高忠國(guó)，溫國(guó)惠，高建新，劉 馨，侯澤民

內(nèi)蒙古雙欣礦業(yè)有限公司 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017001

煤炭的開(kāi)采環(huán)境通常比較特殊，使得煤礦的安全生產(chǎn)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。煤礦事故除了礦井透水事故外，其他事故均與礦井通風(fēng)相關(guān)。事故之所以發(fā)生，多數(shù)是因?yàn)榈V井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)風(fēng)流的監(jiān)控與監(jiān)測(cè)不完善，煤礦井下的通風(fēng)動(dòng)力裝置不先進(jìn)，主要通風(fēng)構(gòu)筑物的相關(guān)控制技術(shù)不全面或者通風(fēng)系統(tǒng)的整體監(jiān)測(cè)、控制以及管理水平不夠高[1]。因此有必要采用智能化控制的方法來(lái)提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行能力，有效消除礦井通風(fēng)系統(tǒng)中存在的安全隱患，還能實(shí)時(shí)監(jiān)控礦井通風(fēng)系統(tǒng)的狀態(tài)[2-3]。

近年來(lái)，關(guān)于煤礦通風(fēng)的研究取得了較多的成果[4-15]。文獻(xiàn) [4]中利用 Ventsim 系統(tǒng)建立礦井通風(fēng)系統(tǒng)三維模型，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造提供指導(dǎo)依據(jù)；文獻(xiàn) [5]設(shè)計(jì)了一種基于 S7 系列 PLC 的礦井通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò) RS485 與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)；文獻(xiàn) [6]通過(guò)分析不平衡樣本集對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)故障診斷的影響搭建了基于 Wasserstein 距離生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò) (WGAN-div) 對(duì)不平衡數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理，為智能通風(fēng)的應(yīng)用提供技術(shù)支撐；文獻(xiàn) [7]構(gòu)建了基于 OCISVM 的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，解決礦井通風(fēng)系統(tǒng)樣本獲取困難的問(wèn)題，填補(bǔ)了應(yīng)用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分支診斷的空白。

筆者通過(guò)構(gòu)建一個(gè)礦井智能通風(fēng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，以通風(fēng)相關(guān)設(shè)施為基礎(chǔ)，依托智能感知設(shè)備，通過(guò)對(duì)風(fēng)流精準(zhǔn)感知、多源信息融合技術(shù)、通風(fēng)診斷預(yù)警分析及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算與智能聯(lián)動(dòng)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)礦井日常按需供風(fēng)。同時(shí)在災(zāi)變狀態(tài)情況下，根據(jù)預(yù)設(shè)方案，實(shí)現(xiàn)避災(zāi)路線規(guī)劃及應(yīng)急情況下通風(fēng)、調(diào)風(fēng)、控風(fēng)功能，保障通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的科學(xué)性與先進(jìn)性。

1 整體結(jié)構(gòu)

礦井智能通風(fēng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框架如圖1所示，主要由井下端監(jiān)測(cè)、控制等硬件設(shè)備及地面端顯示、解算、預(yù)警等軟件系統(tǒng)組成。

圖1 礦井智能通風(fēng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)Fig.1 Intelligent ventilation monitoring and control system for mines

1.1 地面管理層

地面管理層可以對(duì)井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及通風(fēng)構(gòu)筑物管理等功能，同時(shí)具備數(shù)據(jù)管理、分析等輔助功能，便于礦井通風(fēng)系統(tǒng)科學(xué)管理[16]。

地面管理層開(kāi)發(fā)了“礦井智能通風(fēng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)”與“礦井三維通風(fēng)輔助決策系統(tǒng)”的 B/ S 架構(gòu)服務(wù)，并部署到服務(wù)器端，工作人員可通過(guò) PC 端或手機(jī) APP 端進(jìn)行可視化瀏覽，并通過(guò)連接通信設(shè)備，可以對(duì)井下設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷、數(shù)據(jù)采集、風(fēng)網(wǎng)解算、風(fēng)量調(diào)控、分析預(yù)警、智能控制等操作。運(yùn)用通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)解算模型及算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)全巷道風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)速實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)解算，對(duì)井下風(fēng)流按需分配模擬，并為智能決策調(diào)控建議回歸驗(yàn)證模擬提供決策支持，輔助工作人員進(jìn)行災(zāi)害預(yù)案制定和緊急情況下人員撤退路徑分析等操作。

