一种矿用局部通风机集中控制系统的制作方法

本技术涉及一种矿用局部通风机控制系统，尤其是一种矿用局部通风机集中控制系统。

背景技术：

1、众所周知，瓦斯浓度高和温度高是瓦斯爆炸的两个条件。随着开采深度日益加大，煤层瓦斯压力增高，在采掘过程中瓦斯放散量大、速度快，瓦斯突然涌出和不均匀涌出时间频率增加。瓦斯及时排出是消除瓦斯爆炸安全隐患的必经之路。另外，矿井掘进工作面煤尘浓度也是安全生产的一个隐患。对瓦斯进行及时排放和及时降低矿井掘进工作面煤尘浓度的措施是局部通风机，局部通风机的主要任务是为矿井掘进工作面提供新鲜风流，以此排除工作面有毒有害气体，降低煤尘浓度，改善工作面环境，其工作可靠性直接影响矿井的安全生产。局部通风机停止运转或出现故障没有及时处理，将会对矿井安全生产和职工人身安全造成较大影响。按照《煤矿安全规程》的要求，局部通风机因故停止运转，在恢复通风前，必须首先由瓦斯检查员去现场检查瓦斯，根据瓦斯浓度采取停电撤人、放松收紧风筒等措施进行排放，再根据瓦斯浓度视情况恢复送电，整个排放瓦斯的过程非常复杂，全靠人工判断、人工排放，费时费工，一旦需要紧急调整风流时难以实现，且人员暴露于高瓦斯区域的几率大，给人员安全造成隐患；局部通风机每日需安排专人进行倒机切换试验，并进行人工试验记录，人员工作量很大，且由于人员责任心问题，也存在不进行试验的行为，在事故状态下有可能导致通风机不能正常切换，引发瓦斯事故。虽然煤矿目前也大量采用安全监控系统，但还是以监测为主，附加一些简单的逻辑控制功能，如报警、断电，不能真正起到调节和控制风机的功能。鉴于以上因素，非常有必要开展矿用局部通风机集中控制系统的研究，实现对局部通风机实时监控，远程智能控制、自动切换、按需供风、智能排放瓦斯、故障智能诊断预警、历史记录查询等，提高矿井通风安全的可靠性，解决人工管理缺陷和效能低的问题，适应新时代智能化矿山建设发展的需求，保障矿井内安全生产作业，提高工作的整体质量。因此，设计一种矿用局部通风机集中控制系统，是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种矿用局部通风机集中控制系统。

2、本实用新型解决其技术问题的技术方案是：

3、一种矿用局部通风机集中控制系统，包括馈电开关、变频器、井下监控分站、井下工业环网交换机、上位机、井下检测传感器组件和pc端，变频器与馈电开关电连接，变频器与通风机电连接，变频器和井下检测传感器组件与井下监控分站通过rs485信号连接，井下监控分站与井下工业环网交换机通过光纤信号连接，井下工业环网交换机通过光纤与上位机信号连接，上位机与pc端通过智能网关信号连接。馈电开关ⅰ供电至变频器ⅰ带动主通风机―通风机ⅰ运行。监控分站采集变频器、各传感器数据及视频信号，经井下工业环网交换机、光纤上传至地面上位机，上位机对数据进行分析处理，实现主通风机ⅰ的远程启停。

