煤矿智能通风系统的设计与优化

煤矿智能通风系统的设计与优化

韩晓晨

山西圣天宝地清城煤矿有限公司    山西省    阳泉市    045000

摘要：对于矿井生产而言，通风系统是重点，其可以有力保障煤矿生产安全。为了提高矿井通风的智能性，可巧妙运用各种技术，构建智能通风系统，这会为矿井生产工作创造优质环境，同时，需要根据煤矿通风系统设计与优化的研究结果，总结智能通风系统的优势和潜力，强调其在保障矿工安全和提升煤矿生产效率方面的重要作用。基于此，本文主要分析了煤矿智能通风系统的设计与优化措施。

关键词：煤矿；智能通风系统；设计

引言

智能通风系统不仅可强化矿井智能程度，而且能够有力保障安全生产，提高通风建设水平。煤矿领导应注重优化设计通风系统，立足生产，积极引入最新技术，不断升级与优化矿井通风系统，提高智能化程度，实现远程、实时检测与调控井下通风系统运行状态，这不仅可降低能耗，而且能够确保通风系统正常、稳定运行。

1通风系统概述

煤矿通风系统是煤炭开采过程中必不可少的一项工程技术，其主要作用是调节煤矿内部的空气流动，保证矿井拥有新鲜的空气，减少煤尘、有害气体的积聚和火灾爆炸等事故的发生。通风系统的核心是风机和风道，风机产生气流，通过风道将新鲜空气输送到矿井下，同时将有害气体和煤尘排出矿井外。煤矿智能通风系统利用了现代传感器技术、数据处理和通信技术等手段，实时监测煤矿内部气体浓度、温度、湿度等参数，并通过智能算法进行数据分析和决策，以实现对煤矿通风系统的智能化管理和优化控制。其基本原理是通过安装在煤矿内部的传感器实时采集相关参数，然后将数据传输到监测系统中进行处理和分析，最终根据监测结果制定相应的通风控制策略。

2煤矿智能通风系统的设计与优化措施

2.1总体设计

煤矿井下通风智能管控系统总体设计方案由地面和井下两部分组成。井下设备为井下交换机、三通、防爆电源、控制器、变频器、风机、风速仪以及瓦斯、温湿度、CO、CO2以及风门开关等传感器等。控制器实时采集巷道参数，以TCP/IP通信模式将参数上传至井下环网；同时对巷道参数进行分析并以变频方式调节通风机转速。采用超声波测速技术实现巷道“面风速”实时监测，避免传统“点风速”测量值片面、偏差大等问题。地面设备为管控系统主站、管控系统网络服务器、管控系统备份机及前置机、客户端电脑以及调度室大屏等，实现煤矿井下通风管控系统的远程监测和控制[1]。

2.2精准测风传感器

这一传感器能够对空气中超声波传递的时间差进行准确测定，并对风速进行准确判定。首先，需要全面了解煤矿内部的工作环境和监测需求，针对不同区域的参数选择不同的传感器。可以考虑使用多种类型的传感器，如气体传感器、温湿度传感器、风速风向传感器等，以满足不同参数的监测要求。传感器的布局也需要合理规划，应根据煤矿内部的通风管道、工作面布局等因素，确定传感器的位置和数量，在关键位置布置传感器，确保监测点均匀覆盖，提高监测系统的可靠性和准确性。

2.3全断面智能测风

应用地面上位机对地下控制装置进行远程控制，第一时间下发指令，以动力机构持续、有效驱动风传感器，确保其始终处于垂直运行状态，并借助环网把测定的数据第一时间传输到软件平台中，统一分析多个测风点测定的风速和风量数据，使其能够在无人情况下精准控制整个巷道的风量。

2.4智能化风井防爆门

在矿井通风系统中，风井防爆门是必不可少的。当通风异常时，可迅速开启风井防爆门，将超压保护主要通风器进行释放，复位后再对井筒进行有效密封，以此确保稳定通风。调查分析显示，当前很多风井防爆门还存在着较多安全隐患，如老化、漏风、难以复位。除此之外，因无警报问题、监控盲区问题，就会导致风井防爆门难以同智能通风系统匹配。对此，为了能够增强装备功能，应对风井防爆门进行优化设计，如图1所示。这里，还要采取同步配重方式，同步升降盖体平衡受力。同时，因融入导轨以及限位装置，可有效调节盖体运动姿态，控制碰撞问题的产生概率[2]。