1.2 井下設(shè)備層

將礦井通風(fēng)系統(tǒng)的超聲波風(fēng)速傳感器、壓差傳感器、局扇風(fēng)機(jī)、主扇風(fēng)機(jī)、遠(yuǎn)程控制風(fēng)門(mén)、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)風(fēng)窗、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)等設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造與升級(jí)，并增設(shè)變頻局部通風(fēng)機(jī)、高清攝像頭視覺(jué)識(shí)別等設(shè)備，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確性和可靠性。

建設(shè)監(jiān)控分站，通過(guò)總線連接監(jiān)控設(shè)備，對(duì)風(fēng)速、風(fēng)量、風(fēng)壓、溫濕度進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、變頻局部通風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程開(kāi)?？刂?、主備局部通風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換、風(fēng)量動(dòng)態(tài)智能調(diào)節(jié)控制等功能，最后通過(guò)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)連接到服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳?？紤]數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣燃胺€(wěn)定性等因素，系統(tǒng)以工業(yè)以太網(wǎng)為通信工具，并將 Modbus/TCP 協(xié)議作為井下集控單元與井上控制平臺(tái)的信息媒介，完成通信傳輸[17]。

2 軟件設(shè)計(jì)與智能風(fēng)量計(jì)算

本系統(tǒng)主要進(jìn)行礦井智能通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與礦井三維通風(fēng)輔助決策系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。礦井智能通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能主要有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、組合查詢、歷史報(bào)警查詢；礦井三維通風(fēng)輔助決策系統(tǒng)的功能主要有風(fēng)流感知、通風(fēng)設(shè)備檢測(cè)、通風(fēng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、通風(fēng)異常報(bào)警、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算、通風(fēng)遠(yuǎn)程控制和災(zāi)變應(yīng)急控制。

2.1 礦井智能通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

礦井智能通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)接口適配功能同礦井現(xiàn)有的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、主通風(fēng)及智能監(jiān)控系統(tǒng)、掘進(jìn)工作面風(fēng)量和風(fēng)速智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行集成，并實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，完成數(shù)據(jù)交互，從地面集中控制柜中讀取數(shù)據(jù)和下達(dá)指令。系統(tǒng)功能如圖2 所示。

圖2 礦井智能通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能Fig.2 Function of intelligent ventilation monitoring system for mines

2.1.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示

平臺(tái)支持系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可訪問(wèn)當(dāng)前數(shù)據(jù)和任意時(shí)間的歷史數(shù)據(jù)；報(bào)警數(shù)據(jù)用紅色顯示，能夠聲音報(bào)警；支持循環(huán)顯示、多屏幕顯示。

2.1.2 信息組合查詢

平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)融合通風(fēng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的報(bào)警信息、故障信息，并按單位、類型、持續(xù)時(shí)間、間隔和日期等進(jìn)行組合查詢。

2.1.3 歷史報(bào)警查詢

平臺(tái)依托融合通風(fēng)生產(chǎn)各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)預(yù)設(shè)指標(biāo)參數(shù)閾值進(jìn)行對(duì)比，實(shí)時(shí)記錄相關(guān)預(yù)警信息，可對(duì)歷史預(yù)警記錄信息，按報(bào)警類別、報(bào)警等級(jí)、起始日期、結(jié)束日期、持續(xù)時(shí)間、大于某個(gè)值等進(jìn)行查詢。

2.2 礦井三維通風(fēng)輔助決策系統(tǒng)