4、作为本实用新型的一种优选方案，所述的变频器有两个，分别为变频器ⅰ和变频器ⅱ，所述的通风机有两个，分别通风机ⅰ和通风机ⅱ，所述的馈电开关也有两个，分别是馈电开关ⅰ和馈电开关ⅱ，馈电开关ⅰ与变频器ⅰ电连接，馈电开关ⅱ与变频器ⅱ电连接，变频器ⅰ与通风机ⅰ电连接，变频器ⅱ与通风机ⅱ电连接，变频器ⅰ和变频器ⅱ与井下监控分站通过rs485信号连接，井下检测传感器组件通过rs485与井下工业环网交换机信号连接，井下工业环网交换机通过光纤与上位机信号连接，上位机与pc端通过智能网关信号连接，变频器ⅰ与变频器ⅱ电气互锁。馈电开关ⅰ供电至变频器ⅰ带动主通风机―通风机ⅰ运行，馈电开关ⅱ供电至变频器ⅱ带动备用通风机―通风机ⅱ运行。监控分站采集变频器、各传感器数据及视频信号，经井下工业环网交换机、光纤上传至地面上位机，上位机对数据进行分析处理，实现通风机ⅰ、通风机ⅱ的远程启停、倒机切换、电气试验及启停逻辑联锁；在通风/排放两种模式下根据瓦斯浓度、温度、风速自动或者手动调整频率大小；能够在地面集控中心、手机app、pc端web平台不受时间、空间限制查看实时运行参数、历史曲线、报警信息、故障记录、人员操作记录，提高矿井局部通风的可靠性、先进性、智能性。

5、作为本实用新型的一种优选方案，还包括由蓄电池组与逆变器构成的应急处能电源装置和通风机ⅲ，通风机ⅲ与逆变器电连接，逆变器通过rs485与井下监控分站信号连接，井下检测传感器组件通过rs485与井下工业环网交换机信号连接，井下工业环网交换机通过光纤与上位机信号连接，上位机与pc端通过智能网关信号连接，变频器ⅰ与变频器ⅱ电气互锁，逆变器与变频器ⅱ电气互锁。通风机ⅰ为主通风机，通风机ⅱ备用通风机，通风机ⅲ为第三通风机。馈电开关ⅰ供电至变频器ⅰ带动主通风机―通风机ⅰ运行，馈电开关ⅱ供电至变频器ⅱ带动备用通风机―通风机ⅱ运行，应急储能电源装置带动第三通风机―通风机ⅲ运行。监控分站采集变频器、应急储能电源装置、各传感器数据及视频信号，经井下工业环网交换机、光纤上传至地面上位机，上位机对数据进行分析处理，实现主、备通风机、第三通风机的远程启停、倒机切换、电气试验及启停逻辑联锁；在通风/排放两种模式下根据瓦斯浓度、温度、风速自动或者手动调整频率大小；能够在地面集控中心、手机app、pc端web平台不受时间、空间限制查看实时运行参数、历史曲线、报警信息、故障记录、人员操作记录，提高矿井局部通风的可靠性、先进性、智能性。

6、作为本实用新型的一种优选方案，所述的井下检测传感器组件由瓦斯传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、风速传感器和视频监控摄像头构成，瓦斯传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、风速传感器和视频监控摄像头通过rs485与井下工业环网交换机信号连接。

7、作为本实用新型的一种优选方案，还包括手机app，手机app通过智能网关与上位机信号连接。

8、作为本实用新型的一种优选方案，所述的变频器为通风机用隔爆兼本质安全型交流变频器bpj-110/660；所述的应急储能电源装置其蓄电池（gb）为dxt 320/450矿用特种蓄电池，其逆变器为nj-100/660矿用隔爆兼本安逆变装置；所述的监控分站为kj101-f矿用隔爆兼本质安全型监控分站。

9、本实用新型最优选方案的设计理念：

10、1.除配备主通风机―通风机ⅰ、备用通风机―通风机ⅱ的基础上，配置一套由应急储能电源装置供电的第三风机―通风机ⅲ，实现三电源三风机自动切换。电气联锁关系为：主、备通风机通过各自变频器内部故障继电器实现互相联锁，一台通风机停运可自动启动另一台通风机，主、备通风机故障继电器进行逻辑与关系，作为应急储能电源装置启动的条件，主、备通风机同时停运后，触发应急储能电源装置启动带第三通风机运行，主、备通风机任一台恢复运行后，自动停止第三通风机应急储能电源装置，有效杜绝掘进工作面无计划停电停风导致的瓦斯超限事故。

