煤矿通风系统自动监测修复系统设计

煤矿通风系统自动监测修复系统设计

吕福海

身份证号码：522427198404097032

摘要：本文主要围绕以下两个方面展开分析：首先通过大量采集通风系统的风量、风压等数据，为建立数据库打下基础；其次引进风网数据解析技术以及数据的分析处理模块，将数据与技术相结合，搭建矿井通风系统的风量监测监控系统以及采集即时风量的自修复系统，完成矿井通风系统数据的自动采集、分析处理以及自修复的功能。目前系统已经进入小范围验证阶段，取得了不错的效果。

关键词：煤矿通风；自动监测；修复系统

1 矿井风量基础数据模型建立

建立风量基础数据前，首先应该确定便于监控采集的参数。根据公式h=RQ2可知，矿井的风压受到网络特征参数风量Q以及风力阻值R的影响，其中已知两个值就可以通过公式计算出另一个值。在这三个参数测量过程中，其风压参数的监测难度较大，而且易受外界因素的影响，测量结果偏差较大，所以在实际的通风系统监测中，通常选择风量监测作为主要的监测项，通过风量的监测数据最终计算得出风压值。关于巷道中风速已经有了部分明确规定，具体数据见表1。

在通风系统监测模块中，其监测风量作为矿井通风系统的关键维护参数依据，其采集数据的准确性直接影响着系统运行的安全性。在传统矿井通风系统中，主要由巷道通风管理人员来完成风量数据的采集与汇总。此种方式完全依赖于员工，对员工的要求较为严格，其维护人员不仅要充分了解井下巷道的构造以及通风机的位置与布局，通过固定时间的巡检完成机器的维护和数据的采集，同时还需要了解数据的波动规律，可以第一时间对异常数据进行分析处理，因此此项工作难度较大，实施效果并不理想。

表1 巷道中特定风速的要求

面对传统的数据采集弊端，煤矿尝试引进了风网数据解码计算管理软件系统，该系统可以辅助技术人员科学快速地对通风系统实现管理。将该系统应用于传统的通风系统中，可以通过数据的对比分析，预测设备将要出现的故障，对其进行修复处理；可以对系统的布局进行检验，检查布局是否合理；可以在系统出现故障之后立即启用紧急模式，启动备用机器同时报警，第一时间发给维护人员位置，实现故障的及时处理。

2 通风系统自动监测修复系统设计

2.1 矿井通风监测系统

矿井智能通风监测管理系统整体系统结构如图1。

监测系统是由各种传感器组合交汇，实现其风量的监测功能。其中传感器主要由光敏等元件、转介元件和信号处理元件组成。在风网数据管理软件的正确指导下合理安排检测的位置以及区域，敏感元件可以将监测点的参数采集，同时经过转介频率后完成传输，最终到达监测站。监测站通过音视频的实时接收、分析实现了与井下监测站的信息互联。同时为了减少故障发生时信息不及时的现象，搭建了现场总线监控管理平台，通过井上的工作总机可以直接向传感器发号施令，实现了真正的互联。不断加强分站管理技术，实现分站各自管理，各自上传数据到总站，总站对其统一分级管理，将不同地点的各级工作站紧密相连，实现真正的消息互联。

图1 矿井通风监测系统整体系统结构图 

2.2 矿井通风自修复监测分析系统总体结构

实现通风监控系统的搭建之后，需要对矿井通风自动化修复智能监测信息分析管理系统进行设计，如图2。该系统分为三部分，分别是矿井智能监测传输管理子系统、数据传输管理子系统以及井下自动监测采集管理子系统。矿井井上监测传输系统采用大屏显示模组可以非常直观地清晰展示井下智能监测区域化管理的优势以及风网解码数据分析的优点。数据传输管理系统则是采用光纤以及专用的交换机来实现信息的互通与传输，其将井下监测点与井下监测站以及井上监测总站连成一片，打造了一张通风系统的信息网，实现了井上井下实时互联的景象，将采集的信息以及处理的对策及时无误地传输到各自工作的点上。自动监测采集系统是通过风网预测的监测点设置传感器，经过转换实时将信息上传至监测站，监测站实现数据的分析处理完成预测的功能。

2.3 系统的程序设计

设计的矿井通风自动修复监测系统，主要工作就是可以自动完成矿井通风系统的整体风量自动监测，通过风网前期处理，预设风量的安全值，当监测数据出现偏离系统风量安全的设定值时，立即开启自动修复监测模块功能，第一时间对系统进行自动调整。在调整的同时还会通过风网解码管理软件对前期设定的安全值进行重新评估调整，实现整个系统风量监控的有效性。本系统较传统的矿井风量通风自动监测管理软件不同的是，本软件系统不仅可以对矿井风量自动监测数据分析进行自动优化，并能在风量监测数据与系统预设定的风量监测值之间误差大小超过极限时自动调用到通风网自动解调计算本系统并能进行自定义修复自动调整。

伴随着煤矿采煤技术的不断发展，井下通风系统网络间的关系以及巷道总分之间的通风阻发生着很大的变化。随着井下工作面的不断推进井下的环境也在不断地发生着变化，其系统设备的性能参数以及主要设备的结构参数都不能处于静态不变，其安全值以及设备的设定值需要根据井下的实施情况进行动态的调整，如此一来才能保证通风系统风量收集以及故障预测处理的准确性。风网自修复模块设计框架图如图3。

图2 矿井风网自修复系统总体设计框架图 

图3 风网自修复模块设计框架图 

3 结论

为了解决目前通风系统风网解算数据滞后，时效性差，不能对安全隐患进行及时报警，造成事故出现的问题，通过结合理论基础，对通风系统的自修复模块进行了设计分析，完成了对井下通风系统自我修复系统的设计，不仅做到了风量数据的实时化采集，还可以在采集过程中对其进行优化处理，为企业营造一种安全生产的氛围。目前该系统在煤矿第一采区进行了小范围验证，验证期间，通风系统的故障率较之前降低80%，处理故障时长由之前的5 h降低到2 h，同时降低了维修工作人员的工作难度，提高了准确度，为采区的安全生产保驾护航。目前系统暂未稳定仍在检测中，等系统调试稳定后，参数确定好，后续会持续跟进系统的优化升级，最终实现煤矿的全覆盖。

参考文献

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