礦井三維通風(fēng)輔助決策系統(tǒng)人機(jī)操作界面基于三維可視化動(dòng)態(tài)仿真模擬平臺(tái)，提供三維巷道編輯工具，可快速繪制、打斷和插入新巷道。所建礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模型可真實(shí)反映巷道長(zhǎng)度、斷面形狀和空間關(guān)系，動(dòng)態(tài)模擬巷道內(nèi)風(fēng)流方向和風(fēng)速。用戶可以通過(guò)點(diǎn)擊圖標(biāo)查看設(shè)備信息，通過(guò)各種檢索條件查詢想要查看的設(shè)備，亦可對(duì)風(fēng)門(mén)、風(fēng)扇等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。礦井三維通風(fēng)輔助決策系統(tǒng)功能如圖3 所示。

圖3 三維通風(fēng)輔助決策系統(tǒng)功能Fig.3 Functions of 3D ventilation decision support system

2.2.1 風(fēng)流感知

該模塊主要對(duì)風(fēng)流監(jiān)測(cè)設(shè)備編號(hào)、設(shè)備名稱、設(shè)備位置、預(yù)警類型、監(jiān)測(cè)位、預(yù)警時(shí)間等信息進(jìn)行展示，可實(shí)時(shí)監(jiān)控，查看歷史數(shù)據(jù)和預(yù)警信息。

2.2.2 通風(fēng)設(shè)備監(jiān)測(cè)

該模塊提供了對(duì)風(fēng)門(mén)、風(fēng)窗、風(fēng)扇、主扇信息的監(jiān)測(cè)功能，主要監(jiān)測(cè)顯示內(nèi)容包括電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)、主扇運(yùn)行參數(shù)和系統(tǒng)故障。

2.2.3 通風(fēng)環(huán)境監(jiān)測(cè)

該模塊主要對(duì)通風(fēng)環(huán)境和通風(fēng)風(fēng)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。用戶可以根據(jù)巷道名稱、位置、傳感器編碼進(jìn)行查詢，查詢內(nèi)容包括風(fēng)速、面積、風(fēng)量、坐標(biāo)、模式、最小值、最大值等信息。

2.2.4 通風(fēng)異常報(bào)警

該模塊可以對(duì)風(fēng)門(mén)、風(fēng)窗、風(fēng)機(jī)的預(yù)警信息進(jìn)行報(bào)警顯示。用戶可以根據(jù)設(shè)備編號(hào)，設(shè)備名稱，預(yù)警類型，時(shí)間段來(lái)進(jìn)行查詢，出現(xiàn)異常時(shí)會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)出預(yù)警。

2.2.5 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算

該模塊對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的基本參數(shù)進(jìn)行顯示，包括設(shè)備名稱、巷道編號(hào)、巷道面積、摩擦因數(shù)、風(fēng)阻、風(fēng)速、風(fēng)量、節(jié)點(diǎn)等信息，以及對(duì)通風(fēng)解算進(jìn)行模擬，并對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算模型進(jìn)行解算。

2.2.6 通風(fēng)遠(yuǎn)程控制

該模塊為用戶提供了通過(guò)線上對(duì)井下設(shè)備的遠(yuǎn)程操作功能，輸入開(kāi)度設(shè)定和動(dòng)作時(shí)間，即可對(duì)風(fēng)門(mén)、風(fēng)窗、局扇、主扇進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，同時(shí)顯示各項(xiàng)預(yù)警狀態(tài)、開(kāi)關(guān)進(jìn)度、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和操作記錄等信息。

2.3 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量解算

礦井的生產(chǎn)推進(jìn)使得通風(fēng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)不斷發(fā)生變化，風(fēng)量解算作為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的重要一環(huán)，對(duì)于礦井通風(fēng)的安全管理起著非常重要的作用。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量解算是指在已知通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、各巷道風(fēng)阻、通風(fēng)機(jī)特性以及自然風(fēng)壓的條件下，解算整個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流流量分布的狀態(tài)參數(shù)[18]。