11、2.根据矿井特点，实现通风/排放两种模式下根据瓦斯浓度、温度、风速、一氧化碳数值，自动或手动调整频率大小，瓦斯排放逻辑关系为：在通风模式下，设定风机频率基础值及上下限，变频器输出频率与瓦斯浓度成正比，瓦斯浓度升高后，风机频率增大，瓦斯浓度降低后，风机频率降低；在排放模式下，设定频率基础值及上下限，变频器输出频率与瓦斯浓度成反比关系，瓦斯浓度升高后，风机频率减少，瓦斯浓度降低后，风机频率增大。两种模式也可以手动调节频率大小，切实解决了瓦斯积聚超限引发爆炸的隐患。根据温度、风速、一氧化碳数值自动调节频率大小的功能也都进行了编程和组态，实现了局部通风机的智能控制。

12、3.地面集控中心与移动终端（手机app、pc端web平台）实时查看局部通风机的运行状况。具体实施方案：通过监控分站采集变频器、逆变器、瓦斯传感器、一氧化碳传感器、温度传感器、风速传感器、视频监控摄像头数据，经井下工业环网交换机、光纤上传至地面上位机，在上位机实现主、备风机、第三风机的远程启停、倒机切换、电气试验及三台风机的启停联锁功能，并能够查看实时、历史曲线，查询故障、人员操作记录。手机app、pc端web平台，可同步实时查看通风机的运行状况。

13、4.系统具备兼容性，可与其他监控系统之间实现数据共享，设置防火墙与加密装置，满足电力系统安全防护要求。

14、本实用新型的运行原理：

15、馈电开关ⅰ供电至变频器ⅰ带动主通风机―通风机ⅰ运行，馈电开关ⅱ供电至变频器ⅱ带动备用通风机―通风机ⅱ运行，应急储能电源装置带动第三通风机―通风机ⅲ运行，监控分站采集变频器、应急储能电源装置、各传感器数据及视频信号，经井下工业环网交换机、光纤上传至地面上位机，上位机对数据进行分析处理，在地面远程集中控制3台局部通风机的运行模式选择、启停、故障切换、频率调节、事件查询等。同时手机app、pc端web平台，可同步实时查看通风机的运行状况。

16、三风机电气联锁逻辑：主、备通风机通过各自变频器内部故障继电器实现互相联锁，一台通风机停运可自动启动另一台通风机，主、备通风机故障继电器进行逻辑与关系，作为应急储能电源装置启动的条件，主、备通风机同时停运后，触发应急储能电源装置启动带第三通风机运行，主、备通风机任一台恢复运行后，自动停止第三通风机应急储能电源装置，有效杜绝掘进工作面无计划停电停风导致的瓦斯超限事故。

17、瓦斯治理逻辑关系：在通风/排放两种模式下根据瓦斯浓度、温度、风速、一氧化碳数值，自动或手动调整频率大小，保证瓦斯浓度在规程规定范围。逻辑关系为：在通风模式下设定风机频率基础值及上下限，变频器输出频率与瓦斯浓度成正比，瓦斯浓度升高后，风机频率增大，瓦斯浓度降低后，风机频率降低；在排放模式下，设定频率基础值及上下限，变频器输出频率与瓦斯浓度成反比关系，瓦斯浓度升高后，风机频率减少，瓦斯浓度降低后，风机频率增大，解决“一风吹”问题，防止瓦斯积聚超限引发爆炸事故。 根据温度、风速、一氧化碳数值自动调节频率大小的功能也都进行了相应的编程和组态。

18、与现有技术相比，本实用新型实现了矿井局部通风机的远程集中监控、工作面按需供风、瓦斯智能排放、故障诊断、预警报警等功能，提高了矿井通风安全的可靠性，降低了矿井电能消耗，抑制掘进工作面因通风机恒速运转风速过大而导致的煤尘飞扬，极大的改善工作环境，同时减少人工管理缺陷和效能不足，提高局部通风机管理的自动化、信息化和智能化水平，适应新时代智能化矿山建设发展的需求。