陳 帥，袁樹杰，2，馬瑞峰

（1.安徽理工大學(xué) 能源與安全學(xué)院，安徽 淮南 232001；2.煤礦安全高效開采省部共建教育部重點實驗室，安徽 淮南 232001；3.湖南平安礦井安全技術(shù)有限公司，湖南 湘潭 411100）

在我國礦山安全研究領(lǐng)域，礦井通風(fēng)技術(shù)的研究比較薄弱，尤其是在礦井通風(fēng)實時監(jiān)測與井下通風(fēng)動力裝置遠(yuǎn)程智能化控制技術(shù)方面更為落后。國內(nèi)多數(shù)礦山在礦井通風(fēng)方面主要存在以下3點問題：①礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算為靜態(tài)解算數(shù)據(jù)，解算結(jié)果只對應(yīng)礦井之前的某一狀態(tài)，未能實時反映當(dāng)前礦井的通風(fēng)狀況；②監(jiān)控系統(tǒng)只能對部分主要井巷進行風(fēng)量監(jiān)控，未能覆蓋整個通風(fēng)系統(tǒng)所有井巷，存在監(jiān)控盲區(qū)；③井下通風(fēng)動力裝置主要為局部通風(fēng)機，當(dāng)斷電后的井下局部通風(fēng)機恢復(fù)供電時，局部通風(fēng)機的開啟需要人工手動操作，當(dāng)掘進工作面及相關(guān)區(qū)域內(nèi)瓦斯處于安全范圍內(nèi)時，無法實現(xiàn)掘進工作面局部通風(fēng)機自動送電，降低了井下掘進工作效率。因此，迫其需要對局部通風(fēng)機遠(yuǎn)程集中管控系統(tǒng)進行研究[1，2]。

1 設(shè)計需求分析

1.1 功能需求分析

局部通風(fēng)機遠(yuǎn)程集中管控系統(tǒng)具有監(jiān)測和控制局部通風(fēng)機的運行狀態(tài)、遠(yuǎn)程啟/停、一鍵倒機、風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖和變頻調(diào)速等功能。建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺，將風(fēng)機的運行狀態(tài)、運轉(zhuǎn)記錄、故障等信息上傳至就近集中控制硐室[3]。

1.2 數(shù)據(jù)需求分析

系統(tǒng)涉及多種數(shù)據(jù)信息，按照數(shù)據(jù)信息的作用和形態(tài)分為靜態(tài)信息和動態(tài)信息。

（1）靜態(tài)信息包括：①礦山信息：礦山的名稱、地理位置等；②設(shè)備信息：設(shè)備的類型、位置及編號等；③用戶信息：部門管理、在線用戶、用戶名稱、使用權(quán)限等。

（2）動態(tài)信息包括：①設(shè)備采集信息：風(fēng)機運行的風(fēng)量、風(fēng)壓、噪音、震動、前后級電機的溫度、電壓和電流、環(huán)境參數(shù)等。②控制信息：風(fēng)機的遠(yuǎn)程啟/停、一鍵倒機、變頻和反風(fēng)操作等。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 控制界面

系統(tǒng)主頁面包括入風(fēng)口的風(fēng)量、風(fēng)筒出風(fēng)口的風(fēng)量及相關(guān)瓦斯?jié)舛鹊膭討B(tài)顯示。設(shè)計為綠色圓形圖標(biāo)代表正常運行、黃色圓形圖標(biāo)代表故障、紅色圓形圖標(biāo)代表關(guān)閉，且具備報警功能。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用三級管控技術(shù)：地面集中控制平臺、井下集中控制硐室、就地控制[4，5]。地面集中控制平臺為系統(tǒng)的第一層級，采用WEB瀏覽器作為控制界面，通過環(huán)網(wǎng)交換機與井下集中控制硐室通訊連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時訪問，并可以在授權(quán)狀態(tài)下遠(yuǎn)程控制風(fēng)機，以達到動態(tài)監(jiān)測控制的目的。

井下集中控制硐室為系統(tǒng)的第二層級，安裝在方便人員到達，較易接入工業(yè)環(huán)網(wǎng)的硐室，顯示與控制風(fēng)機的開停狀態(tài)、規(guī)格型號、點檢記錄、維保記錄等，實時顯示風(fēng)機的電壓、電流、頻率、溫度、風(fēng)量等參數(shù)，并存儲設(shè)備運行時間、故障報警記錄。

