[发明专利]一种矿井通风系统全局自动调控装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于矿井通风自动化控制技术领域，具体涉及一种矿井通风系统全局自动调控装置及方法。

背景技术

矿井通风是确保矿井安全、高效和绿色开采的重要手段之一，矿井通风的核心任务是保证向井下各用风地点的按时按需供风。

现有技术中，主要依靠人工或局部自动调节方式，对井下风量进行调节，然后，由于井下通风系统错综复杂，因此，上述调节方式，难以满足井下安全生产的需要。

进一步的，现代井下风量调节主要使用手动的调节风门和风窗，调节方法非常单一，难以满足当前复杂的井下环境需要。

因此，曾经有人提出过一种卷帘门式自动调节风门，其原理为：通过监测卷帘门两侧的风压差而估算本卷帘门的局部风阻，而后根据通过本卷帘门的实测风量与目标风量的差值来调节卷帘门的开启高度，即：通过改变本卷帘门的局部风阻使其通过的风量达到目标风量；或者利用固定风量解算法，将需风风道作为固定风量风道，用解算软件求出其风阻或风阻调节量，进行调节。事实上，该种方法难以适用比较复杂的矿井通风系统，原因如下：

(1)井下巷道类型复杂、用途多样，比如，轨道运输巷、无轨胶轮车运输巷、皮带巷、无极绳、架空运输巷等，仅用卷帘门式自动调节风门，无法实现实时调节；

(2)因为整个风网需要满足平衡定律，各风道相互制约。因此，仅通过调节本风道卷帘门的开启高度(即局部风阻)，使通过的风量达到目标风量的要求，在原理上是行不通的。例如，最简单的两个并联风道A和B，如果需要使通过风道B的风量达到最大，则：不仅需要将风道B的卷帘门开到最大，而且还需要将风道A的卷帘门关到最小；而只依靠调节风道B本身不可能使其通过的风量达到其目标风量，况且，调节风道B时同样也影响到其它风道，使整个系统处于混乱状态。

(3)利用固定风量解算法，由于不能进行调节点的转移，很容易求出不可行方案，甚至出现风阻为负数的情况。

由此可见，现有的井下风量调节方案，难以对井下风量进行全局优调优控，无法满足矿井正常时期和灾变时期的供风需要。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种矿井通风系统全局自动调控装置及方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种矿井通风系统全局自动调控装置，包括：矿井通风状况采集设备、监控装置、驱动设备、传动设备、远程智能化调控服务器以及N个风量调节设备；所述矿井通风状况采集设备的输出端通过所述监控装置连接到所述远程智能化调控服务器的输入端；所述远程智能化调控服务器与所述监控装置双向通信连接；所述监控装置包括与所述风量调节设备数量相同的控制芯片，每一个所述控制芯片连接唯一一台所述驱动设备的一端，该驱动设备的另一端通过独立的所述传动设备与对应的所述风量调节设备通信连接。

优选的，所述驱动设备为电机；所述电机为步进电机、伺服电机或具有闭环或半闭环控制的电机；和/或所述电机安装有刹车系统和/或减速装置。

优选的，所述监控装置与所述远程智能化调控服务器通过经由网络设备转换的工业以太网、工业总线、Rs232线、Rs485线或Rs422线通信连接；所述监控装置用于接收并执行所述远程智能化调控服务器下发的控制命令；所述监控装置还用于：控制和驱动不同类型的驱动设备和风量调节设备，且记录并向所述远程智能化调控服务器返回执行结果。

优选的，所述风量调节设备包括百叶风窗式调节风门、多层推拉窗式调节风门、多层推拉窗式调节风窗、卷帘式调节风门、闸式卷帘风门、多层伸缩推拉门、密闭非伸缩推拉窗、密闭伸缩推拉窗中的一种或几种的组合。

优选的，所述百叶风窗式调节风门包括控制器、驱动电机、变速箱、联动臂以及百叶窗本体；其中，所述百叶窗本体包括多个上下平行设置的扇叶，每一个扇叶均固定安装一个摆臂；各个扇叶的摆臂的端部均通过第一换向杆杠连接到所述联动臂上；所述控制器的输出端与所述驱动电机连接，所述驱动电机的输出端与所述变速箱连接，所述变速箱的输出轴与各个扇叶的摆臂平行设置，并且，所述变速箱的输出轴通过第二换向杆杠连接到所述联动臂上；在所述联动臂上还安装有手动操纵杆；

所述驱动电机具有记忆功能，所述百叶风窗式调节风门具有三种控制方式，分别为：手动控制方式、半自动控制方式以及全自动控制方式；