一种煤矿掘进工作面智能化局部通风系统及通风控制系统

技术领域

本发明涉及煤矿通风技术领域，具体为一种煤矿掘进工作面智能化局部通风系统及通风控制系统。

背景技术

瓦斯是困扰煤矿安全高效生产的主要问题之一，煤矿事故70％以上是由于通风设备故障、通风管理不善造成的，对掘进工作面局部通风机的稳定控制则是接触此问题的关键。

现有技术中一种煤矿掘进工作面智能化局部通风系统及通风控制系统缺点不足：

1、专利文件CN110067764A公开了一种煤矿局部通风机远程切换与智能调控装置及控制方法，“由地面监控中心、工业以太网通信系统、局部通风机变频监控系统和掘进工作面环境监控系统组成；地面监控中心由中心站和服务器组成；工业以太网通信系统由光纤网络、以太网模块与交换机组成；风机变频监控系统由风机工况监测传感器、监控分站和变频控制组件组成；掘进工作面环境监控系统由通风参数监测传感器、监控分站组成。系统通过远程连续点动式切换局部通风机，实现局部通风的无人值守；通过掘进工作面监测数据，分析预测需风量，建立掘进工作面最佳的风量供需匹配模型，根据局部通风机特性曲线库，实时查找所需的运行频率，进行智能化调控，实现局部通风远程可视化与安全节能化”，但该装置不具有较好的控制系统，且难以将工作状况较好的显示出来，使其在具体应用时易影响工作效率；

2、专利文件CN110685948A公开了一种煤矿局部通风自动监控系统控制方法、装置及处理器，“接收煤矿工作面掘进迎头的瓦斯含量、CO含量及CO2含量；根据瓦斯含量、CO含量及CO2含量计算出局部通风机的第一转速；接收局部通风机的当前转速、震动信息、流量风速及温度信息，并结合当前转速、震动信息、流量风速及温度信息确定修正转速；结合第一转速和修正转速，确定局部通风机的第二转速。本发明可以根据工作面中的瓦斯含量、CO含量及CO2含量，并集合局部通风机本身的当前转速、震动信息、流量风速及温度信息，计算出最节能、效率最高的风机转速，并实现对风机进线开关、动力总馈开关的监控，在意外停电停风后恢复送电送风时效率非常高”，但该方法仅依靠单个风机进行工作，当其损坏时整个系统难以正常运行，从而降低了工作人员的工作速度；

3、现有技术中一种煤矿掘进工作面智能化局部通风系统及通风控制系统，但该方法在实际使用时，通风功率一般较大，从而易造成电能的浪费，进而不具有较好的实用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿掘进工作面智能化局部通风系统及通风控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种煤矿掘进工作面智能化局部通风系统及通风控制系统，包括瓦斯浓度传感器、电流压传感器、PLC控制器、两台掘进面风机、变频器和交流异步电机，通过RS485串口异步总线连接，具体包括以下控制方法：

步骤一、安全排放瓦斯；

步骤二、交流异步电机准热并启动控制模式；

步骤三、布线与井下分站连接，然后通过光纤将分站信号传于上位机监控软件；

步骤四、掘进面风机故障处理；

步骤五、根据瓦斯浓度自动调节掘进面风机功率。

优选的，所述步骤一种：采用两台掘进面风机，一台正常运转，另一台作为备用，当一台风机因线路停电或出现故障等原因停止运转时，使另一台风机能够自动连接并自动换风，以保证供风的连续性。

优选的，所述步骤二中：

(1)当风机运行时，监测监控系统能实时采集风机的出气压力、风机转速、风机风量和瓦斯浓度的大小，并在监控界面上显示出来；

(2)在主监控界面上，可以实现风机的自动变频、手动变频、上频运行、停止运行、变频器故障复位和瓦斯浓度报警解除的控制，同时还具有风机启动/停止、风机故障报警和瓦斯浓度超限报警指示的功能；

(3)能够实现风机风压转速、风量和瓦斯浓度的实时趋势曲线和历史趋势曲线的显示功能；

(4)在系统状态数据库中，可以查看风机的风压、风量、转速和瓦斯浓度的实时报警和历史报警记录；可以查看电机的参数及相关状态，如漏电闭锁故障、漏电故障.过载故障，不对称矩路故障、对称短路故障、断相故障、过热故障、无法启动故障、整定错误故障过电压故障、欠电压故障、分闸状态、合闸状态；

(5)信息查询窗口具有风机风压、风量、转速和瓦斯浓度的实时数据和历史数据报表的功能、可以进行数据报表的查询、打印以及打印的设置；

(6)远程控制功能:对于授权的操作员可通过该系统网络实现掘进工作面局部通风机的远程多路程序自动控制，远程单路独立控制，远程启动停止，远程短路、漏电试验以及远程故障和报警复位等功能。

优选的，所述步骤四中：智能通风控制系统应在不影响负载运行的情况下检修风机开关的控制系统，并且要求检修时完全断电。

优选的，所述步骤五中：通风控制系统可根据不同的煤矿内瓦斯浓度情况，进行风量的自动调节，起到节能的作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过由瓦斯浓度传感器、电流压传感器、PLC控制器、两台掘进面风机、变频器和交流异步电机所组成的控制系统，系统分析了局部通风机的通风量和掘进卷道内的瓦斯浓度变化之间的关系，提高了掘进通风系统的可靠性，并且该系统还可以获得风机、电机、变频器等的相关信息，改善局部通风机的启动性能，及时调控风量、风速、风压，保证通风系统的可靠性和稳定性，提高矿井的通风能力和局部通风机自动化水平，进而提高了工作人员的工作效率。

