導(dǎo)語：煤礦安全通風(fēng)智能監(jiān)測研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：煤礦通風(fēng)工作一直是礦井生產(chǎn)作業(yè)中的一項重要工程，為更好保障礦井安全通風(fēng)，設(shè)計了一種煤礦通風(fēng)安全智能監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)設(shè)計了該系統(tǒng)的硬件部分與軟件部分。實際應(yīng)用結(jié)果表明，通過應(yīng)用該系統(tǒng)，可依據(jù)礦井實際所需風(fēng)量情況對礦井風(fēng)門開閉狀態(tài)以及具體開啟程度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，進(jìn)而有助于更好地滿足礦井用風(fēng)需求，更好地保障礦井安全生產(chǎn)，該煤礦通風(fēng)智能監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具有較高的推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)安全；監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)；硬件部分；軟件部分監(jiān)控

監(jiān)測礦井通風(fēng)系統(tǒng)的正常安全運行是維持礦井日常安全施工中一項不可忽視的工作。隨著科技的發(fā)展，行業(yè)中廣泛應(yīng)用新型材料及工藝，高新技術(shù)如傳感裝置、自動控制等也日益成熟，在這樣的背景下，礦井用通風(fēng)安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)不斷更新發(fā)展，但在日常生產(chǎn)中，仍存在許多問題，如無法根據(jù)生產(chǎn)或救災(zāi)需要自動調(diào)節(jié)風(fēng)量等，這些問題限制了礦井的發(fā)展能力。本文借鑒了當(dāng)前礦產(chǎn)行業(yè)中使用的礦井通風(fēng)安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)，針對當(dāng)前系統(tǒng)中的不足加以改進(jìn)創(chuàng)新，設(shè)計出一套礦井新型智能通風(fēng)安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)，并對其進(jìn)行了功能測試[1]。

1礦井通風(fēng)安全智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在這個系統(tǒng)中，將n個分站設(shè)置在主要用風(fēng)點，利用多參數(shù)組合式傳感器在各個分站獲取參數(shù)，并直接顯示，除此之外還可以在主機上實時顯示由PC-6310模入接口卡匯總的數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)V內(nèi)有調(diào)節(jié)風(fēng)量的需求時，可控制主機輸出調(diào)節(jié)信號并將其傳遞給PC-6407D開關(guān)量輸出卡，再經(jīng)過控制柜中的轉(zhuǎn)換器，把信號轉(zhuǎn)化為電信號，電信號調(diào)節(jié)分站中的傳感器并控制系統(tǒng)中電動風(fēng)門，從而實現(xiàn)按需調(diào)整風(fēng)量[2]。

2礦井通風(fēng)安全智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)硬件

2.1多參數(shù)組合式傳感器。新型礦井的通風(fēng)安全智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)中的多參數(shù)組合式傳感器主要由以下部分組成：（1）1臺KG3033型煤礦用風(fēng)壓型傳感器，以半導(dǎo)體壓力敏感電橋為原理不間斷檢測煤礦內(nèi)的風(fēng)壓；（2）1臺KG3088型煤礦用風(fēng)速型傳感器，以超聲波渦街為原理不間斷檢測煤礦內(nèi)的風(fēng)速；（3）1臺KG3044型煤礦用環(huán)境溫度型傳感器，以PN結(jié)測溫為原理不間斷檢測煤礦內(nèi)的環(huán)境溫度；（4）1臺KG94A2型煤礦用瓦斯?jié)舛刃蛡鞲衅鳎詿岽呋癁樵聿婚g斷檢測煤礦內(nèi)的瓦斯?jié)舛萚3]。多參數(shù)組合式傳感器的測量評判指標(biāo)主要有：（1）礦內(nèi)風(fēng)壓的范圍為0～5kPa，礦內(nèi)風(fēng)速的范圍為0～15m/s，礦內(nèi)環(huán)境溫度的范圍為0～40℃，礦內(nèi)瓦斯體積分?jǐn)?shù)的范圍為0～4%；（2）信號輸出范圍為1～5mA（負(fù)載的外部電阻小于500Ω）或4～20mA（負(fù)載的外部電阻小于150Ω）。風(fēng)壓、風(fēng)速、溫度和瓦斯?jié)舛鹊葦?shù)據(jù)將出現(xiàn)在多參數(shù)組合式傳感器的顯示器上，并且在傳感器上配備信號端口以便輸出數(shù)據(jù)[4]。2.2模入接口卡。新型礦井的通風(fēng)安全智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)中的PC-6310模入接口卡的輸入方式有：32路單端或16路雙端、單極性信號或雙極性信號。可根據(jù)具體需要選擇不同的方式。信號的輸入范圍可選0～10V或-5～5V，增益的放大效果可選擇設(shè)置為1、2、5、10倍。2.3開關(guān)量輸出卡。新型礦井的通風(fēng)安全智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)中的PC-6407D開關(guān)量輸出卡需要外接12V的直流電源。該輸出模式以共地方式輸出，每組16路，2組共32路，每路中電流的最大輸出量為200mA，這個輸出量可保證繼電器被直接驅(qū)動，需要注意的是每一組的輸出電流應(yīng)低于2A。

