煤矿智能通风与安全保障平台方案架构

煤矿智能通风与安全保障平台方案架构

芮千龙

淮河能源控股集团平安工程院公司 安徽 淮南 232000

摘要：矿井通风系统是矿井“六大系统”之首，负责为井下人员和设备提供新鲜空气，排除矿井中的有毒有害气体。随着矿井开采深度的延伸，井田范围的拓展，矿井通风系统更趋复杂，传统的通风管理模式变得越来越困难，消耗的人力物力也越来越多。当前，我国许多矿山都面临着通风系统管理落后、通风监测数据更新滞后等问题，严重影响了矿井的安全生产。开发安全可靠的煤矿智能通风系统是防范和化解煤矿安全风险的有效措施，也是实现煤矿高质量发展的重要途径。

关键词：煤矿智能通风；安全保障平台；方案架构

引言

2020年，国家发展和改革委员会、国家能源管理署和其他八个部委相继发布了《加快煤矿智能开发的社论》和《关于第一批智能示范煤矿建议相关问题的公告》，明确指出煤矿的短期目标是利用先进技术实现绿色、安全、智能和无人值守的煤矿开采。我国煤矿开采、挖掘、运输等重要生产环节实现了高度机械化和自动化，具有突出的“少人则安”特点，在安全生产方面取得了重大突破。据此，矿井建设和安全作为煤矿经营的基本支撑体系，尚未实现系统的技术创新，通风安全管理技术的落后与煤矿安全的极端重要性形成鲜明对比。工程建设的日常安全管理和应急反应能力已成为煤矿现代化进程中相对薄弱的技术环节，使得大型矿山，特别是大型矿山，难以实现高效的按需通风和空气供给，导致“一通三防”部门管理中人力、物力和财力的浪费，影响了防灾救灾能力的有效发挥。

1系统目标与功能需求

该系统的主要任务是对整个通风系统进行智能化管理，使其走上信息化和标准化的道路，从而有效提高煤矿的管理水平。通过研究实验领域的具体情况，我们可以清楚地了解到，只有保证以下几点，该系统才能正常运行。这些要点主要包括对实时通风仪器的基本功能、模型和基本条件的良好掌握。此外，仪器的维护工作是不可避免的，因为在仪器使用过程中难免会出现一些错误，因此进行良好的维护非常重要。有必要定期检查仪器的零件，一旦发现损坏就立即修复，以免为今后的工作留下隐患。还需要对配件的使用和配件库存进行综合分析，以避免出现不符合规定的现象。除了上述与设备有关的问题外，矿工的工作也应受到严格控制。矿工必须对他们想控制的机器有良好的了解，并具备操作技能。同时，你应该在识别身份方面做得很好。每个人都应该有自己的代码，必须有自己的代码，才能得到机器和设备。

2煤矿通风概述

煤矿通风指的是在煤矿开采过程中，在通道当中安装通风系统，借助通风系统的运转使通道内的气体处于流动状态，将通道当中的有害、有害气体进行排出。煤矿通风是煤矿开采过程中重要的环节之一，做好良好的通风工作，才能有效提高煤矿的安全指数。所谓的煤矿通风并不仅是安装通风设备，应与煤矿的开挖形成一个整体，煤矿企业在煤矿开挖前应对矿井现场展开实际的调查，根据现场实际情况选择出适合现场的配套通风设施，同时在通风布局方面应做到科学合理。

3平台主要架构

3.1智能通风管控系统组成

结合基坑工程基础设施，对通风系统进行智能化监测(风速、风压、环境中有毒有害气体等)。对风机、遥控通风设备等智能通风系统进行在线监测，形成智能通风管理和控制系统，综合管理、控制、分析决策，为矿井安全生产服务，实现“减少人员、提高效率、保护安全”的目标。智能通风管理和控制系统由通风状态感知、通风系统分析和决策、智能通风控制等模块组成。通风状态采集模块负责根据获得的通风状态数据，通过通风状态求解模型获取通风系统的运行状态参数。通风分析决策模块负责通风系统的仿真、通风系统异常状态和隐患的识别，以及交互式三维可视化仿真接口。智能通风控制模块负责执行分析决策下达的控制指令，具有空气门远程控制、空气窗口远程控制、局部通风机智能控制、灾害应急控制等功能。智能通风管理和控制系统提供了统一的用户界面，可集中显示和管理空气网络、风机、消防安全的监控信息。

