测系统的运行参数，设计基于PLC的通风监测系统，构建现场监测层、网络通信层、上位机监测管理层三层网络，以PLC主控制器为核心，对数据进行处理和运算，实现最优通风调节。

关键词：通风安全；监测系统；优化研究

引言

在煤矿开采中，通风安全是保证开采安全的核心问题，相关监测监控系统为矿井必备系统。为保证矿井通风安全，必须对该系统进行日常维护和保养，使系统处于正常运转状态，做好“一通三防”。该系统又可分为硬件系统与软件系统，应根据系统特点差异进行针对性的保养和维护，软件系统可调节空间有限，应重点进行硬件设备维护管理和保养。

1矿井通风安全系统的运行原理

新鲜空气通过一个或多个滚降轴、漂移物（斜坡，平地）或其他表面连接件进入系统。空气沿着进气道流向工作区域或大部分污染物添加到空气中的地方。这些包括灰尘和许多其他潜在危险的组合，如有毒或易燃气体、热量、湿度和辐射。被污染的空气沿回气道返回通过系统。在大多数情况下，污染物的浓度不允许超过法律规定的强制性阈值限制，并且不允许人员进入通风系统的所有部位，包括返回气道。进气和回气通常分别简称为进气和回气。返回的空气最终通过一个或多个隆起的轴或通过倾斜或水平漂移返回到地面。

2复杂矿井通风安全监测系统的优化

2.1注重传感器的质量

在矿井通风安全监测监控系统，最核心的元件就是传感器，传感器是监控数据的来源，其质量直接决定了监测监控的有效性。所以在系统建设和维护的过程中，务必要对传感器质量保持高度关注，必须要确保其质量满足煤矿安全监测系统的需求。传感器质量如果不符合煤矿检测监控需求，对于现场的安全隐患就不具备有效的发现能力，或者无法及时发现问题。这就要求系统建设时，采购人员务必要仔细甄选传感器供应商，切实保障传感器的质量，从源头上标准化传感器质量。在安全使用矿井通风安全系统之前，分析和测试兼容性问题，比较性能，符合资格再进行大规模生产，可以有效消除潜在的安全隐患。

2.2拟定完善的煤矿通风安全监测标准

目前要注重针对煤矿通风安全监测监管现状拟定完善的监测标准,全面优化物理协议以及通风协议相关内容,对监测监管中存有的重复问题集中控制。为了对各项不兼容问题集中控制,要注重保障多项技术能全面创新优化,选取更多动态化应用软件。在多数通用型软件应用中,要做好编程相关问题控制,突出系统通信传递、高效化控制、信息存储等功能。提高监控监测系统应用实效性,提高维护成效,对通风系统运行不兼容问题集中控制。在挖掘采煤区域设计以及采掘施工操作进行中,要注重对矿井安全生产中设备应用量以及电缆敷设量集中分析,做好监控系统规范化布设设计。此外,还要全面提升监测系统运行安全性,将安全栅装配在固定区域以及中心站周边,以此为重要工具能全面吸收线路雷电。对系统装配区域瞬间电压、电流合理控制,促使其在安全稳定范围内运行,防止系统受到自然雷电等产生较大破坏。

2.3井下监测设备

监测设备为精密仪器，内部构造中含有许多电子元器件，这就要求维护人员应掌握相关电子技术，明确内部元器件的特点和性能，并且具有电路维护实践经验，方能保证对该监测设备进行高质量维护。若维护方法不当，造成电子元器件损伤，不但不利于解决设备故障，还可能引起连锁故障。应由具有专业检测素质的人员借助专业工具进行全面故障排查，追踪故障发生部位以及发生原因。在设备安装和应用时，应重点把关其防爆性能，不符合此项要求的电气设备应杜绝入井。若所使用设备为本安型，则应注意监控其电气参数，并确保其保护性能良好。该设备对于电压电流额定值在说明书中都会做出标注，应保证电路输出部分的短路电流与开路电压都在限度之内。若需要对电气元器件进行更换，应确保原有的电气参数未出现异常，本安性能应维持原状。电气元器件在安装使用方面皆有严格要求，不可随意混用不同型号或规格的元器件，尤其是保护元器件。

2.4地下传输带

地下输送带还可以监测皮带速度、电机和轴承温度、主皮带秤上的煤流量、拉绳、堵塞滑道、皮带打滑、停止、错位、张力等设备的运行状况。矿山监控系统能够远程控制输送机的启动和停止，并可选择本地、手动控制换档工作或计算机出现故障。监控系统在10个地下带上监控300个点。矿山通风安全监控系统在彩色VDT和打印机上显示当前矿山状态。模拟点以标准工程单位读取。该系统允许在表面上建立警报设定点。报警显示在操作员终端和报警打印机上。响应CO报警的报警喇叭和灯在每个地下外站。地雷监视器处理器有64K的RAM存储器，其中存储了程序和一个256K的软盘驱动器。系统最多可以接受800个数据输入。尽管矿山监测系统是独立运作的，但监督计算机与两个系统进行通信并接收输入。监控计算机可处理数据归档，大量数据分析，彩色图形生成和系统控制。它由一个带有两个20MB硬盘的16位处理器组成。报告记录运行时间、生产和环境状态、报警摘要、历史记录、趋势分析和设备可用性。监控计算机显示有关两种颜色VDT和报告打印机的信息。来自矿山监测系统和准备工厂系统的图形显示都可以在任何颜色的VDT上进行。彩色图形系统允许这些显示器上的光标控制地下矿井带，但不允许预制桩设备。报警打印机、报警器和喇叭中的灯用于探测和确认煤矿空闲时的报警。

2.5硬件设计

根据实际工作要求，对通风监测系统进行优化设计。通风监测系统的硬件设计主要包括上位机监测管理层、网络通信层、现场监测层三部分，总体结构如图1。将传感器安装在需要的位置，通过现场监测层监测通风机以及通风量等参数，并将参数传输给PLC主控制器，控制器对参数信息进行数据处理，然后按照预先设定的逻辑运算得到最佳通风方案，在网络通信层作用下传输给上位机监测管理层，便于工作人员及时监测井下的通风情况。由于井下工作环境的复杂性，为了减少干扰，增强通信，提高传输效率，采用RS458通信模块进行差分传输。上位机监测管理层就是通过工业控制计算机，将井下传输的信息实时显示出来，便于监测和控制。

结语

综合上述,当前要注重选取多样化方式集中优化煤矿生产开采中的通风成效。集中整合矿井气流量以及空气质量,对各类污染物集中稀释,优化空气环境。对风扇叶片合理设定节约能源,技术人员要注重对通风系统整体运行情况集中分析,设计完善的计算模型。相关管理部门还要注重对通风系统运行风险集中分析,拟订完善的疏散计划。

参考文献

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