3礦井通風(fēng)安全智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)軟件

新型的智能通風(fēng)監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)中使用的軟件的設(shè)計以面向?qū)ο蠡癁橹魉悸罚褂肰isualC++2013開發(fā)工具編寫程序。模塊化的結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)軟件，按功能的區(qū)別可分為4種。3.1系統(tǒng)初始化設(shè)置模塊。新型礦井的通風(fēng)安全智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)軟件中的系統(tǒng)初始化模塊以人機交流的形式設(shè)置監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)中的各種參數(shù)，并根據(jù)硬件設(shè)施的情況以及實際生產(chǎn)需求進(jìn)行調(diào)整。通過設(shè)置包含4個屬性調(diào)整頁面的對話框來完成對系統(tǒng)初始化模塊的功能設(shè)置[5]。3.1.1采集系統(tǒng)設(shè)置頁面。采集系統(tǒng)的設(shè)置屬性頁中需要對3個變量參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：瓦斯含量超限的報警點、系統(tǒng)傳感器的采集速率和瓦斯含量超限斷電點。3.1.2風(fēng)門初始態(tài)設(shè)置頁面。風(fēng)門初始態(tài)的設(shè)置屬性頁中主要包含主傳感器的位置測算、計算校正曲線以及檢測分支斷面積。因傳感器輸出的是電壓信號，需要利用校正曲線把電壓類信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量類信號，以便能夠真實模擬所測環(huán)境的各種數(shù)據(jù)。在新型智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)中，因為應(yīng)用的校正曲線是直線形，所以想要得到校正曲線設(shè)置裝置中的風(fēng)門初始態(tài)，僅需2組模擬量的數(shù)值就可完成。風(fēng)門狀態(tài)有開啟、半開啟和關(guān)閉3種。3.1.3開關(guān)位置設(shè)定頁面。開關(guān)位置的設(shè)置屬性頁中主要包含控制量的位置和類型的設(shè)定。控制量位置指被控制的儀器設(shè)備所在的礦道分支號，控制量類型分風(fēng)門關(guān)閉、風(fēng)門開啟、斷電和報警4種。如圖2所示，調(diào)整控制量類型時，位置應(yīng)與類型匹配，例如控制量位置裝由斷電設(shè)施或報警設(shè)施后才可以選擇“斷電”或“報警”；控制量位置安裝風(fēng)門后才可以選擇“開啟”或“關(guān)閉”風(fēng)門[6]。3.2實時監(jiān)測模塊。新型礦井的通風(fēng)安全智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)軟件中的實時監(jiān)測模塊需要不間斷的測量并顯示礦道中主要用風(fēng)點的各個安全參數(shù)。實時監(jiān)測模塊運用函數(shù)SetTimer（）設(shè)置定時器1個，激活定時器上的函數(shù)OnTimer（）后運行函數(shù)AI6310Single（），按順序讀取并存儲收集到的數(shù)據(jù)。傳感器采集速率即定時器的激活周期。定時器的設(shè)置既使傳感器不間斷地收集整理數(shù)據(jù)，還可以在數(shù)據(jù)收集的同時進(jìn)行其他的相關(guān)操作。3.3自動控制風(fēng)門模塊。新型礦井的通風(fēng)安全智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)軟件中的自動控制風(fēng)門模塊可以實現(xiàn)同時控制1個或多個（最多10個）風(fēng)門。系統(tǒng)初始化設(shè)置模塊中開關(guān)位置的內(nèi)容設(shè)置與控制量序號、位置和類型的設(shè)置一致，均在系統(tǒng)軟件中自動生成，狀態(tài)為只讀模式。根據(jù)系統(tǒng)初始化設(shè)置模塊中風(fēng)門初始態(tài)的內(nèi)容設(shè)置和分支中包含的風(fēng)門數(shù)，軟件自動生成風(fēng)門當(dāng)前狀態(tài)，狀態(tài)為只讀模式。控制狀態(tài)有2種：動作和不動作。動作態(tài)表示控制量輸出控制指令給其所控制的風(fēng)門；不動作態(tài)表示控制量不輸出控制指令。控制的默認(rèn)態(tài)是不動作。