自動(dòng)精準(zhǔn)測風(fēng)和三維通風(fēng)安全監(jiān)控系統(tǒng)
導(dǎo)語：礦井通風(fēng)是礦山開采的重要保障，是井工礦山安全開采的重要組成部分。本期轉(zhuǎn)化果平臺(tái)推薦的《自動(dòng)精準(zhǔn)測風(fēng)和三維通風(fēng)安全監(jiān)控系統(tǒng)》，依托底層超聲波掃描測風(fēng)技術(shù)及設(shè)備，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)化、3DGIS、VR等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)自動(dòng)化精確測風(fēng)，并在真三維通風(fēng)系統(tǒng)模型中進(jìn)行實(shí)時(shí)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算、智能分析、動(dòng)態(tài)運(yùn)行模擬，構(gòu)建礦井精確的風(fēng)向、風(fēng)速和風(fēng)量監(jiān)控體系，融合有害氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)通風(fēng)安全預(yù)警。通過應(yīng)用表明，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。
一、系統(tǒng)概述
目前對(duì)于礦山通風(fēng)系統(tǒng)的要求主要有：通風(fēng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、通風(fēng)系統(tǒng)檢驗(yàn)評(píng)價(jià)、通風(fēng)系統(tǒng)模型建立、漏風(fēng)實(shí)時(shí)檢測處理、通風(fēng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)解算、通風(fēng)系統(tǒng)快速優(yōu)化、通風(fēng)歷史數(shù)據(jù)處理、通風(fēng)能效管理評(píng)定。全面、及時(shí)、精確的風(fēng)速數(shù)據(jù)是解決一系列通風(fēng)問題的基礎(chǔ)。
現(xiàn)有的風(fēng)速獲取方式主要有兩種：監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中的風(fēng)速測點(diǎn)數(shù)據(jù)、人工測量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用超聲波掃描測風(fēng)技術(shù)，利用超聲波在順風(fēng)和逆風(fēng)中傳播相同距離存在的時(shí)差與風(fēng)速之間的關(guān)系，測出風(fēng)流的速度。超聲波風(fēng)速儀在測點(diǎn)位置成對(duì)安裝，測量主站輸出RS485信號(hào)，通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為RJ45信號(hào)就近接入環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，再通過環(huán)網(wǎng)傳到地面前置機(jī)(數(shù)據(jù)服務(wù)器)。
自動(dòng)精準(zhǔn)測風(fēng)和三維通風(fēng)安全監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)專為礦山管理、生產(chǎn)和技術(shù)部門設(shè)計(jì)的集數(shù)據(jù)管理、圖形制作、模型建立、生產(chǎn)設(shè)計(jì)、通風(fēng)安全、生產(chǎn)監(jiān)控等多功能為一體的大型三維地理信息系統(tǒng)，其特點(diǎn)是以真實(shí)三維坐標(biāo)表達(dá)三維礦山實(shí)體模型;表達(dá)力強(qiáng)、操作方便(2D/3D一體化)。
可根據(jù)需要生成通風(fēng)系統(tǒng)圖、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖和通風(fēng)三維立體圖;具有風(fēng)網(wǎng)解算、自然分風(fēng)、按需配風(fēng)、調(diào)阻分析、風(fēng)網(wǎng)優(yōu)化、逃生模擬、風(fēng)門開關(guān)模擬、貫通模擬等眾多分析功能。
系統(tǒng)采用超聲波掃描測風(fēng)新技術(shù)、新方法，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)化、3DGIS、VR等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)自動(dòng)化精確測風(fēng)，并在真三維通風(fēng)系統(tǒng)模型中進(jìn)行實(shí)時(shí)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算、智能分析、動(dòng)態(tài)運(yùn)行模擬，構(gòu)建礦井精確的風(fēng)向、風(fēng)速和風(fēng)量監(jiān)控體系，融合有害氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)通風(fēng)安全預(yù)警。為礦井提供一個(gè)專業(yè)、精確、直觀的通風(fēng)管理工具，對(duì)礦井安全生產(chǎn)和減人提效起到至關(guān)重要的作用。
二、主要功能
系統(tǒng)主要功能：精確測風(fēng)，三維通風(fēng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行，通風(fēng)安全監(jiān)測，預(yù)警報(bào)警，智能統(tǒng)計(jì)分析，風(fēng)網(wǎng)優(yōu)化調(diào)節(jié)。
1.精確測風(fēng)
(1)測量原理：超聲波，時(shí)差法測量;
(2)測量范圍：-15m/s至15m/s;
(3)分辨率：0.01m/s;
