魏 星

(山西晉煤集團澤州天安煤業(yè)有限公司機電管理部，山西 晉城 048000)

礦井采煤區(qū)照明系統(tǒng)節(jié)能與安全控制技術研究

魏 星

(山西晉煤集團澤州天安煤業(yè)有限公司機電管理部，山西 晉城 048000)

主要分析了礦區(qū)照明系統(tǒng)的應用功能，總結了采煤區(qū)照明系統(tǒng)節(jié)能與安全控制技術，為現(xiàn)代化采煤生產(chǎn)模式建設提供可行性指導。

礦井采煤；照明系統(tǒng)；節(jié)能；安全

0 引言

礦井采煤實現(xiàn)了能源供應一體化模式，改變了早期露天采礦作業(yè)的諸多不足，推動社會能源供應方式的多樣化發(fā)展。我國煤礦工程已經(jīng)逐步走向“集群化”模式，多個礦井共同組成大型或超大型采煤區(qū)，滿足了社會煤炭資源使用需求。另一方面，照明系統(tǒng)是采煤區(qū)不可缺少的輔助作業(yè)系統(tǒng)，為采煤人員創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境，保障礦井內(nèi)部生產(chǎn)持續(xù)進行。隨著采煤規(guī)模不斷擴大，照明系統(tǒng)承載的工作負荷也在增加，節(jié)能降耗是煤炭企業(yè)規(guī)劃需要考慮的問題。優(yōu)化礦井內(nèi)部照明系統(tǒng)是采煤工程建設的基本要求，只有節(jié)能、安全、高效，才能促進產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 礦區(qū)照明系統(tǒng)功能

為了滿足社會發(fā)展對煤炭資源的使用需求，我國采煤生產(chǎn)已從早期露天采礦，逐漸轉(zhuǎn)向礦井采煤，綜合利用地下煤礦資源是生產(chǎn)趨勢。由于礦井與地表面的垂直距離較大，淺層礦井在500 m深度，深層礦井可達1 000 m以上，設定智能照明系統(tǒng)(圖1)是礦井作業(yè)的必要條件。從實際應用情況看，礦井照明功能表現(xiàn)為：改善照明電路中不平衡負荷所帶來的額外功耗，優(yōu)化井內(nèi)照明環(huán)境以加快生產(chǎn)；降低燈具和線路的工作溫度，延長照明燈具的使用壽命。

圖1 智能照明系統(tǒng)

2 節(jié)能型照明系統(tǒng)模塊設計

現(xiàn)有照明系統(tǒng)能夠為井內(nèi)采煤提供良好的作業(yè)環(huán)境，尤其在設備、巖層等照明方面，系統(tǒng)體現(xiàn)出多方面的功能價值。隨著采煤規(guī)模及數(shù)量不斷擴大，照明系統(tǒng)出現(xiàn)了能耗高、故障多、成本高等問題，對煤炭企業(yè)經(jīng)營造成諸多不便，阻礙了煤炭經(jīng)濟的集約化發(fā)展。因此，推廣節(jié)能與安全技術是采煤區(qū)照明系統(tǒng)升級的必要條件，主要模塊設計包括：

(1) 系統(tǒng)層。用于提供工作電源，源系統(tǒng)時鐘及各種系統(tǒng)的接口如PC、以太網(wǎng)、電話等。電源是礦井采煤的基本條件，無論是采煤設備或燈具照明，都要有穩(wěn)定的電源為基礎，這是照明系統(tǒng)層的主要工作。系統(tǒng)層可根據(jù)礦井照明要求，實時調(diào)整工作電源大小，保證電源與設備工作電壓相符合，提高采煤區(qū)照明作業(yè)水平。

(2) 輸入層。主要功能是將外部控制信號換成網(wǎng)絡上的傳輸信號，具體有開關、紅外接收開關、紅外遙控器、多功能控制板、傳感器。智能化是礦區(qū)照明系統(tǒng)改造的趨勢，利用人工智能技術輔助照明調(diào)控，減小了值班人員調(diào)控照明設備的難度。例如，輸入層采用多功能感應器，由現(xiàn)場控制裝置自行調(diào)節(jié)照明燈具。

