[发明专利]深部开采矿井通风智能感知及远程统一调控系统

说明书

技术领域

本发明涉及深部开采矿井通风的远程智能感知及安全防护控制技术领域，核心技术要点在于深部开采矿井通风智能感知及远程统一调控系统的设计、远程指令的实时发送与监测数据的智能化采集与处理。

背景技术

随着矿山开采深度的逐年增加，通风系统管理及控制愈发复杂。迄今为止，加强矿井通风仍然是解决深部开采高温问题的有效途径。基于传感器技术、虚拟仪器技术以及物联网技术，以矿井风机为研究对象，采用LabVIEW编程技术、PLC技术及矿井通风优化理论，开展矿井通风智能感知及远程控制系统研究。采用高精度传感器智能感知风机工作参数、电机工作参数及矿井环境监测参数，快速识别风机工况点及地下工作环境。通过PLC及环网交换机将实时监测参数传输至地表监控终端，技术人员根据监测参数的变化远程控制矿井风机的转速、启停、正反转。研究成果有望为矿井通风安全提供可靠技术保障，对矿山节能减排、预防事故发生具有重要意义。

矿井通风系统作为矿井生产系统的重要组成部分，对井下安全生产起着举足轻重的作用，尤其在深部开采矿井中。目前对全矿井通风系统状况的监控缺乏高效的技术手段，一般采用人工检测的方式和操作人员本地控制方式，每旬对全矿的主要通风巷道及用风地点进行一次风量、风压检测，传统人工检测的缺点主要表现在：①受到主观影响较大，精度会因不同的人测量产生微小偏差；②需要大量的人力进行现场的测量，速度慢、效率低、周期长，不利于企业控制人力检测成本，不能适应当前施工的需要；③人工现场监测读取有毒有害气体浓度参数时，存在一定的危险性；④人为的测量，现场的安全性难以很好的把握，且一般监测项目单一，不能实时全面地掌握井下各巷道的通风状况，难以实现对数据的实时处理和反馈；⑤相关隐患不能被及时发现，且发现后对风机的本地调控也不及时，对矿山的人员生命和安全生产造成了潜在的危害性；⑥单一类型的传感器进行监测和数据分析科学性不够，并且单一类型传感器自成一套系统，难以实现多种类型传感器数据监测的实时共享和分析，不能实现多条件的实时报警。

同时由于矿山开采深度的增加，风机也越来越多，故需要对所有的风机进行统一远程调控管理，提高矿井通风工况点的调控效率，多传感器全面感知风机工作参数及环境参数，相互验证，确保及时准确预警并排除安全隐患，因此有必要提供一种新型调控系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种深部开采矿井通风智能感知及远程统一调控系统，该系统可以在线自动化监测风机和环境参数并动态分析，及时发现危害员工生产工作的隐患并通知人员加以控制，实现井下人员的作业安全性，保证生产的顺利运行。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的深部开采矿井通风智能感知及远程统一调控系统，主要由智能感知设备、PLC控制柜、中层光纤环网、环网交换机和工控机组成，其中：PLC控制柜设有模拟量输入端子、变频器、模拟量输入模块、通讯模块、CPU模块，所述模拟量输入端子通过电缆与智能感知设备相连，变频器与通风电机连接并自动获取该电机运行参数，然后通过CPU模块、通讯模块、模拟量输入模块及中层光纤环网和环网交换机与上层监控终端的工控机通信。

所述智能感知设备由布置在深部开采矿井风机附近的智能传感器及变送器组成。

所述智能传感器采用振弦式传感器、微电子传感器、差阻传感器或市面上常用的传感器。

所述智能传感器采用风速传感器、温湿度传感器、O₂浓度传感器、NO₂浓度传感器、CO浓度传感器。

所述变送器采用风压变送器、一体化振动变送器，其中：一体化振动变送器装在井下风机的外壳上，风压变送器布置在风机附近。

所述PLC控制柜主要由电信号连接的CPU模块、模拟量输入模块、通讯模块、加热除湿设备，以及变频器、电源模块和各种开关按钮组成。

所述通讯模块采用TCP/IP Ethernet通讯模块。

本发明提供的上述深部开采矿井通风智能感知及远程统一调控系统，其用途是：在深部开采矿井通风领域引入虚拟仪器软件LabVIEW和可编程逻辑控制器PLC软件进行智能感知及远程控制软件平台的联合开发中的应用。

本系统应用时，可以采用以下的步骤：

1)根据通风系统检测规范及现场监测要求，选择风机附近合适的位置安装传感器和PLC控制柜，并将传感器信号电缆连接至PLC控制柜里面的模拟量输入端子；

2)PLC控制柜安装完毕后，将柜体内的TCP/IP通讯模块通过铠装网线连接至附近的环网交换机上，构成环网通讯回路；