采用 Scott-Hinsley 法對(duì)風(fēng)網(wǎng)進(jìn)行風(fēng)量解算：首先，根據(jù)風(fēng)量平衡定律假定初始風(fēng)量，根據(jù)回路風(fēng)壓平衡定律和阻力定律列出網(wǎng)孔風(fēng)壓平衡方程；然后，按照方程的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式求風(fēng)量的校正值，逐步對(duì)初擬風(fēng)量進(jìn)行校正，直至風(fēng)壓逐漸平衡，風(fēng)量值滿足預(yù)定精度值ε為止；最終，獲得近似方程組真實(shí)解的漸進(jìn)風(fēng)量值。

風(fēng)流在通風(fēng)網(wǎng)路中流動(dòng)時(shí)，遵守三大定律：風(fēng)量平衡定律、風(fēng)壓平衡定律和阻力定律。它們反映了通風(fēng)網(wǎng)路中 3 個(gè)最主要通風(fēng)參數(shù)-風(fēng)量、風(fēng)壓和風(fēng)阻間的相互關(guān)系。

2.3.1 風(fēng)量平衡定律

在單位時(shí)間內(nèi)流入某一節(jié)點(diǎn)或閉合回路的空氣質(zhì)量，等于該時(shí)間內(nèi)流出的空氣質(zhì)量。若將礦井內(nèi)空氣視為不可壓縮流體，則質(zhì)量守恒定律可變?yōu)轶w積平衡定律，即單位時(shí)間內(nèi)流入某節(jié)點(diǎn)或閉合回路的風(fēng)量等于相應(yīng)的流出風(fēng)量。

式中：n為某個(gè)節(jié)點(diǎn)所匯集的分支數(shù)；aij為風(fēng)流方向的符號(hào)函數(shù)；i為某風(fēng)網(wǎng)中的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)；Qj為第j條分支的風(fēng)量。

2.3.2 風(fēng)壓平衡定律

閉合回路或網(wǎng)孔中不同方向的風(fēng)流，其各個(gè)分支的能量 (風(fēng)壓) 代數(shù)和為零，在含有機(jī)械風(fēng)壓或自然風(fēng)壓的情況下，還應(yīng)將二者考慮在內(nèi)。

式中：n為某個(gè)回路或網(wǎng)孔中的分支數(shù)；k為某風(fēng)網(wǎng)中包含的獨(dú)立回路或網(wǎng)孔數(shù)；bik為表示風(fēng)流方向的符號(hào)函數(shù)；Rk、Qi分別為第k分支的風(fēng)阻和風(fēng)量；hfi、hni分別為回路i中的機(jī)械風(fēng)壓和自然風(fēng)壓。

2.3.3 通風(fēng)阻力定律

一般情況下，井巷中的風(fēng)流為紊流狀態(tài)。因此，通風(fēng)網(wǎng)路中各分支都遵守紊流通風(fēng)阻力定律。

式中：hi為風(fēng)網(wǎng)中第i條分支的風(fēng)壓；Ri為風(fēng)網(wǎng)中第i條分支的風(fēng)阻；Qi為風(fēng)網(wǎng)中第i條分支的風(fēng)量。

2.3.4 實(shí)現(xiàn)流程與步驟

Scott-Hinsley 法風(fēng)網(wǎng)解算的執(zhí)行流程如圖4 所示。其基本步驟如下。

圖4 Scott-Hinsley 法風(fēng)網(wǎng)解算執(zhí)行流程Fig.4 Execution process of wind networksolution by using Scott-Hinsley method

(1) 步驟 1 輸入礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息，如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀態(tài)、分支屬性參數(shù)、解算精度等。

(2) 步驟 2 進(jìn)行風(fēng)阻排序，求解最小風(fēng)阻樹(shù)，確定獨(dú)立回路的組成。

(3) 步驟 3 由于風(fēng)機(jī)工作存在不穩(wěn)定性，需要求出風(fēng)機(jī)的特性曲線，其中風(fēng)壓特性曲線可視為二次或三次冪函數(shù)，可把風(fēng)機(jī)在正常工作范圍內(nèi)的部分曲線近似為二次拋物線：Hf=b0+b1Qf+b2Qf2，其中Hf、Qf分別為風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓和工作風(fēng)量。