(3) 輸出層。智能系統(tǒng)的輸出單元用于接收來自網(wǎng)絡傳輸?shù)男盘枺刂葡鄳芈返妮敵鲆詫崿F(xiàn)實時控制。節(jié)能與安全控制意味著高效調(diào)控，輸出層對礦井照明信號快速感應，及時將數(shù)據(jù)傳遞給監(jiān)控中心，第一時間內(nèi)傳達控制命令?；诠?jié)能思想，照明系統(tǒng)輸出層結構相對簡化，由主控制計算機及網(wǎng)絡共同運行，形成相對穩(wěn)定的信號方案。

3 采煤區(qū)照明系統(tǒng)節(jié)能與安全控制技術

智能照明系統(tǒng)融合了節(jié)能、安全、高效等多種特點，可以滿足礦井采煤區(qū)生產(chǎn)的基本要求，進一步優(yōu)化傳統(tǒng)照明系統(tǒng)功能。新時期煤炭科技水平快速提升，信息科技是照明系統(tǒng)改造的核心支撐，智能照明系統(tǒng)是礦井工程建設的重點。節(jié)能與安全控制是利用先進的電磁調(diào)壓及電子感應技術，對供電進行實時監(jiān)控與跟蹤，自動平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度。

(1) 開關調(diào)節(jié)。用于燈光照明控制時能對電燈進行單個獨立的開、關、調(diào)光等功能控制，也能對多個電燈的組合進行分組控制。開關是控制電源電路工作的裝置，設定開關自主化控制是新型照明系統(tǒng)的特點，利用傳感器監(jiān)測井內(nèi)照明條件，保證系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性。例如，獨立開關與并行開關的轉(zhuǎn)換應用，可顯著降低照明系統(tǒng)的電量消耗。

(2) 智能調(diào)光。隨意進行個性化的燈光設置；電燈開啟時光線由暗逐漸到亮，關閉時由亮逐漸到暗，直至關閉。國內(nèi)礦井采煤基本保持著24 h工作狀態(tài)，三班制生產(chǎn)對照明燈光要求不一，注重不同時間段照明控制方法是節(jié)能的關鍵。智能燈光調(diào)節(jié)可根據(jù)井內(nèi)光線強度，適當?shù)卦鰪娀驕p弱光度，進而減小照明系統(tǒng)的能耗量。如圖2所示。

(3) 延時控制?？紤]到采煤區(qū)作業(yè)的特殊性，智能照明系統(tǒng)添加了延時控制模塊，可避免照明燈具關閉失效等問題產(chǎn)生的能耗。例如，在延時開關中只需要按一下“延時”鍵，采煤區(qū)停止作業(yè)后30 s，所有的燈具和電氣設備都會自動關閉。同時，也能有效防范電源未及時關閉帶來的安全隱患，確保井內(nèi)無人時的安全狀態(tài)，防范火災、爆炸事故。

圖2 礦井智能調(diào)光

4 結語

總之，節(jié)能與安全控制是采煤區(qū)照明系統(tǒng)的改造趨勢，采用智能技術可提升照明系統(tǒng)工作效率，減小生產(chǎn)期間的故障率。實踐證明，智能控制可以隨意遙控開關井內(nèi)任何一路燈；

可手動或遙控實現(xiàn)燈光的隨意調(diào)光；可以實現(xiàn)燈光的遠程電話控制開關功能；徹底改變了傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)的功能缺陷。煤炭企業(yè)要根據(jù)采礦區(qū)作業(yè)要求，及時更換舊式照明系統(tǒng)，為采煤人員創(chuàng)造更加優(yōu)越的作業(yè)環(huán)境。

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[3]王春燕.基于ZigBee的自動照明系統(tǒng)在智能家居中的應用[J].自動化應用，2011(10)

2014-11-07

魏星(1981—)，男，浙江諸暨人，工程師，研究方向：煤礦機電。