就地控制為系統(tǒng)的第三層級，主要包括設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)、周邊環(huán)境參數(shù)及視頻信號的采集與傳輸，并執(zhí)行上級管控平臺發(fā)出的指令。

局部通風(fēng)機遠(yuǎn)程集中管控系統(tǒng)架構(gòu)圖如下圖1所示。

圖1 局部通風(fēng)機遠(yuǎn)程集中管控系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.3 系統(tǒng)運行環(huán)境

操作系統(tǒng)平臺：Windows server；

數(shù)據(jù)庫平臺：SqlServer；

Web服務(wù)器：Tomcat；

運行環(huán)境 ：Java Development Kit（JDK）。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 登錄

在登錄界面，輸入用戶名和密碼，點擊登錄按鈕，即可進入系統(tǒng)。系統(tǒng)默認(rèn)用戶名和密碼分別是admin和123456，登錄后，可以修改密碼。

圖2 系統(tǒng)登錄界面

3.2 局部通風(fēng)機在線監(jiān)測及控制

該頁面主要包括局部通風(fēng)機在線監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)查詢、報警信息查詢、系統(tǒng)管理、設(shè)備管理等功能及實時顯示風(fēng)機地理位置信息、出入口風(fēng)量大小、瓦斯?jié)舛鹊葏?shù)。

圖3 局部風(fēng)機動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的功能顯示界面

點擊“實時數(shù)據(jù)”系統(tǒng)進入實時數(shù)據(jù)頁面，該頁面顯示該局部通風(fēng)機的運行狀態(tài)、電壓、電流、溫度等，并可以進行遠(yuǎn)程控制。此頁面共分為6區(qū)，1區(qū)為風(fēng)機的通信狀態(tài)、運行狀態(tài)、兩級電機運行的頻率，故障報警及處理意見；2區(qū)為動態(tài)儀表盤，包括風(fēng)機的入風(fēng)口風(fēng)量和風(fēng)筒的出風(fēng)口風(fēng)量；3區(qū)為局部通風(fēng)機的遠(yuǎn)程控制區(qū)域，包括就地/遠(yuǎn)程、一級風(fēng)機電機的啟停、二級風(fēng)機電機的啟停、一鍵送電、一鍵倒機、復(fù)位、變頻調(diào)速、漏電實驗、切換實驗和閉鎖實驗按鈕；4區(qū)包括風(fēng)機的前后電機的電壓和電流；5區(qū)為風(fēng)機的周邊環(huán)境參數(shù)的動態(tài)顯示，包括甲烷、一氧化碳、溫度、氧氣、呼吸性粉塵和全塵；6區(qū)為風(fēng)機運行環(huán)境的參數(shù)顯示，包括風(fēng)機的電機橫向震動和豎向震動、噪音、電機絕緣值和溫度。

圖4 局部風(fēng)機動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)頁面

點擊“統(tǒng)計分析”系統(tǒng)進入實時數(shù)據(jù)頁面，該頁面對當(dāng)日的數(shù)據(jù)進行匯總分析，形成各種報表。包括：局部通風(fēng)機入風(fēng)口風(fēng)量、風(fēng)筒出風(fēng)口風(fēng)量、電機電流電壓、電機溫度、噪音、震動。

圖5 局部風(fēng)機動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)計分析界面

4 結(jié)論

局部通風(fēng)機遠(yuǎn)程集中管控系統(tǒng)將實現(xiàn)以下幾個功能：

（1）實現(xiàn)風(fēng)機的遠(yuǎn)程智能啟停、一鍵倒機及變頻、反風(fēng)操作。

（2）實時監(jiān)測風(fēng)機的運行狀態(tài)及環(huán)境參數(shù)并動態(tài)顯示，可轉(zhuǎn)換為HTML或XML格式，可通過WEB瀏覽器瀏覽。

（3）實現(xiàn)設(shè)備運行參數(shù)統(tǒng)計分析，并可根據(jù)不同要求打印相關(guān)報表。

（4）實現(xiàn)故障報警及有毒有害氣體超限報警，未處理的報警反復(fù)提示。