(4) 步驟 4 擬定初始風(fēng)量，通常先給余樹(shù)邊賦初始值，再計(jì)算各樹(shù)枝初始風(fēng)量，對(duì)于計(jì)算機(jī)解算而言，可以任意給定一組整數(shù)作為初值。

(5) 步驟 5 迭代計(jì)算，分別計(jì)算各回路的風(fēng)量修正值，對(duì)該回路的所有分支進(jìn)行風(fēng)量修正。

(6) 步驟 6 精度判斷，以獨(dú)立回路為單位進(jìn)行迭代計(jì)算。對(duì)于一個(gè)獨(dú)立回路，先求出其修正值

用式 (4) 對(duì)回路中的分支風(fēng)量進(jìn)行修正，每修正一次后，立即判斷|ΔQi|max＜ε(1≤i≤M)。ε為預(yù)先給定的迭代精度指標(biāo)，若滿足，則終止計(jì)算；否則，跳轉(zhuǎn)至步驟 5 繼續(xù)迭代。

(7) 步驟 7 輸出通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量的解算結(jié)果。

3 硬件安裝與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 通風(fēng)監(jiān)測(cè)傳感器及其檢測(cè)裝置的安裝布局

3.1.1 超聲波測(cè)風(fēng)傳感器安裝及布局

監(jiān)測(cè)的礦井通風(fēng)數(shù)據(jù)采用連續(xù)的一段巷道的平均風(fēng)速，改變了傳統(tǒng)的“以點(diǎn)代面”的局限性。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精確、真實(shí)可靠地反應(yīng)當(dāng)下礦井的通風(fēng)風(fēng)量，主要用于進(jìn)回風(fēng)巷、采區(qū)進(jìn)回風(fēng)巷、采煤工作面進(jìn)回風(fēng)巷等關(guān)鍵巷道及用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)速和風(fēng)量測(cè)定[19]。系統(tǒng)選用GFC15 煤礦用超聲波風(fēng)速傳感器來(lái)進(jìn)行煤礦井下各種坑道、風(fēng)口、扇風(fēng)機(jī)、井口等處的風(fēng)速和風(fēng)向檢測(cè)。

巷道內(nèi)設(shè)備布局如圖5 所示。超聲波風(fēng)速傳感器安裝在有動(dòng)力電纜的巷道中，要求換能器安裝在盡量遠(yuǎn)離動(dòng)力線纜的上方，超聲波風(fēng)速傳感器的控制箱和電源箱必須安裝在巷道中無(wú)動(dòng)力電纜的一側(cè)，超聲波換能器 A 安裝在動(dòng)力線纜上方，換能器信號(hào)線垂直于動(dòng)力線纜，連接超聲波風(fēng)速傳感器控制器。

圖5 巷道內(nèi)設(shè)備布局Fig.5 Equipment layout in roadway

3.1.2 風(fēng)壓傳感器及全斷面測(cè)風(fēng)裝置安裝及布局

利用動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)精準(zhǔn)測(cè)風(fēng)傳感器，在保持統(tǒng)一水平面上進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)，借助分站，通過(guò)環(huán)網(wǎng)將測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至軟件平臺(tái)，經(jīng)計(jì)算得到實(shí)時(shí)風(fēng)量[20]，最終實(shí)現(xiàn)巷道全斷面智能無(wú)人精準(zhǔn)測(cè)風(fēng)。全斷面精準(zhǔn)測(cè)風(fēng)裝置如圖6 所示。

圖6 全斷面測(cè)風(fēng)裝置Fig.6 Full-face wind measuring device

3.2 通風(fēng)遠(yuǎn)程控制裝置的安裝布局與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.2.1 遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)

