[发明专利]一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统及方法

权利要求书

1.一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统，其特征在于，包括外部输入系统(1)、需风量计算系统(2)、三维智能可视化通风调控平台(3)、通风机调速控制系统(4)、作业场所环境参数监测系统(5)、数据库(6)及网络通讯系统(7)；所述外部输入系统(1)、需风量计算系统(2)和三维智能可视化通风调控平台(3)集成于地表调度中心内；所述通风机调速控制系统(4)安设在井下风机控制硐室内；所述作业场所环境参数监测系统(5)布置在井下通风机房或作业场所回风巷道中；所述数据库(6)储存于工控计算机内；所述网络通讯系统(7)通过光纤将三维智能可视化通风调控平台(3)、通风机调速控制系统(4)、作业场所环境参数监测系统(5)进行连接。

2.如权利要求1所述的一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统，其特征在于：所述外部输入系统(1)与人员设备定位系统连接，并预留有外部接口；人员设备定位系统通过人机交互可视化界面输入采矿工艺参数与作业面参数；其中，人机交互可视化界面还可用于作业场所智能通风调控系统操控及运行界面显示，将作业场所智能通风调控系统的运行状态和各种监测数据以图形、动画和文字方式显示在屏幕上。

3.如权利要求2所述的一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统，其特征在于：所述需风量计算系统(2)用于矿井的通风设计及风量调节，按照矿井风量计算的方法和步骤，根据作业场所人员工种及数量、主要设备工作状态、作业面类型因素，计算出符合要求的实际需风量，需风量包括排尘需风量、降温需风量、人员需风量、设备需风量、爆破需风量。

4.如权利要求3所述的一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统，其特征在于：所述三维智能可视化通风调控平台(3)由数据逻辑运算、人机交互界面、网络动态仿真、风机运行工况解算和通风系统安全预警组成；

若井下作业场所实际供风量低于需风量计算值或者CO气体浓度监测值大于或接近预警值，实时声光报警，并通过作业场所环境参数监测系统(5)传输至三维智能可视化通风调控平台(3)，通过三维智能可视化通风调控平台(3)运算矿井通风机的电机修正运行转速，并将运算结果传至通风机调速控制系统(4)，驱动矿井通风机按照指定指令运行；

若井下作业区域实际供风量高于需风量计算值的1.2倍，通过三维智能可视化通风调控平台(3)运算矿井通风机的电机修正运行转速，将运算结果传至通风机调速控制系统(4)，驱动矿井通风机按照指定指令运行，直至满足预设条件下风量要求。

5.如权利要求4所述的一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统，其特征在于：所述通风机调速控制系统(4)由通风机、变频控制箱及其附属部件组成。

6.如权利要求5所述的一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统，其特征在于：所述作业场所环境参数监测系统(5)由安装在井下的各类传感器组成，各类传感器包括风速传感器、差压传感器、CO传感器；

其中，风速传感器布置在作业场所回风巷，悬挂位置处于回风巷中心线与腰高线交叉点，安装时先连接各自的插件、再套装在支架上进行固定，风标杆沿所示箭头方向嵌入；

差压传感器接口布置在矿井通风机的集流器和扩散器外边缘，采集孔对正风流的来流方向；

CO传感器布置在作业场所回风侧巷道，距巷道顶板0.2-0.3m。

7.如权利要求6所述的一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统，其特征在于：所述数据库(6)包含采矿工艺数据库、矿井环境参数数据库、通风网络数据库、作业面参数数据库和历史存储库。

8.如权利要求7所述的一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统，其特征在于：所述网络通讯系统(7)由网络通讯控制组件、交换机和光纤组成。

9.如权利要求8所述的一种金属矿山井下作业场所智能通风调控系统，其特征在于：所述地表调度中心布置在作业场所的地表上，并通过外部输入系统(1)、需风量计算系统(2)和三维智能可视化通风调控平台(3)用于对作业场所供风量进行控制分配。

10.一种如权利要求1所述的金属矿山井下作业场所智能通风调控系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过外部输入系统(1)收集矿井用风计算参数，包括人员设备信息、采矿工业及作业面特征参数，并将参数导入至需风量计算系统(2)计算实际需风量，得出作业场所风量调控目标值；

S2：将S1中的目标值导入三维智能可视化通风调控平台(3)进行通风网络动态仿真和风机运行工况解算，并输出风机执行指令至通风机调速控制系统(4)，通过通风机调速控制系统(4)调整风机运行工况；

S3：通风机运行后，通过作业场所环境参数监测系统(5)监测作业场所实际供风量，并将风量值传输至三维智能可视化通风调控平台(3)，比较监测风量值与目标风量值，若监测风量值与目标风量值相差大于设定值，则调整风机运行参数，直至监测风量值与目标风量值相近；

S4：当作业场所环境参数监测系统(5)监测到作业场所CO气体浓度超标时，三维智能可视化通风调控平台(3)发布通风系统安全预警信号，同时输出风机执行指令至通风机调速控制系统(4)，调大风机电机运行频率，直至作业场所CO气体浓度符合预设要求。