图1高可靠性防爆门结构优化设计

2.5远程控制调节风窗

远程控制调节风窗实际上有全方位调节功能，合理设置了行人门，由于框体同经过转动轴布置在框体中的多组扇叶，并在框体中安装各种执行器，拥有通信模块、执行元件，利用这一通信模块，执行元件可自动接收外部控制系统指令，对风窗开度进行科学调节。风窗控制主机设计了就地手动、远程自动和全自动几种控制模式，能够自动化、自主性切换。对于风窗而言，其拥有断电自锁、自动修正、外力闭锁等一系列功能，并配备ＡＩ学习与控制功能的摄像仪、语音报警提示功能，不仅如此，风窗控制主机也一直处于实时监控状态，并采取环网方法将这些情况上传到地面智能通风监控平台。在智能通风系统中，调节风扇是不可缺少的通风设施，借助地面控制平台调节风扇开度，如此便可对巷道通风截面积进行精确调整[3]。

2.6数据采集与处理算法

通过分析和处理采集到的环境数据，智能通风系统可以利用历史数据和建立的模型，预测未来的环境变化趋势，并以此优化通风系统的控制策略。智能通风系统会通过对历史环境数据的分析，例如对温度、湿度和气体浓度等的分析，识别数据中的模式和趋势。第一，引入先进的数据处理算法，如模式识别、机器学习和深度学习等技术。这些算法可以充分利用传感器数据之间的关联性，提高数据处理的准确性和稳定性。还可以采用基于神经网络的算法对数据进行处理和分析，提高对异常数据的识别能力和处理效率。第二，加强对噪声和异常数据的处理。可以使用滤波算法对数据进行平滑处理，减少噪声的干扰。第三，开发针对煤矿通风监测系统特点的异常数据检测算法，及时发现并处理异常情况，提高系统的稳定性和可靠性。第四，采用分布式计算和并行处理的方法处理大规模数据和实时数据。将数据在多个计算节点上分散存储和处理，可以提高系统的计算速度和响应时间，保证系统的实时性和处理效率

[4]。

2.7远程控制和监控

通风安全监管监测系统包括实时监测模块、数据存储和处理模块、数据分析模块以及应急响应模块等。当智能通风系统与物联网技术结合时，物联网可以实现远程控制和监控功能，用户可以通过连接云平台或中央服务器，随时随地访问并管理通风系统。远程控制通过物联网连接，用户可以使用智能手机、平板电脑或计算机等设备，远程控制通风系统。同时，用户可以通过相关应用程序或网页界面设置通风参数，如调整通风量、开关通风设备和调节通风路径等。无论身在何处，用户都能方便进行远程控制。此外，通过物联网连接，智能通风系统可以在出现异常情况时向用户发送报警和通知[5]。

结束语

矿井是充满危险的工作环境，其最主要的危险之一是产生的有害气体与煤尘。通过合理设计和优化通风系统，可以有效清除有害气体和煤尘，保障矿工安全与健康。。设计与建设矿井智能通风系统，可对煤矿通风的稳定性、安全性予以保障，并可有效弥补人工管理的不足之处，实时监测和感知矿井通风情况。

参考文献：

［1］常志丹.煤矿通风智能监测与控制系统设计研究［J］.自动化应用，2022（8）：115-118.

［2］李国锋.PLC技术在煤矿通风安全中的应用研究［J］.机械管理开发，2022，37（6）：184-185.

［3］芮国相.察哈素煤矿通风系统智能化改造方案研究［J］.华北科技学院学报，2021，18（5）：40-44.

［4］张亮.煤矿井下通风机智能控制与监测系统研究［J］.自动化应用，2020（8）：122-123.

［5］王志强.通风质量安全监测监控系统的应用标准与运行研究［J］.中国石油和化工标准与质量，2022，42（15）：76-78