[发明专利]金属矿山矿井通风计算机远程集中监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属矿山井下通风监控技术，尤其是涉及采用多级机站通风的计算机远程集中监控系统，可广泛用于金属矿石开采的矿井通风系统，特别适用于采用多级机站通风系统的矿山。

背景技术

近年来，采用多台辅扇通过并串联压抽结合进行井下通风的多级机站通风系统较好地解决了大主扇通风系统所存在的一些通风问题。与大主扇通风系统相比，多级机站通风系统能使通风压力分布均匀，漏风量减少，有效风量率高，能耗低，风流易于控制，风量调节灵活，能根据生产对通风的需要开启或停止某些风机或某些机站，从而在满足生产需风的同时最大限度地节约通风能耗，降低通风费用。

由于多级机站通风系统的风机数量多，而且分布在井下的广大区域内，因而风机的控制与管理非常不便，管理人员不能随时了解全矿风机的运行状况，也不能根据生产需要随时对某些风机进行开停及调速控制，以最大限度地节约通风能耗，降低通风费用，这就使得多级机站通风系统的优点不能得以充分发挥。随着计算机网络通讯技术以及变频驱动技术日益成熟，如果把计算机远程集中监控技术和变频调速技术用于井下多级机站通风系统，不仅使多级机站通风系统成为名副其实的可控式通风系统，而且具有显著的节能效果。

目前，我国众多地下金属矿山都采用了多级机站通风系统，但没有建立可靠有效的监控系统，仍然采用人工方法，管理庞大的多级机站通风系统，这不但使工人的劳动强度大大增加，也使多级机站通风系统不能发挥出其应有的效能，因此，多级机站通风远程控制技术的应用，意义重大。

但是，本技术存在着以下难点：

本项目的关键技术在于计算机网络通讯技术、风机变频调控技术、井下风流与环境参数监测控制技术、Ethernet-DCON通讯控制单元、DCON远程I/O控制单元及监控系统软件的开发,以及它们之间的有机结合形成的成套技术。其主要难点在于自主开发与计算机网络通讯技术、风机变频调控技术及井下风流与环境参数监测技术有机结合的适用于矿山井下恶劣环境下的先进稳定可靠的Ethernet-DCON通讯控制单元和DCON远程I/O控制单元以及监控系统软件，形成井下通风远程集中监控系统成套技术及装置，实现井下通风远程集中监控，提升矿山通风管理水平和通风效果，改善工人工作环境，预防职业病发生，保证矿山安全生产以及通风节能降耗。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题，而提供一种可以对风机运行状态和风机运行电流、运行频率、主要巷道风流参数及大气环境参数进行远程集中监控的金属矿山矿井通风计算机远程集中监控系统。

为实现本发明的上述目的，本发明金属矿山矿井通风计算机远程集中监控系统采用以下技术方案：

通过通讯网络将位于地表调度室的主控计算机与置于井下的Ethernet通讯控制柜、远程I/O控制柜以及变频器相连，形成计算机通讯网络，从而通过主控计算机对每一台风机进行远程集中启停及调速控制，对风机运行状态和风机电流、主要巷道风量等参数进行监测。

整个系统是适应矿山井下条件的硬件组成，由主控计算机、交换机、Ethernet通讯控制柜、远程I/O控制柜、分线箱、中继器、传感器、变频器和Ethernet（以太网）、RS-485通讯网络组合构成。主控计算机通过交换机及Ethernet网络采用TCP/IP协议与设在井下的Ethernet通讯控制柜相连进行通讯，Ethernet通讯控制柜将通讯数据转换为符合DCON协议的数据，通过RS-485网络与设在井下机站控制硐室的远程I/O控制柜以及变频器相连，形成计算机通讯网络进行通讯，I/O控制柜根据主控机的指令对变频器进行控制，完成风机的启停及调速控制，并对风机运行电流、运行频率进行监测，同时通过传感器对主要进回风巷道的风流参数及大气环境参数进行监测，并将结果传回主控计算机。

所述的主控计算机、交换机均设在地表调度室；在每一个机站控制柜设置远程控制开关。

具体控制和监测功能如下：

（1）风机的远程启停控制和反转控制

对分布于井下各级风机机站的风机进行远程集中监控，在调度室主控计算机上可以随时操作，控制任意一台风机的启停。在应急状态下还可以使风机反转，实现井下风流反向。

（2）风机的远程调速控制

在调度室主控计算机上可以随时操作，通过变频器调节控制任意一台风机的转速，从而达到对风机运行工况的调整。

（3）风机的本地控制

在实现上述远程启停控制的同时，仍可通过变频器键盘在原机站控制硐室手动控制风机启停和调速，以便在维修、应急情况下，仍能人工现场启停风机。