控制量類型及相關(guān)風(fēng)門狀態(tài)決定了控制量能否選擇，例如風(fēng)門狀態(tài)與控制量類型不一致時，控制量可以進(jìn)行調(diào)整，選擇為動作態(tài)，相反則不可以調(diào)整控制狀態(tài)[7]。當(dāng)使用者在頁面中選擇“確定”后，對話框中數(shù)據(jù)將被系統(tǒng)軟件自動且按順序讀取。當(dāng)某控量的狀態(tài)為“動作”被系統(tǒng)軟件檢測發(fā)現(xiàn)時，即運行函數(shù)D06407Bit（），并輸出開啟或關(guān)閉的指令給控制的風(fēng)門。調(diào)整結(jié)束后，運行函數(shù)D06407Bit（）輸出復(fù)位指令，同時更改記錄并儲存各個風(fēng)門的當(dāng)前狀況。3.4自動調(diào)節(jié)風(fēng)量模塊。新型礦井的通風(fēng)安全智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)軟件中的自動調(diào)節(jié)風(fēng)量模塊是當(dāng)主要用風(fēng)地點出現(xiàn)風(fēng)量不足或風(fēng)量富余的情況時，通過調(diào)節(jié)實驗裝置中的一個或者多個風(fēng)門的開啟程度，將風(fēng)量自動調(diào)整成與需求風(fēng)量基本一致的狀態(tài)。步驟1：判斷是否可控制對應(yīng)分支，可控則至步驟2；不可控則顯示“不可調(diào)節(jié)本分支！”，至步驟4。步驟2：判斷當(dāng)前風(fēng)門狀態(tài)是否為關(guān)閉或完全開啟，關(guān)閉則顯示“風(fēng)門關(guān)閉，不可調(diào)節(jié)本分支!”，至步驟4；完全開啟則顯示“風(fēng)門完全開啟，不可調(diào)節(jié)本分支!”；均否則至步驟3。步驟3：調(diào)整風(fēng)門的開啟程度，循環(huán)性調(diào)整風(fēng)量大小。風(fēng)門的1次調(diào)整時間（ΔT）決定調(diào)整1次的量（ΔS），ΔT升高，則ΔS增大。每ΔT，系統(tǒng)調(diào)整風(fēng)門1次使風(fēng)量不斷變化，結(jié)束1次調(diào)整后，系統(tǒng)對需求風(fēng)量與監(jiān)測風(fēng)量是否匹配做出判斷，風(fēng)量相匹配時則至步驟5；風(fēng)量不相匹配時，系統(tǒng)會檢測風(fēng)門狀態(tài)，判斷當(dāng)前風(fēng)門狀態(tài)是否為關(guān)閉或完全開啟，若是則顯示“本分支內(nèi)調(diào)節(jié)無效！”并至步驟4；若不是則將繼續(xù)循環(huán)調(diào)節(jié)風(fēng)門。應(yīng)當(dāng)注意的一點是，ΔT的選擇應(yīng)當(dāng)合理，當(dāng)ΔT過大時，則礦內(nèi)可能出現(xiàn)風(fēng)量不足或者風(fēng)量過多的對風(fēng)量調(diào)節(jié)過度問題；當(dāng)ΔT過小時，風(fēng)門則將維持原始狀態(tài)，出現(xiàn)調(diào)節(jié)無效的情況。根據(jù)風(fēng)門從完全關(guān)閉到開啟至最大時所需的調(diào)整時間（5s），將1s設(shè)為ΔT的默認(rèn)值。此外，用戶在實際操作中，可以根據(jù)情況，對ΔT值加以調(diào)整[8]。步驟4：調(diào)整其他分支風(fēng)門的開啟。步驟5：調(diào)節(jié)終止。

4結(jié)束語

在實驗過程中智能礦井通風(fēng)監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)能不間斷的監(jiān)測各個安全數(shù)值，并且能夠同步顯示數(shù)據(jù)，這為災(zāi)害的預(yù)防以及災(zāi)害發(fā)生的控制提供了保障。通過不間斷的監(jiān)測安全數(shù)值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有調(diào)節(jié)風(fēng)量的需求時，智能監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)就會通過調(diào)整風(fēng)門滿足礦內(nèi)的供風(fēng)需求和出現(xiàn)災(zāi)害時的救災(zāi)需要。目前，該系統(tǒng)只在實驗裝置上進(jìn)行了測試，可能與實際礦井略有偏差。后期，將會對智能礦井通風(fēng)監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用試驗并對其進(jìn)一步完善，最終應(yīng)用到實際礦井之中。

作者:馮波 單位:大同煤礦集團(tuán)云崗礦