自动化控制技术在煤矿通风系统中的运用
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摘 要：对于煤矿作业来说，安全始终是重中之重，但在实际生产中安全事故却时有发生，研究发现这与煤矿通风系统密切相关。对此，本文以煤矿通风的重要性为切入点，就自动化控制技术在其中的应用作了主要分析，希望有助于推广自动化控制技术，改善煤矿通风状况。
关键词：自动化控制技术；煤矿通风系统；安全
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.072
煤矿的生产环境向来是复杂多变，稍有不慎便可能埋下安全隐患，这不管是对作业人员还是煤矿企业都是一个大的威胁，特别是通风系统水平的高低，更是在很大程度上影响着安全事故的发生。因此煤矿企业要想长远发展，就必须引入自动化控制技术，通过实时监控通风状况，及时扼杀危险苗头，减少事故和损失。
1 煤矿通风系统概述
众所周知，煤矿工业在我国国民经济发展中的地位不可撼动，但是屡禁不止的煤矿事故却严重制约了煤矿的安全生产和企业效益的提高，所以必须加强管理和控制。事实证明，在煤矿开采过程中，不仅会产生大量的有害颗粒和气体，威胁人员健康甚至诱发癌症，同时产生的二氧化碳、甲烷、氮等混合气体还会污染空气，若瓦斯为空气含量的5%-16%时则会大大增加爆炸的风险，可见煤矿通风非常重要[1]。
如果在煤矿通风系统中融入自动化控制技术，可在总控中心、通风系统和传输系统的协调作用下，加强煤矿风量的高效计算、实时监测和自动化控制，以此为矿井及时输送新鲜空气，稀释有毒气体，适当提高氧气含量，保证人员生命安全，同时及时排出水蒸气和热量，改善作业环境，减少瓦斯爆炸等事故的发生。因此，在煤矿通风系统中合理运用自动化控制系统，是实现煤矿安全、高效生产的重要途径。
2 煤矿通风自动化控制系统功能阐述
2.1 煤矿通风自动化控制系统构成
煤矿通风自动化控制系统是指合理的在煤矿作业环境中合理设置监测装置，使其对环境风量、温度等进行监测，经数据传输后加以整理和分析，以便及时发现安全隐患并进行处理。简单的说主要包括总控中心、通风系统和传输系统三个部分，其中总控中心是在计算机系统的帮助下完成整理和分析系统数据，通风系统是利用风门、百叶窗、通风电机等装置控制环境温度和风量情况，传输系统主要承担实时监测和信息收发，看似简单，但重要性不言而喻，若其传输错误或者不及时，势必会影响后续环节和操作，故三者必须协调配合，缺一不可。
2.2 煤矿通风自动化控制系统的主要功能
一是控制功能，若加以细分，则包括现场手动、半自动化和自动控制三种方式，其中手工操控的对象主要是系统外部硬件装置，启动、停止或暂停风机，无需分站控制器介入；半手工操控指的是人工现场对主分站实施针对性的远程操控；自动化控制则是在实时收集风机状态数据的基础上，为满足矿井通风需要，对风机的启动、停止和暂停进行决定性的自动化控制。二是“三遥”功能，包括远程测量风机风量风压、环境温度、电机速度、瓦斯浓度等参数，远程采集电机开关、风机、风门等状态量，以及远程实施操控命令[2]；三是显示数据的功能，即实时显示监测数据和信号数据；四是记忆故障的功能，就是自动记录系统中的异常数据和故障时间；五是报警功能，若系统所监测的实际数据处于预设极限值之外，不管距离远近都会自动报警对工作人员作出提醒；此外，还有数据查询、打印等基本功能。
3 自动化控制系统在煤矿通风系统中的运用
3.1 用于监测、收集和整合数据
首先，根据煤矿现有条件配置适量的摄像装置和监测设备，综合使用频分制和时分制监控方式，对煤矿温度、风量、风速、风压、气体分布等有关参数进行实时监测；然后在传输系统的作用下使其呈现在显示屏中，此时工作人员会利用计算机软件将该信息转化为相应的图形或者曲线，其中曲线有历史曲线和实时曲线之分；最后根据生动形象的曲线或图形表示通风系统运行状态，为发现隐患和解决问题提供有力的数据支持。
3.2 用于分析数据并发现安全隐患
其实在系统数据参数转为图形后便很容易发现其中的异常和隐患，并且通过数据对比分析还能在一定程度上找到问题的根源，如当煤矿作业环境中的风速处于较低状态时，因空气流通性较差会造成温度升高，此时结合历史数据和实时数据便能确定问题所在，若环境温度值超过合理范围，系统还会发出警报提示，这就需要工作人员采取有效措施及时处理，快速将其恢复至正常水平。换句话说，就是工作人员可以根据设备装置正常状态和异常状态下的参数变化推测和判断通风系统的问题出在哪里，然后进行后续的问题确定和处理环节。
3.3 用于信息的日常查询和打印
煤矿通风自动化控制系统所收集的信息覆盖范围广，时间跨度比较长，数据量很大，在总控中心的作用下可实现信息的共享，包括各类的月度报表、季度报表、年度报表等，方便工作人员随时查询，必要时还可以进行打印，通过对通风系统在生产环节的数据分析，发现不足并予以优化和改进，同时，实时查询和即时打印的功能，还有助于工作效率的提高和劳动成本的节约，进而加强煤矿企业部门之间的沟通效果和协作效率。
3.4 通风自动化控制发展趋势
虽然自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用成效显著，但是还存在一定的不足和缺陷，如需风量计算的合理性和精确度，研发全程风量传感器等[3]。因此需要立足实际情况和发展需要，加大研究和创新力度，尤其是等效优化通风网络，全面在线感知通风状态，超前、准确计算矿井用风量，全局优化风量调节等，不断提高煤矿通风系统的智能化水平，实现准时、低耗、最优通风。
4 结束语
综上所述，煤矿通风系统与煤矿安全生产关系密切，只有充分自动化控制技术的优势，才能进一步改善煤矿通风状况。这就要求煤矿企业根据实际情况努力探索自动化控制技术的融入途径，通过实时监测系统运行，科学计算风量，发现问题及时解决，不断提高煤矿通风自动化程度和通风效果。
参考文献：
[1]李伟.自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用[J].能源与节能，
2019（02）：174-175.
[2]邓鹏.煤矿通风系统中的自动化控制技术应用[J].科技与创新，
2018（19）：160-161.
[3]王浩.煤矿通风系统中自动化控制技术的探讨[J].机械管理开发，2018，33（03）：133-134.
作者简介：郑仰伦（1977-），男，山东滕州人，大專，助理工程师，从事煤矿一通三防技术管理工作。
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