矿用全自动风门及远程监控系统的研制与应用

矿用全自动风门及远程监控系统的研制与应用孙强1，刘志海2（1.陕西科美机电设备有限公司，陕西西安阎良710089；2.陕西澄合华宇工程有限公司，陕西澄城715200；）摘要：本文介绍了矿用全自动风门及远程监控系统的组成设计、工作原理、主要技术参数、性能特点，该风门具有红外感应开启、关闭，检测防夹功能，两风门实现电器闭锁功能，控制可靠，并可将信息传输到井上中央调度室进行监控。该系统的应用解决了煤矿通风中风门的安全问题。关键词：煤矿、全自动、防夹、互锁、远程监控、风门中图分类号：TD文献标识码：B文章编号：1003-496X(2013)12-0000-00MineautomaticdamperandremotemonitoringsystemThedevelopmentandapplication1.Sun,zhi-hailiu2(1)shaanxibranchelectricalandmechanicalequipmentco.,LTD.,shaanxixi'anYanLiang710089;2.Shaanxichengchenghoauengineeringco.,LTD.,shaanxichengchengcity715200;)Pickto:thispaperintroducestheremotemonitoringsystemofmineautomaticdamperandthecompositiondesign,workingprinciple,maintechnicalparameters,performancecharacteristics,openandclosethedamperhasinfraredinduction,testingclampfunction,realizationelectriclockingfunction,throttlecontrolandreliable,andcanmonitorthetransmissionofinformationtothecentralcontrolcenterinoue.Theapplicationofthissystemsolvedtheairdoorinthecoalmineventilationsafety.Keywords:coalmine,fullyautomatic,clips,interlock,remotemonitoring,airdoor1、概述煤炭是我国重要的能源资源，我国的煤炭工业长期停留在人工开采水平，生产效率低，安全隐患多，如瓦斯爆炸、地下渗水等事故经常发生。随着计算机通讯技术在各行各业的应用逐步普及，煤炭生产水平目前已逐步实现了自动化，矿井安全数字化，生产效率大大提高。但是井下巷道纵横交错、相互贯通，为了保证风流沿着设计的方向流动，需在两联络巷中设置风门设施对风流进行控制，若风门设施出现问题，就会出现漏风和风流短路、紊乱及有害气体涌出等现象，而导致通风系统失控，诱发重大灾害事故发生。因此，风门设施在通风系统中起着重要作用，务必安全可靠。我国早期大多数煤矿使用木质单扇风门，后一些煤矿使用铁门，都为人力启闭，但由于井下负压大，造成开启风门时阻力大，关门时动量大，通过风门行人、行车困难，风门关闭速度快，易出现风门碰车碰人事故；风门闭锁不可靠，给通风系统造成极大隐患；风门自动化程度低，司机要下车开门及关闭风门，劳动强度大，运输效率低。针对诸多问题，我们在吸取众多矿用风门之优缺点后，研制成功了智能型全自动平衡风门，并利用远程监控系统，地面或中心监控人员可以直接对井下风门情况进行实时监控，不仅能直观地监视和记录井下风门工作现场的安全生产情况，并能通过在井下安装的传感器，可及时地观察风门的开闭情况，及时发现事故苗头，工作人员在井上监控室随时关闭和开启风门，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料，为将来的安全生产提供可靠的保证。