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矿井通风智能决策与远程控制系统

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成果主要完成人

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项目概况

随着采矿技术的发展,矿井生产能力越来越大,矿井需风量也越来越大,通风路线越来越长,矿井通风系统结构也越来越复杂,因此对通风系统安全管理要求也就越来越高。目前,矿井风量监测、风流调节和自动控制等方面存在的诸多问题,制约着矿井的安全生产。针对上述问题,在经过机械设计制造、电控系统设计开发、软件编程调试、现场工业性实验的基础上,研发了矿井通风智能决策与远程控制系统,实现了对矿井通风系统的关键部位进行实时监测、控制,在地面上实时监测显示井下监测巷道的风流状态、准确进行风量调节。 (1)主要研究内容 1)矿井通风软件的研究。基于现有通风大数据,研发通风软件能够实时监测显示井下巷道的风流状态、动态分析通风系统的安全性、智能决策调节方案、远程控制井下的通风设施,准确进行风量调节,保证矿井通风系统安全可靠。 2)研究基于物联网的矿井通风参数测定系统。 3)百叶式自动风窗及其控制系统研究。控制系统可以通过窗叶角度的变化完成过风断面的快速精确调节,能够防止因非通风人员的误操作而造成的风窗面积变化,实现风量的可靠控制。 4)抗火灾远程自动控制风门研究。抗火灾远程自动控制风门由前后两道正向门体和两道反向门体组成,可单独作为普通风门使用,也可安装在进回风巷之间的联络巷。在正常通风情况下,正向风门具有气路闭锁,实现有效隔离;在反风时,反向风门能够实现气路闭锁;一旦发生火灾可远程将两组风门全部打开,将烟气流引入回风巷。 (2)关键技术 1)实现工作面风流状态监控; 2)实现工作面需风量的计算; 3)实现系统稳定性、准确性的管理; 4)远程自动控制功能,无需人工参与实现工作面需风量的调节; 5)井下自动控制系统实现对风量的准确,快速稳定性调节; 6)系统具备物联网、大数据等适应工业4.0大潮的特点。 实现矿井智能决策及远程控制,可以减少测风员数量。例如某煤矿测风人员由原来的4人减为2人,按照2017年度人均工资9.3万元,每年可节约18.6万元。 主要通风机变频运行,随着矿井通风阻力的减小,主要通风机工况点发生变化,在矿井风量不变的情况下,降低主要通风机运行频率即可满足通风需求,可以起到节能的作用。例如某煤矿主要通风机48Hz运行,月度用电量大约58万度,电费约36.54万元,在通风阻力减小,矿井风量不变的情况下,主要通风机45Hz即可满足矿井通风需求,月度用电量大约49万度,电费约30.87万元,年节约用电费用约68.04万元。 随着煤矿日益向深部开采,高温热害明显显现,通过优化矿井风量分配,能够进一步改善井下作业环境,为职工创造更加适宜的劳动场所。