煤礦要求“以風定產”,通風系統在煤炭開采中具有非常重要的地位。目前,我國煤礦通風“監而不控”、“控而不及”的現象十分普遍,并未將全礦通風系統、環境監測系統、風門風窗及其控制系統予以聯動控制。隨著物聯網、大數據、變頻技術、監測技術、智能控制、數字化技術的突破,煤礦個性化通風方案需求的增多,需要將礦井的主風機、局部風機、風門風窗設備及瓦斯、溫度、粉塵等環境因素作為一個整體考慮,建立全礦井智能通風系統。采用個性化、智能化技術方案集中管理和控制并實時監測全礦井各控制點的風量、瓦斯、溫度、風速等參數,達到按需通風、節能環保的要求。
目前大部分煤炭企業礦井通風技術、設備相對滯后。通風監測控制系統仍以監測功能為主,人工控制為輔,監測的數據沒有得到最大程度的利用,不能實現智能實時調節和控制功能,主要存在問題如下:
硬件設備
1、監測設備數量不夠、精度不準確
2、風門/窗無法實現遠程或智能控制
3、缺少風速、風壓傳感設備
4、礦井通風構筑物自動化、智能化程度很低
軟件系統
1、缺少通風相關信息化系統建設
2、通風各系統沒有實現高度融合、數據不能共享。
通風算法
1、目前市面上大部分智能通風處于局部智能、模擬仿真階段。
2、大部分通風算法只限于理想環境中,缺乏對井下實際環境的考慮。
廠商實力
缺乏同時具備智能通風軟件平臺研發、智能控制風門/風窗及各類傳感設備研發生產的廠商。
智慧通風監測與控制系統主要由七部分組成,終端設備、數據采集、智能預警、風網解算與風量調節、智能遠程控制、通風可視化、手機APP。
依托互聯網、物聯網、人工智能、大數據、信息通信和自動化技術,進行分析決策與聯動調控。保障通風系統日常運行的科學性與先進性,生產過程中做到按需供風;滿足通風全過程的智能化,實現通風異常的自動感知、診斷與預警。
終端設備:智能風門、智能風窗、四合一氣體傳感器(甲烷、氧氣、一氧化碳、二氧化碳)振動、溫度、濕度、風壓及風速傳感器 。
數據采集:借助物聯網技術手段,實時采集巷道內各類終端設備數據,為監測預警分析與風網解算提供數據支撐。
智能預警:依托采集的數據為基礎,通過與平臺預設預警閾值比對,實現智能預警。
風網解算與風量調控:利用改進的斯考德-恒斯雷試算法-回路法,進行迭代計算,逐次求解回路修正風量。根據風量值調節風窗的開度大小或風機頻率。
智能控制:根據風網解算算法計算結果實現風窗、風門、風機智能聯動控制。
通風可視化:采集并融合各類傳感設備、風門、風窗、風機的運行/故障/預警/風向及風量等數據,通過GIS服務進行可視化展示。
手機APP:實現掌上辦公,隨時隨地查看井下通風情況及各類監測數據,及時收到異常狀態預警。
系統構架圖