因此，研发出全自动风门控制装置及全矿井风门远程视频监控系统，它是现代化矿井安全生产监控系统的重要组成部分。2、全自动远程风门控制系统的组成矿用全自动智能风门控制装置及配套的远程控制系统是我公司自主设计的新一代全自动智能型风门系统。系统采用智能化、控制功能超强的日本产PLC控制器，先进的行人车辆位置检测、中文语音提示、红绿灯信号指示及电子闭锁控制技术，配置我公司生产的平衡式透视无压风门，有效防止因风流短路对煤矿安全生产带来的危害，实现了风门的自动启动、关闭，减小了操作人员的强度，矿用自动风门远程监控系统由地面部分和井下部分组成：地面监控部分包含：风门监控主机（光端机、信息传输接口等），上位机监控软件，控制软件。井下监控部分包含：矿用隔爆兼本安型可编程控制器（PLC、光端机、信息传输接口、远程数据传输器等），隔爆型摄像头，矿用隔爆兼本安型自动风门电控装置，矿用本安型声光报警器，矿用本安型红外传感器，矿用本安型磁控传感器，矿用本安型电磁锁，电液执行机构系统。图1.为风门远程监控系统控制图，图2.为风门控制系统流程图。图1图23、全自动风门工作原理装置组成如图3所示，自动风门控制装置安装在需要进行风量控制的巷道中，装置有两个风门A、B,A风门装有：红外光电停车线TA1，红外光电停车线TA2，红外光电警戒线JA1,红外光电警戒线JA2,触控传感器AK1,触控传感器AK2,开门传感器KM1,关门传感器KM2,声光报警箱SA1,声光报警箱SA2,电磁锁DS1,电液执行机构A。B风门装有：红外光电停车线TB1，红外光电停车线TB2，红外光电警戒线JB1,红外光电警戒线JB2,触控传感器AK3,触控传感器AK4,开门传感器KM3,关门传感器KM4,声光报警箱SB1,声光报警箱SB2,电磁锁DS2，电液执行机构B。工作时风门A、B处于关闭状态，当机车、人员需要通过巷道中风门A时，停（遮挡）在红外光电停车线TA1，电控器检测到车、人通过信号后，首先关闭电磁锁DS2,使B门闭锁，同时控制报警箱SB1、SB2点亮红灯，禁止B门通行，以及声音报警“前方风门已开，请耐心等待”，然后控制风门A电液执行机构自动打开风门，检测到开门传感器KM1信号后，停止打开动作，人、车进入风门A，同时控制报警箱SA1、SA2点亮绿灯，以及声音报警“风门已开，快速通过，注意安全”，当机车、人员通过风门A，停（遮挡）在红外光电停车线TA2，电控器检测到车、人通过信号后，自动控制关闭风门A，等待风门A可靠关闭，即检测到关门传感器KM2信号后，停止关闭动作,报警箱SA1、SA2点亮黄灯，打开电磁锁DS2,A风门和B风门进入待机状态；当机车、人行到B风门时，过程同前。反向通过时控制过程同样进行控制，以保证同一时间内最少有一个风门处于关闭状态。手动操作情况下，人、矿车需要通过风门时，从A门进入，将按AK1触控传感器（开），A门自动打开，开门到位后，自动停止位置，通过风门A后，通过操作AK2触控传感器（关），关闭风门,到位后，自动停止，如不按AK2,延迟一段时间后，自动关门。到达风门B后，按动AK3（开），B门自动打开，开门到位后，自动停止，按动AK4（关），关闭风门B，到位后自动停止位置，如不按AK4（关），延迟一段时间自动关闭。图34、全自动风门主要技术参数4.1自动风门电控装置4.1.1工作电压：660/380/127VAC±10%/50Hz；4.1.2本安参数：4.1.2.1Ｕ0:18VDCI0:1000mA；c.外部允许分布电容：0.1ｕF/Km；4.1.2.2Ｕ0:12VDCI0:1300mA；d.外部允许分布电感：1mH/Km；4.1.3防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型，防爆标志：Exd[ib]I。