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時(shí)間：2024-04-07 07:55:20 點(diǎn)擊數(shù)：
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為提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化裝備應(yīng)用水平，在礦井現(xiàn)有條件下，通過優(yōu)化通風(fēng)路線布局，增加傳感器數(shù)量，構(gòu)建智能化通風(fēng)系統(tǒng)，優(yōu)化礦井生產(chǎn)過程中在采煤工作面、掘進(jìn)工作面和開拓大巷等主要生產(chǎn)場景下的通風(fēng)方案，實(shí)現(xiàn)發(fā)生災(zāi)變時(shí)快速調(diào)風(fēng)、反風(fēng)，利用風(fēng)流短路形成保護(hù)性措施，有效避免災(zāi)害事故擴(kuò)大化。同時(shí)對(duì)通風(fēng)設(shè)施和設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，有效提升供風(fēng)優(yōu)化利用，避免供風(fēng)不足和風(fēng)量浪費(fèi)等現(xiàn)象，提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)智能化水平。
隨著智能化礦山建設(shè)與 5G 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代化礦井提升機(jī)械化水平的基礎(chǔ)上，煤礦正朝向自動(dòng)化和智能化方向不斷發(fā)展。煤礦安全生產(chǎn)的前提條件是需要具備可靠穩(wěn)定的通風(fēng)系統(tǒng)，包括完善的通風(fēng)設(shè)計(jì)、通風(fēng)方式、大功率通風(fēng)機(jī)及通風(fēng)路線等。相較于傳統(tǒng)通風(fēng)方式，現(xiàn)在的通風(fēng)系統(tǒng)多采用人工定點(diǎn)測風(fēng)站檢測，通過構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施 (如風(fēng)門、風(fēng)障、風(fēng)橋等) 進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)和風(fēng)路改造。隨著礦井開采規(guī)模增加和通風(fēng)路線增長，依靠人工方式測風(fēng)已經(jīng)不能滿足對(duì)特殊地點(diǎn)長時(shí)間、連續(xù)測風(fēng)作業(yè)的需求，尤其是具有有毒有害氣體的地點(diǎn)，人員無法及時(shí)進(jìn)行風(fēng)量、風(fēng)流檢測。基于此，建設(shè)高度自動(dòng)化的智能通風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 智能通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)
智能通風(fēng)系統(tǒng)主要運(yùn)用信息集成技術(shù)實(shí)時(shí)采集礦井各作業(yè)地點(diǎn)的通風(fēng)參數(shù)，自動(dòng)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)和區(qū)域風(fēng)阻，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與隱患排查、多維一體化動(dòng)圖屏顯、關(guān)聯(lián)報(bào)警和聯(lián)動(dòng)控制等，zui終實(shí)現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行智能化自主調(diào)配，在具體應(yīng)用中達(dá)到智能預(yù)警、快速調(diào)風(fēng)、有效避險(xiǎn)、控風(fēng)減災(zāi)的效果。
結(jié)合某礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀，與智能通風(fēng)系統(tǒng)新技術(shù)進(jìn)行平臺(tái)融合，打造無人化測風(fēng)、自動(dòng)調(diào)風(fēng)、區(qū)域智能反風(fēng)、火災(zāi)預(yù)警防控等功能的智能化技術(shù)體系。投入使用后，該體系可逐漸消除礦井測風(fēng)盲區(qū)，替代人工監(jiān)測盲巷和高濃度有毒有害氣體區(qū)域，進(jìn)行煤層自燃和有發(fā)火周期的采掘作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)量、風(fēng)壓監(jiān)測，針對(duì)礦井火災(zāi)可形成快速預(yù)警和反風(fēng)控制機(jī)制，zui大限度降低災(zāi)害損失。智能通風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)主要由自主感知模塊、決策預(yù)警模塊和多元數(shù)控平臺(tái)等不同功能模塊融合組成。
1.1 自主感知模塊
通過分析全礦井的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在主要供回風(fēng)地點(diǎn)安裝風(fēng)量、風(fēng)壓傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測所有巷道的基本動(dòng)態(tài)通風(fēng)參數(shù)，確保無人狀態(tài)下所有數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。長時(shí)間連續(xù)監(jiān)測，便于通過大數(shù)據(jù)比對(duì)發(fā)現(xiàn)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中的弱點(diǎn)和隱患風(fēng)險(xiǎn)，與礦井現(xiàn)有監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)連接，完成通風(fēng)系統(tǒng)的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)模擬捕捉與監(jiān)控。
1.2 決策預(yù)警模塊
在網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)上快速構(gòu)建礦井通風(fēng)系統(tǒng)模型，對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的風(fēng)量、風(fēng)壓等參數(shù)實(shí)時(shí)采集測算。通過各類型傳感器監(jiān)測 CO、CH4 等氣體濃度，構(gòu)建礦井采掘地點(diǎn)和井筒、大巷等多維動(dòng)態(tài)圖。將現(xiàn)場實(shí)際安裝的監(jiān)測傳感器與對(duì)應(yīng)傳感器采集回傳數(shù)據(jù)相連接，當(dāng)超過設(shè)定上限指標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，形成快速反應(yīng)處置機(jī)制，以便通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)切換、調(diào)節(jié)風(fēng)流方向，優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)地點(diǎn)的供風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
1.3 多元數(shù)控平臺(tái)
利用較成熟的 GIS 技術(shù)搭建礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)格模擬平臺(tái)。結(jié)合多元耦合技術(shù)、冗余分析技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段，對(duì)各點(diǎn)自動(dòng)采集通風(fēng)參數(shù)信息快速計(jì)算解析，形成有效靈敏分析機(jī)制。依托礦井局域網(wǎng)絡(luò)，形成智能通風(fēng)裝備與技術(shù)的互通升級(jí)。在原有監(jiān)測監(jiān)控各類傳感器、采集器等設(shè)備基礎(chǔ)上，將束管監(jiān)測系統(tǒng)、光纖測溫系統(tǒng)、預(yù)警管控系統(tǒng)、局部風(fēng)機(jī)智能調(diào)控系統(tǒng)、工作面應(yīng)急反風(fēng)系統(tǒng)等子系統(tǒng)一同并入多元數(shù)控平臺(tái)，形成多個(gè)系統(tǒng)集中監(jiān)控調(diào)度的綜合化應(yīng)用平臺(tái)，提高監(jiān)控利用率。
2 智能通風(fēng)系統(tǒng)功能分析
2.1 智能優(yōu)化風(fēng)速采集技術(shù)
由于井下各點(diǎn)巷道過風(fēng)斷面大小不一、巷道表面平整度造成的風(fēng)阻大小不一等客觀現(xiàn)象，導(dǎo)致風(fēng)速監(jiān)測時(shí)常出現(xiàn)精度誤差。因此，通過改變布點(diǎn)方式，采取階梯網(wǎng)格方式實(shí)現(xiàn)密集布點(diǎn)，將原有斷面進(jìn)行切割細(xì)分，然后分析斷面內(nèi)的風(fēng)流風(fēng)速分布規(guī)律，從而得出相對(duì)準(zhǔn)確的平均風(fēng)速在斷面內(nèi)的實(shí)際位置。經(jīng)過優(yōu)化后，將風(fēng)速傳感器進(jìn)行定點(diǎn)安裝，以此提升風(fēng)速采集的準(zhǔn)確性。階梯網(wǎng)格方式分析風(fēng)速分布規(guī)律如圖1 所示，矩形斷面實(shí)測風(fēng)速分布如圖2 所示。
