天地（常州）自動化股份有限公司 池電廠

煤礦通風系統(tǒng)的完善性是加強煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵手段，將自動化控制技術(shù)積極應(yīng)用到煤礦通風系統(tǒng)中，對煤礦的通風狀況進行監(jiān)管與控制，及時做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，可以加強礦井通風的效果，可降低瓦斯爆炸等災(zāi)害事故的發(fā)生，對災(zāi)害的發(fā)生也可以做出預(yù)警，從而，為煤礦的安全生產(chǎn)提供保障。

一、煤礦通風系統(tǒng)的重要性

我國是產(chǎn)煤大國，也是煤炭消耗大國，煤炭資源的生產(chǎn)和利用在很大程度上直接影響著國民經(jīng)濟的發(fā)展。因此，煤炭生產(chǎn)的安全性管理也顯得頗為重要。其中，對煤礦安全生產(chǎn)影響最大的因素就是煤礦通風系統(tǒng)的設(shè)計。煤炭通風系統(tǒng)是保障礦井工人安全的必要措施，為了使他們在井下能夠用正常呼吸，利用通風機為井下礦工輸送空氣，由于井下有很多濃度較高的有害氣體，通風系統(tǒng)還可以稀釋這些有害氣體，直到這些氣體的濃度達到安全值。為了提高礦井工人對井下環(huán)境的適應(yīng)能力，通風系統(tǒng)的另一個功能就是將井下的水蒸氣和熱量排出來，為礦工提供相對適宜的作業(yè)環(huán)境。

煤礦通風系統(tǒng)的合理性還可以大大降低瓦斯爆炸事件和火災(zāi)等事故的發(fā)生，也可以增強礦井的抗震、抗災(zāi)性能。每年因為瓦斯爆炸事故所帶來的人身傷亡和經(jīng)濟損失是十分重大的，國家制訂了一系列保障礦井工人生命安全的條例和措施，對井下空氣質(zhì)量和空氣含量的指標都越來越嚴格，為井下的衛(wèi)生條件和空氣質(zhì)量的改善也會起到積極作用，改變礦井內(nèi)的空氣成分，增加空氣的含氧量，降低二氧化碳的濃度，稀釋礦塵和有害氣體的濃度，使整個礦井內(nèi)空氣的氣壓、溫度和濕度都發(fā)生了改變。努力為礦工提供相對舒適的工作環(huán)境，確保井下通風的質(zhì)量，對礦工自身的身體健康狀況也提供了有力的保障。

二、煤礦通風系統(tǒng)中應(yīng)用自動化控制技術(shù)的必要意義

隨著技術(shù)的不斷進步，煤礦通風系統(tǒng)通過自動化控制技術(shù)來實現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)，提高煤礦生產(chǎn)的可靠性和管理水平。構(gòu)建煤礦通風自動化控制體系，實現(xiàn)自動化監(jiān)管和無人值班，不僅提高了工作效率，還節(jié)約了人力資源。

現(xiàn)階段我國煤礦通風系統(tǒng)的合理性還不夠完善，自動化設(shè)備的使用大多比較分散、陳舊，這些因素對煤礦通風系統(tǒng)的安全性、可靠性造成了直接的影響，對故障等的記錄不準確、也無法實現(xiàn)對設(shè)備的自我診斷，不能對整個通風體系做到監(jiān)控管理，并作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，降低了通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。因此，在煤礦通風系統(tǒng)中應(yīng)用自動化控制技術(shù)具有重大的必要意義，利用先進的科學(xué)技術(shù)，使煤礦通風系統(tǒng)和安全生產(chǎn)管理不斷趨于完善，是至關(guān)重要的。

三、自動化控制技術(shù)在煤礦通風系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）自動化控制技術(shù)的含義

自動化控制技術(shù)通過通信網(wǎng)絡(luò)，運用計算機，對控制原件和設(shè)備進行統(tǒng)一的檢測和管理，這些元件都帶有通信接口，為實現(xiàn)智能化監(jiān)測與控制提供了便利。其中，無線傳感器的應(yīng)用最為廣泛。