風(fēng)門(mén)有 3 種運(yùn)行模式：自動(dòng)、手動(dòng)和遠(yuǎn)程。每個(gè)模式可以自主切換，并且每組風(fēng)門(mén)都可以單獨(dú)設(shè)定工作模式，互不干擾。通風(fēng)遠(yuǎn)程控制裝置總體布局如圖7 所示。

圖7 通風(fēng)遠(yuǎn)程控制裝置總體布局Fig.7 Overall layout of ventilation remote control device

在風(fēng)門(mén)外部安裝高清攝像儀，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)可以隨時(shí)查看風(fēng)門(mén)的工作狀態(tài)。風(fēng)門(mén)前面板含有手自動(dòng)切換按鈕，遠(yuǎn)程模式為地面遠(yuǎn)程控制，此時(shí)風(fēng)門(mén)的所有權(quán)限均為地面權(quán)限，紅外遮擋將不會(huì)開(kāi)門(mén)；若要在井下正常使用，則需將按鈕切換至自動(dòng)模式，在自動(dòng)模式下，風(fēng)門(mén)可按照正常遮擋信號(hào)開(kāi)關(guān)門(mén)。此風(fēng)門(mén)為電氣風(fēng)門(mén)，手動(dòng)模式即為氣控按扭開(kāi)門(mén)。在紅外故障等應(yīng)急的情況下，可切換至其他模式，采用氣控按鈕開(kāi)門(mén)。現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)門(mén)如圖8 所示。

圖8 現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)門(mén)Fig.8 On-site air door

若出現(xiàn)通信中斷或傳感器故障，管理平臺(tái)會(huì)自動(dòng)彈出提示，進(jìn)行故障點(diǎn)分析，提醒操作人員及時(shí)進(jìn)行檢修。

系統(tǒng)風(fēng)門(mén)遠(yuǎn)程控制如圖9 所示。該遠(yuǎn)程控制可以通過(guò)線上對(duì)井下設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，輸入開(kāi)度設(shè)定和動(dòng)作時(shí)間即可完成風(fēng)門(mén)遠(yuǎn)程控制。

圖9 風(fēng)門(mén)遠(yuǎn)程控制界面Fig.9 Remote control interface for air door

3.2.2 遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)風(fēng)窗

選用百葉窗式調(diào)節(jié)風(fēng)窗，進(jìn)風(fēng)巷風(fēng)窗采用電動(dòng)控制，回風(fēng)巷風(fēng)窗采用氣動(dòng)馬達(dá)作為動(dòng)力源。調(diào)節(jié)風(fēng)窗結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)風(fēng)要求。風(fēng)窗實(shí)景如圖10 所示。

系統(tǒng)對(duì)風(fēng)窗采用獨(dú)立控制的方法，針對(duì)每一扇窗，通過(guò)手動(dòng)和遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，可以停留在設(shè)置的任何開(kāi)閉角度，這種開(kāi)閉方式能更好地滿足對(duì)巷道風(fēng)速和流量的把控力度，讓風(fēng)門(mén)風(fēng)窗的風(fēng)速和風(fēng)壓流量的幅度更符合煤礦的要求。風(fēng)門(mén)遠(yuǎn)程控制界面如圖11 所示，用戶可根據(jù)需要遠(yuǎn)程操作風(fēng)窗，實(shí)時(shí)查看風(fēng)門(mén)狀態(tài)和設(shè)置風(fēng)門(mén)開(kāi)度。

圖11 風(fēng)窗遠(yuǎn)程控制界面Fig.11 Remote control interface for air window

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)設(shè)計(jì)礦井智能通風(fēng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、異常診斷和風(fēng)量可控可調(diào)，解決了風(fēng)門(mén)同時(shí)打開(kāi)造成的通風(fēng)系統(tǒng)短路問(wèn)題。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行，有效避免了礦井出現(xiàn)風(fēng)流紊亂、風(fēng)量不足等事故，提高了通風(fēng)管理的工作效率，為救災(zāi)、控災(zāi)、治災(zāi)提供了輔助決策，具有廣闊的應(yīng)用前景。