(4)測量精度：±0.05m/s;
(5)安裝距離：1-12m;
(6)數(shù)據(jù)接口：RS485輸出;
(7)供電電壓：DC18V;
(8)電源防爆形式：隔爆兼本安型;
(9)防護(hù)等級(jí)：IP54;
(10)通訊距離：≤1km。
2.三維通風(fēng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行
以真實(shí)的測量導(dǎo)線點(diǎn)數(shù)據(jù)快速構(gòu)建礦井三維通風(fēng)系統(tǒng)模型(風(fēng)網(wǎng)、通風(fēng)設(shè)備、設(shè)施、安全監(jiān)控設(shè)備等)。在模型中，加入巷道的通風(fēng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)網(wǎng)動(dòng)態(tài)解算，并將風(fēng)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)和解算數(shù)據(jù)在三維下模擬動(dòng)態(tài)運(yùn)行展示。
3.通風(fēng)安全監(jiān)測
在全礦三維通風(fēng)系統(tǒng)模型中，接入現(xiàn)有監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)全礦井的通風(fēng)安全進(jìn)行全面實(shí)時(shí)監(jiān)測(如CH4、CO、風(fēng)速、風(fēng)壓、風(fēng)量、溫度等)，實(shí)時(shí)掌握各類通風(fēng)設(shè)施的運(yùn)行情況，實(shí)時(shí)測量和報(bào)告主要大巷、掘進(jìn)工作面、回采工作面、關(guān)鍵巷道和用風(fēng)地點(diǎn)的精確風(fēng)速和風(fēng)量及有害氣體情況。
4.通風(fēng)安全監(jiān)測
根據(jù)實(shí)測和解算數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)向不穩(wěn)定性的自動(dòng)報(bào)警，并對(duì)報(bào)警原因和系統(tǒng)故障原因進(jìn)行查詢，提高通風(fēng)系統(tǒng)的安全性和通風(fēng)管理的科學(xué)性。
5.智能統(tǒng)計(jì)分析
以歷史統(tǒng)計(jì)、實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立礦井通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，自動(dòng)分析礦井通風(fēng)系統(tǒng)的屬性及通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)、礦井的通風(fēng)效率、通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、合理性和經(jīng)濟(jì)性。
?、俑鞫蜗锏赖耐L(fēng)屬性(摩擦系數(shù)，風(fēng)阻和阻力);
?、谧詣?dòng)對(duì)主扇的外部漏風(fēng)率、運(yùn)行參數(shù)和工況點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證比對(duì)。
?、圩詣?dòng)分析通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中的阻力分布狀況及影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和效率的主要因素。
?、軐?duì)通風(fēng)系統(tǒng)的內(nèi)、外漏風(fēng)狀況，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的安全性、合理性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行自動(dòng)分析、評(píng)估。
6.風(fēng)網(wǎng)優(yōu)化調(diào)節(jié)
系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測井下各巷道的風(fēng)量，通過分析計(jì)算，給出系統(tǒng)中的主要通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)門(風(fēng)窗)等的調(diào)節(jié)方案，為礦井風(fēng)量分配、風(fēng)量調(diào)節(jié)提供輔助決策。
三、總體設(shè)計(jì)
四、特征優(yōu)勢
五、效益分析
1.經(jīng)濟(jì)效益
(1)實(shí)時(shí)的全網(wǎng)自動(dòng)化精確測風(fēng)、減少測風(fēng)員工的數(shù)量，從而減少人工開支;
(2)將復(fù)雜的全礦井通風(fēng)阻力測定工作變成生產(chǎn)礦井的日常行為，可隨時(shí)掌握每條巷道的通風(fēng)狀態(tài)，在提高管理效率的同時(shí)，節(jié)省了大量費(fèi)用;
(3)使管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)、供風(fēng)不足及供風(fēng)過剩等情況，通過智能化的風(fēng)量調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)最為合理有效供風(fēng)，大幅度減少通風(fēng)過程中的能源消耗。
(4)通過通風(fēng)模擬，匹配最優(yōu)化的通風(fēng)設(shè)計(jì)方案，避免設(shè)計(jì)、施工不必要的通風(fēng)巷道和設(shè)置不必要的通風(fēng)設(shè)施。在保證礦井通風(fēng)需求和通風(fēng)安全的前提下，節(jié)約大量通風(fēng)工程建設(shè)費(fèi)用。
2.社會(huì)效益
(1)變革礦井通風(fēng)管理模式;
()減少通風(fēng)安全事故，防止事故災(zāi)害擴(kuò)大;
(3)提高通風(fēng)管理的工作效率。