4.2本质全安型声光语言报警箱4.2.1输入电压DC18V；4.2.2输入电流DA100mA；4.2.3音响声级报警箱响度不小于85dB（A计权）；4.2.4光可见度报警箱的发光二极管发出的光应在黑暗中20m内可4.2.5防爆型式矿用本质安全型防爆标志“ExibI4.3矿用本质安全型红外传感器4.3.1输入电压DC18V；4.3.2工作电流≤100mA；4.3.3检测距离6米；4.3.4防爆型式矿用本质安全型防爆标志“ExibI”；4.4矿用磁感传感器4.4.1动作距离：5mm-30mm;4.4.2复位距离：20mm-50mm;4.4.3输出信号:一组常开接点；4.4.4接触电阻：≤0.2Ω；4.4.5接点容量：DC24V/100Ma;4.4.6防爆型式矿用本质安全型防爆标志“ExibI”；4.5矿用隔爆型电磁锁4.5.1额定电压：DC12V；4.5.2额定电流：≤550mA；4.5.3额定吸力：5000N；4.5.4工作方式：通电上锁，断电开锁；4.5.5隔爆型式：矿用隔爆型，防爆标志：ExdI；4.6电液执行机构4.6.1电动机型号YB2-90L-4,AC380V/660V2.5kw,防爆标志ExdI；4.6.2推拉速度110mm/s4.6.3工作推力10000N；4.6.4开门时间7S5全自动风门控制系统的优点全自动风门控制系统在煤矿广泛应用以来，解决了矿井负压大风门开启困难、车辆通过需要司机开门费时费力、人员车辆容易被夹、井上无法监控及时了解各风门开闭情况等诸多难题，大大提高了煤矿井下通风系统的自动化、数字化水平，保证了通风系统的稳定可靠安全，使煤矿整体效益大大提升。因此，全自动风门控制系统的研制与应用取得了良好的安全和经济效益，其具有以下优点：5.1平衡无压式风门开启与风压大小、方向无关，开启力小；5.2风门开启关闭完全实现自动化，无需机车司机操作，大大提高了运输效率，并可避免车辆撞坏风门事故的发生，确保了运输安全；5.3最新电磁闭锁器、强力电磁吸合、声光报警、永无机械故障功能，取代了传统的绳索闭锁、机械闭锁装置，杜绝了同时开启两道风门的可能，确保安全；5.4风门设有停车线、警戒线、可有效防止车辆与风门挤碰，风门挤碰夹人等事故的发生，确保通行安全；5.5风门设计安装手动防爆按钮开关，红外感应失效后可随时开关风门；5.6风门设计安装手控泄压开关，出现停电后，可随时开关风门；5.7风门设计安装语音声光报警器，随时广播风门开闭状况，提示人员车辆顺利通过；5.8风门设计安装防爆视频摄像头，视频系统能够实时形象真实的对风门的运行情况进行实时监视，及时发现事故的苗子，防患于未然；5.9风门远程监控系统纳入煤矿视频监控网络传输平台，以便于在调度室统一管理和使用，因此该系统采用当今最新科技成果，在公司已建成的计算机网上全面采用最新的IP智能网络监控技术，系统主要由前端摄像系统、数字非压缩视频传输系统组成，系统可以通过公司调度室计算机网络，利用在网络传输机房已建成的视频管理服务器及数据管理服务器，对该矿矿用风门监控图像及数据进行管理，可以在公司调度室计算机上监控巡查各监控点实时图像及历史录像并指令关门；5.10风门红外传感器采用设计新颖、反应灵敏、抗干扰性强的进口红外传感器，确保系统的高灵敏度；控制器采用日本产欧姆龙PLC控制器及远程数字通讯技术，抗干扰性能好。6结语该系统研制成功后，先后在鄂尔多斯昊华精煤有限公司高家梁煤矿、陕西煤化集团神木张家峁煤矿、陕西陕煤澄合矿业有限公司等十多家煤矿进行安装使用，取得良好效果。普遍认为：该系统在充分利用现代电子技术和自动控制理论、现代通讯技术、视频监控技术的基础上，将人的参与操作由系统的执行机构自动来完成，达到无人值守、免司机操作的目的，利用远程监控可在井上对整个矿井各道风门进行全面掌控，大大提高了煤矿井下通风系统的自动化、数字化水平，使煤矿整体效益大大提升，具有非常的推广应用价值。参考文献：[1]陈同宝，夏文刚，王彩燕，杨跃海等.煤矿电气防爆技术基础[M].徐州：中国矿用大学出版社，2012：28-49.68-79.[2]GB3836.2—2010爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备[S].北京：中国标准出版社，2010.[3]GB3836.4—2010爆炸性环境第4部分由本质安全型“i”保护的设备