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一、項(xiàng)目研發(fā)背景

礦井通風(fēng)是礦山生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最基本的一環(huán)，發(fā)揮著為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航的作用，也是智慧礦山建設(shè)和智能化開(kāi)采安全保障的重要內(nèi)容，符合礦井節(jié)能減排、綠色高效發(fā)展的必然要求，同時(shí)智能通風(fēng)是災(zāi)變應(yīng)急的基礎(chǔ)，是防災(zāi)減災(zāi)的最有效途徑。

二、現(xiàn)狀分析

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況分析，存在以下問(wèn)題：

東風(fēng)井、西風(fēng)井、冗半主風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位系統(tǒng)過(guò)于分散。

局扇和輔扇啟停主要依靠現(xiàn)場(chǎng)人員操作，容易出現(xiàn)人員離開(kāi)作業(yè)面未關(guān)閉風(fēng)機(jī)造成電能浪費(fèi)。

井下風(fēng)機(jī)的狀態(tài)和作業(yè)面工作情況無(wú)法在控制室監(jiān)控。

三、建設(shè)內(nèi)容

作業(yè)面的設(shè)備及人員識(shí)別技術(shù)研究

礦山已經(jīng)建設(shè)人員定位系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)裝置集成箱對(duì)人員/設(shè)備進(jìn)出檢測(cè)及聲光報(bào)警燈控制。對(duì)定位系統(tǒng)以及采集檢測(cè)裝置回傳至風(fēng)機(jī)監(jiān)控服務(wù)端的信息進(jìn)行分析判斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的啟停控制。

風(fēng)機(jī)啟動(dòng)箱的電路改造及自動(dòng)啟?？刂颇K研發(fā)

基于原風(fēng)機(jī)啟動(dòng)箱進(jìn)行改裝，在原風(fēng)機(jī)啟動(dòng)箱上添加了一個(gè)三位的凸輪轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和一個(gè)急停按鈕。其中三位凸輪轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)檢修、本地、遠(yuǎn)程三種工作模式。風(fēng)機(jī)控制管理模式總共分為于遠(yuǎn)程模式、檢修模式、本地模式、應(yīng)急模式四種。

作業(yè)面自動(dòng)化通風(fēng)控制技術(shù)及邏輯設(shè)計(jì)

本次作業(yè)面局部通風(fēng)與全礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)匹配。

四、主要科技創(chuàng)新

創(chuàng)新點(diǎn)一：通風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

通風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)作為遠(yuǎn)程控制風(fēng)機(jī)啟停的軟件工具，操作簡(jiǎn)單，既解決了風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制問(wèn)題，又解決了原來(lái)三個(gè)風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)管理分散的難題，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的工作面設(shè)備、人員狀態(tài)監(jiān)控。

創(chuàng)新點(diǎn)二：遠(yuǎn)程控制風(fēng)機(jī)啟停

對(duì)原有風(fēng)機(jī)改裝，滿(mǎn)足遠(yuǎn)程控制條件。支持通過(guò)通風(fēng)軟件遠(yuǎn)程啟停風(fēng)機(jī)，并能聯(lián)合人員定位系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動(dòng)啟停風(fēng)機(jī)，還結(jié)合安裝在作業(yè)面入口附近的檢測(cè)箱設(shè)備，利用紅外線對(duì)人員進(jìn)入離開(kāi)行為檢測(cè)，為風(fēng)機(jī)啟?？刂铺峁┏藛T定位設(shè)備之外的判定依據(jù)。

創(chuàng)新點(diǎn)三：按需通風(fēng)，節(jié)省能耗

考慮人員和設(shè)備進(jìn)入井下工作面時(shí)開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，離開(kāi)后關(guān)閉風(fēng)機(jī)，減少局扇的無(wú)效運(yùn)行時(shí)間。粗略估算本系統(tǒng)使用后每天可為每臺(tái)風(fēng)機(jī)節(jié)省至少4小時(shí)的無(wú)效運(yùn)行時(shí)間。