在對井下的工作人員進行定位時，需要根據(jù)目標的移動特征來獲取有效信息和數(shù)據(jù)，建立目標移動的實際路線，GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號還無法對井下工作人員的位置進行追蹤，因此，利用無線傳感器中的數(shù)據(jù)編排和數(shù)據(jù)查詢功能來獲取定位信息，確定井下人員的移動狀態(tài)，對他們的活動實行實時監(jiān)控，有利于控制安全生產(chǎn)管理，對他們做出調(diào)度和事故預(yù)警。無線傳感器中還包括多點定位網(wǎng)絡(luò)，這樣就優(yōu)化了分布方式，改變了傳統(tǒng)的單水平軸線網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)方式，進一步適應(yīng)和滿足了地下復(fù)雜的地質(zhì)和開采條件。多水平的跨層網(wǎng)絡(luò)會加強整個系統(tǒng)的監(jiān)控性能，使布設(shè)方法更加合理化。自動化控制技術(shù)中還包含著高精度的算法設(shè)計，對系統(tǒng)定位信息進行核算和處理，不需要通過信號源，可以直接進行計算，降低了硬件設(shè)施的投入成本，也提高了運行效率。在4m之內(nèi)，可以避免干擾信號，對井下定位的基本需求沒有太大影響。高精度的系統(tǒng)定位算法設(shè)計內(nèi)容主要包括對盲區(qū)范圍、定位精度等的計算，隨著計算方法的不斷改進，其適應(yīng)范圍也逐步擴大。

（二）通風系統(tǒng)設(shè)計

在整個通風系統(tǒng)設(shè)計中，對于風量的調(diào)節(jié)是關(guān)鍵內(nèi)容。可以通過設(shè)置變頻裝置，改變通風機的電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風量的大小。另一種方法是通過改變百葉窗的角度和風門的角度調(diào)節(jié)風量。另外，采用定時控制裝置，實現(xiàn)對井下通風機的自動控制，加置爆破開關(guān)，在爆破后就會自動通風，為保障通風系統(tǒng)的運行提供了可靠保障。通過檢測元件，對井下空氣的溫度變化或者氣體濃度的改變，來進項控制工作也是加強通風系統(tǒng)的通風效果的主要途徑，但這一技術(shù)有待進一步研究和完善，也是未來煤礦通風系統(tǒng)中對自動化控制技術(shù)新的發(fā)展方向。

（三）煤礦通風系統(tǒng)中對自動化控制技術(shù)的應(yīng)用原理

煤礦通風自動化控制系統(tǒng)要接收和傳輸不同的信號，對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控。依靠頻分制和時分制來完成多路信號的傳輸，按照不同頻率和不同時序一次傳輸信號，其中頻分制是最普遍的多路信號傳輸方式，因其電路簡單，不容易發(fā)生故障。

首先要對井下環(huán)境的狀況進行深入了解，包括掌握井下氣壓、空氣的溫度和濕度，空氣中成分的含量以及有毒氣體的密度、濃度，這些數(shù)據(jù)的測量主要是通過傳感器來完成，通過光譜法和紅外線吸收來測量井下氧氣和二氧化碳的濃度，測量風壓的時候依靠差壓變送器。對這些數(shù)據(jù)進行測量和分析，才能指導(dǎo)通風系統(tǒng)的運行。煤礦通風系統(tǒng)中對自動化控制技術(shù)的應(yīng)用原理，如圖1所示。

圖1 煤礦通風系統(tǒng)中對自動化控制技術(shù)的應(yīng)用原理

自動化控制技術(shù)應(yīng)用到煤礦通風系統(tǒng)中，對完善通風系統(tǒng)的運行和加強通風效果起到了關(guān)鍵性的作用，安全生產(chǎn)和提高管理效率提供了保障。

四、結(jié)語

煤炭通風系統(tǒng)在整個煤炭生產(chǎn)和管理過程中，占據(jù)著重要的地位。通風系統(tǒng)對保障煤炭安全生產(chǎn)和礦井工人的人身安全及健康狀況都具有重要的意義。降低了煤炭生產(chǎn)事故的發(fā)生概率，盡可能地降低經(jīng)濟損失，帶來了很大的社會效益和經(jīng)濟效益。煤礦通風系統(tǒng)中對自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，有效地提高了煤炭通風系統(tǒng)的通風質(zhì)量，便于對通風狀況進行整體把握和調(diào)度，實現(xiàn)了煤炭通風系統(tǒng)的智能化監(jiān)控與管理。自動化控制技術(shù)操作起來也簡單便捷，成為通風系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用中的核心內(nèi)容，使煤炭通風系統(tǒng)不斷得趨于完善。

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