2、本发明通过采用两个掘进面风机，一台正常运转，另一台作为备用，当一台风机因线路停电或出现故障等原因停止运转时，使另一台风机能够自动连接并自动换风，以保证供风的连续性，从而可有效防止因损坏而影响整个系统的正常使用，进而提高了工作人员的工作效率，且确保了煤矿的安全生产。

3、本发明通过所采用的控制系统，可根据不同的煤矿内瓦斯浓度情况，进行风量的自动调节起到节能的作用，从而在一定程度上节省了电力的使用，进而提高了该方法的实用性。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

本发明提供的一种实施例，一种煤矿掘进工作面智能化局部通风系统及通风控制系统，包括瓦斯浓度传感器、电流压传感器、PLC控制器、两台掘进面风机、变频器和交流异步电机，通过RS485串口异步总线连接，具体包括以下控制方法：

步骤一、安全排放瓦斯；

步骤二、交流异步电机准热并启动控制模式；

步骤三、布线与井下分站连接，然后通过光纤将分站信号传于上位机监控软件；

步骤四、掘进面风机故障处理；

步骤五、根据瓦斯浓度自动调节掘进面风机功率；

通过由瓦斯浓度传感器、电流压传感器、PLC控制器、两台掘进面风机、变频器和交流异步电机所组成的控制系统，系统分析了局部通风机的通风量和掘进卷道内的瓦斯浓度变化之间的关系，提高了掘进通风系统的可靠性，并且该系统还可以获得风机、电机、变频器等的相关信息，改善局部通风机的启动性能，及时调控风量、风速、风压，保证通风系统的可靠性和稳定性，提高矿井的通风能力和局部通风机自动化水平，进而提高了工作人员的工作效率。

步骤一种：采用两台掘进面风机，一台正常运转，另一台作为备用，当一台风机因线路停电或出现故障等原因停止运转时，使另一台风机能够自动连接并自动换风，以保证供风的连续性；

从而可有效防止因损坏而影响整个系统的正常使用，进而提高了工作人员的工作效率，且确保了煤矿的安全生产。

步骤二中：

(1)当风机运行时，监测监控系统能实时采集风机的出气压力、风机转速、风机风量和瓦斯浓度的大小，并在监控界面上显示出来；

(2)在主监控界面上，可以实现风机的自动变频、手动变频、上频运行、停止运行、变频器故障复位和瓦斯浓度报警解除的控制，同时还具有风机启动/停止、风机故障报警和瓦斯浓度超限报警指示的功能；

(3)能够实现风机风压转速、风量和瓦斯浓度的实时趋势曲线和历史趋势曲线的显示功能；通过采用显示功能，可便于工作人员更加直观的观察到风机风压转速、风量和瓦斯浓度之间的具体关系，从而为后期分析提供了较好的依据，进而提高了工作人员的工作效率；

(4)在系统状态数据库中，可以查看风机的风压、风量、转速和瓦斯浓度的实时报警和历史报警记录；可以查看电机的参数及相关状态，如漏电闭锁故障、漏电故障.过载故障，不对称矩路故障、对称短路故障、断相故障、过热故障、无法启动故障、整定错误故障过电压故障、欠电压故障、分闸状态、合闸状态；

(5)信息查询窗口具有风机风压、风量、转速和瓦斯浓度的实时数据和历史数据报表的功能、可以进行数据报表的查询、打印以及打印的设置；

(6)远程控制功能:对于授权的操作员可通过该系统网络实现掘进工作面局部通风机的远程多路程序自动控制，远程单路独立控制，远程启动停止，远程短路、漏电试验以及远程故障和报警复位等功能。

步骤四中：智能通风控制系统应在不影响负载运行的情况下检修风机开关的控制系统，并且要求检修时完全断电。

步骤五中：通风控制系统可根据不同的煤矿内瓦斯浓度情况，进行风量的自动调节，起到节能的作用。

本发明中，该装置的工作步骤如下：

通过由瓦斯浓度传感器、电流压传感器、PLC控制器、两台掘进面风机、变频器和交流异步电机所组成的控制系统，系统分析了局部通风机的通风量和掘进卷道内的瓦斯浓度变化之间的关系，提高了掘进通风系统的可靠性，并且该系统还可以获得风机、电机、变频器等的相关信息，改善局部通风机的启动性能，及时调控风量、风速、风压，保证通风系统的可靠性和稳定性，提高矿井的通风能力和局部通风机自动化水平，进而提高了工作人员的工作效率；采用两个掘进面风机，一台正常运转，另一台作为备用，当一台风机因线路停电或出现故障等原因停止运转时，使另一台风机能够自动连接并自动换风，以保证供风的连续性，从而可有效防止因损坏而影响整个系统的正常使用，进而提高了工作人员的工作效率，且确保了煤矿的安全生产；采用的控制系统，可根据不同的煤矿内瓦斯浓度情况，进行风量的自动调节起到节能的作用，从而在一定程度上节省了电力的使用，进而提高了该方法的实用性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。