远程环网实时监控自动调节切换智能变频局部通风系统

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地下工程施工包括开挖掘进、采矿，特别是煤矿掘进工作面瓦斯、甲烷涌出量受井下地质构造和瓦斯本身分布不均匀等因素影响，是最易发生瓦斯积聚、发生瓦斯、甲烷事故的地点之一；开挖掘进随着向前延伸距离，地下空间小、要不干燥要不潮湿地热，流通差新鲜空气稀薄；特别是深部采矿，各种气体和有毒气体涌出，空气流通更差，施工人员越多；各种机械设备排放和摩擦产生的粉尘、气体；爆破烟尘、粉尘、毒烟气；工作环境非常差。由于煤矿掘进工作面瓦斯、粉尘涌出不均匀，经常出现瓦斯异常涌出量大，而一般情况下局部通风机风量是固定的，瓦斯涌出量大时风机不能增风而导致瓦斯超限，一旦瓦斯超限，只能停产人工排放瓦斯，不仅形成了瓦斯超限安全隐患，而且影响正常连续生产。尽管可以采取设置大风量风机解决超限问题，但在正常瓦斯涌出情况下，一方面出现大马拉小车现象，造成电能耗和风量浪费；另一方面风量过大，或造成粉尘量增大而导致粉尘污染加剧及尘爆。因此，为避免掘进工作面瓦斯在异常涌出时出现的经常性超限，延伸距离和粉尘毒气聚集，为确保安全连续生产，从根本上解决掘进工作面瓦斯超限和粉尘毒气及延伸问题，需要对掘进工作面环境参数进行全面智能监控，根据环境参数自动调节通风量。

目前矿井局部通风自动控制方式来用手动调节通风机频率，且风筒参数依靠人工采集，缺少准确、可靠的监测方法来反映通风状态，无法灵活为准确调节风量提供依据。针对各种隧洞矿井局部通风系统智能自动化建设需求，提出了局部通风智能调控系统，从系统组成、原理、功能等方面详细介绍了系统总体设计。根据各种气体、温度、气流多点传感器实时监测数据，提出了局部通风参数计算方法及通风系统功耗分析方法。通过分析通风阻力动态分布对局部通风阻力和功耗异常进行研判和快速定位，结合检测参数对风量进行超前模拟，以确定更佳供需匹配调控方案。根据开挖掘进工作面瓦斯、粉尘、毒气涌出规律，提出了基于瓦斯、粉尘、毒气涌出监测传感器和通风机变频调风来稀释瓦斯、粉尘、毒气的智能调风方案，制定了5种局部通风机变频调控规则，实现了局部通风机智能自动化供需匹配。采用网络算法对局部通风机和传感器设备健康状况进行诊断，利用粗糙集和遗传算法提取局部通风正常供风和故障状态的特征样本和前兆信息，基于支持向量机建立局部通风故障决策规则，建立局部通风异常研判和预警模型，实现了对局部通风状态及发展态势的研判与预警以及智能自动化。

远程环网实时监控自动调节切换智能变频局部通风系统采用隔爆兼本质安全型双电源双变频调速器，增加PLC控制系统和瓦斯、风速、温度等传感器，传感器（风速、压力、瓦斯、甲烷、粉尘、温度、振动、综合电量）、甲烷断电仪、光电转换器、温度巡检仪、PLC可编程控制、行程开关、电磁阀、集控系统，配合现场的风速和瓦斯传感器，实现通风机的智能变频控制。以变化的粉尘浓度、瓦斯浓度、毒气浓度以及工作面风量、温度的变化为参量控制变频器的运行频率，来控制局部通风机的转速，使其在更佳工况条件下工作，从而实现地下工程开挖掘进或采矿工作面的按需供风。

同时，远程环网实时监控自动调节切换智能变频局部通风系统可通过井下无线WIFI通信系统，将PLC系统数据进行无线上传，连续在线实时监测矿井局部通通风机转速、风量、开停状态、风机温度、电流、电压、功率、功率因数、风筒状态等参数，实现远程控制风机的电机开停、主备风机的切换等，可提供高效、可靠、实时性强的数据采集、存储、管理、分析等功能和自动控制。该远程环网实时监控自动调节切换智能变频局部通风系统实时保持釆掘工作面的新鲜进风流中，氧气浓度不低于 20%，二氧化碳浓度不超过0.5%；有害气体的浓度不超过矿山安全规程表1规定；井下二氧化碳浓度不能超过0.5%，井下一氧化碳最高浓度不能超过0.0024%，井下硫化物最高浓度不能超过0.00066%，井下二氧化硫最高浓度不能超过0.0005%，井下二氧化氮最高浓度不能超过0.00025%，井下氨气最高浓度不能超过0.004%，井下适宜湿度50-60%，所以需要通过风速来调节；风速不能过低也不能过高，井下风速不能超过8m/s，不得小于1.5m/s；每人每分钟的新鲜风流空气不小于4立方；噪声等级低于 85dB （A）以下；为地下工程施工、开采创造了良好的作业环境。