創(chuàng)新點(diǎn)四：風(fēng)機(jī)箱多模式

風(fēng)機(jī)自身設(shè)計(jì)為4種模式選擇；本地模式（返回現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制模式，遠(yuǎn)程無(wú)法控制，可監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)）、遠(yuǎn)程模式（通過(guò)軟件遠(yuǎn)程遙控啟停風(fēng)機(jī)、或通過(guò)人員定位及紅外線自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)）、應(yīng)急模式（應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的現(xiàn)場(chǎng)控制模式，強(qiáng)制停止風(fēng)機(jī)）、檢修模式（使風(fēng)機(jī)立即停止，遠(yuǎn)程無(wú)法控制關(guān)閉風(fēng)機(jī)、遠(yuǎn)程無(wú)法遙控控制，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法手動(dòng)控制，可監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)）。

創(chuàng)新點(diǎn)五：風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)控制

在平臺(tái)設(shè)置固定時(shí)間啟動(dòng)、關(guān)閉風(fēng)機(jī)；在平臺(tái)設(shè)置風(fēng)機(jī)啟動(dòng)方式為現(xiàn)場(chǎng)工人使用的三起二停，避免風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)風(fēng)筒造成不可逆的破壞；在平臺(tái)設(shè)置風(fēng)機(jī)最短運(yùn)行時(shí)間并進(jìn)行限制，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)使用壽命；設(shè)置風(fēng)機(jī)箱啟動(dòng)風(fēng)機(jī)模式，分為聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)及單機(jī)啟動(dòng)。

創(chuàng)新點(diǎn)六：配套風(fēng)機(jī)建設(shè)檢測(cè)箱

檢測(cè)箱配套風(fēng)機(jī)箱提供多種特殊工序選擇，目前提供爆破、出渣、裝藥、排煙四種可選特殊工序，對(duì)應(yīng)模式有不同的風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制規(guī)則，以及告警功能，聲光報(bào)警燈會(huì)對(duì)進(jìn)入該作業(yè)面的人員進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警提示，目前作業(yè)面進(jìn)行的具體工序內(nèi)容，警示進(jìn)入人員；紅外檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)人員進(jìn)入后啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)機(jī)的另一種判定方式。

五、效益分析

該項(xiàng)目成果能夠?yàn)榈V山企業(yè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、管理效益。主要表現(xiàn)在：

節(jié)省大量能源。井下采掘作業(yè)面約為25個(gè)，一個(gè)循環(huán)作業(yè)總時(shí)間為15.4小時(shí)/工作面，日均需通風(fēng)時(shí)間約為18小時(shí)/工作面，風(fēng)機(jī)停止工作時(shí)間為6小時(shí)/風(fēng)機(jī)/天。由于作業(yè)面多及作業(yè)銜接的不確定性，作業(yè)面無(wú)作業(yè)時(shí)，靠人工關(guān)閉風(fēng)機(jī)難以實(shí)現(xiàn)。假設(shè)風(fēng)機(jī)在不需通風(fēng)時(shí)及時(shí)關(guān)閉，保守計(jì)算，每臺(tái)風(fēng)機(jī)每天可減少運(yùn)行時(shí)間4小時(shí)，則每年井下可節(jié)約198萬(wàn)KWH的電能消耗（風(fēng)機(jī)實(shí)際平均運(yùn)行功率60KW，年工作時(shí)間330天），即每年井下節(jié)約電費(fèi)約99萬(wàn)元。

實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。通過(guò)對(duì)東風(fēng)井、西風(fēng)井、冗半主風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位系統(tǒng)集中整合，統(tǒng)一在平臺(tái)中實(shí)時(shí)在線監(jiān)控（如風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，電壓電流、電能時(shí)使用情況），及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)、作業(yè)面、人員的異常情況，便于及時(shí)進(jìn)行設(shè)備檢修，保障人員和設(shè)備的安全，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

隨著智慧礦山建設(shè)的不斷推進(jìn)，安全、綠色、高效、智慧已成為采礦業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，該技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)企業(yè)的節(jié)能減排，資源節(jié)約利用，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，因此具有廣闊的推廣應(yīng)用前景和社會(huì)需求。