3.2在线监测、动态解算及三维信息化管理

通风网络的动态解是矿井通风系统智能的基础和关键内容。煤矿通风网络庞大复杂，因此有必要研究通风网络的并行求解模型，实现复杂通风网络的快速迭代求解，解决复杂通风网络实时求解的性能瓶颈问题。同时，实时采集风速和风压在线监测等通风技术数据，结合风网动态计算实现地下通风系统整体面积和所有元素的在线监测。为了直观地呈现地下通风系统的整个区域和所有构件的信息，还需要构建参数化的通风构件三维路径模型库，实现参数驱动的地下通风系统三维环境的快速创建。并在此基础上，研究了基于HTML5网络三维体系结构的通风信息动态可视化技术，实现了矿井通风系统在云中所有元素的三维可视化显示。

3.3风量准确监测、智能远程调控

通风系统的日常管理和灾害期间的应对都取决于对风量的准确检测。目前主要依靠空气检查员和风速传感器，但风速传感器的精度不高，低风速地区的监测由于起始风速的限制不准确。但是，在人员检查的技术水平上存在差异，所有这些都对探雷工作产生不利影响。鉴于这种情况，应研究先进的风速监测方法，提高低风速监测精度。研究数据融合方法，合并个人检测数据和风速信息，相互验证，提高空气体积检测精度。此外，还研究了空气门窗风量监测方法，建立了智能遥控理论，实现了通风设备的远程调节。

3.4自动控制风门模块

矿井通风安全新型智能监控系统软件中的自动控制板模块可同时控制一个或多个阻尼器(最多10个阻尼器)。系统初始化调节模块中开关位置的内容设置与系统软件中自动生成的序列号、位置和控制尺寸类型的设置相匹配，状态为只读。根据系统初始化模块中空气门初始状态的内容设置以及分支中空气门的数量，软件会自动生成处于写入模式的空气门的当前状态。有两种控制状态:“活动”和“非活动”。触发状态表示控制量向其控制的空气门发出控制指令。无效状态表示税捐大小不会输出税捐指示。控件的默认状态不是操作。调整大小及其阻尼器状态决定是否可以选取调整大小。如果zb .阻尼器状态与规则尺寸类型不匹配，可以调整控制尺寸，如果选择该状态作为操作状态，则无法调整控制状态。用户在“确定”页面上选择“确定”时，对话框中的数据将由系统软件自动按顺序读取。当控制尺寸的状态被系统软件“操作”检测到时，它执行D06407Bit()函数，并向控制空气盖发出打开或关闭指令。设置完毕后，运行D06407Bit()函数以发出Reset语句、更改记录并保存每个阻尼器的当前状态。

结束语

根据矿山气象安全技术在国内外应用极限的安全管理和控制需求和实际技术水平，在综合推广成熟技术、全面研究、加快研发、合理选择最新极限技术的基础上，并在安全保障体系多数据融合的基础上，对相关数据信息进行在线深度跟踪分析、异常识别和科学预警，从而实现实时采集、分析、定期提取和预警水平的相关信息在多系统信息融合与实时跟踪分析的基础上，实现了通风安全状态跟踪评估的自适应逐步优化功能和反应方案的智能决策功能，实现了关键风控点的智能化调控，实现了矿井日常通风调控和灾难性通风控制等通风技术管理的科学性、准确性和时效性，有效全面地提高了矿井局部地区天气安全监测、实时跟踪、深度分析和科学管理的水平。对通风安全管理和后处理提供全面的信息支持，可以降低通风安全，提高效率，建立基于信息的智能集中控制系统，满足矿井工程智能决策和安全分析的要求。

参考文献

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