矿井“一通三防”智能管控系统研究

针对现阶段“一通三防”专业管理较难满足矿井智能化日常管控需求,提出构建矿井“一通三防”智能管控系统;以物联网、大数据、信息技术和计算机智能算法等为核心技术,建立了“一通三防”智能管控体系,构建了以物联网和计算机智能算法为核心的协同作业模式;并基于此研发了矿井“一通三防”智能管控系统,其主要功能包括：矿井通风网络智能优化分析与辅助决策、矿井粉尘智能管控、瓦斯分析预警与智能管控、煤自燃监测预警与智能管控以及矿井外因火灾监测预警与智能管控。该智能化系统集监测、分析、决策、管控于一体,实现了矿井“一通三防”智能化管控,能够有效保障矿井安全生产,为煤矿智能化建设提供了重要技术支撑。     

矿井智能通风原理、关键技术及其初步实现

针对我国现代化矿井通风信息化、智能化升级的重大需求,系统研究了矿井智能通风原理、关键技术及其系统组成。明确阐述了矿井智能通风的定义与内涵:矿井智能通风是通过智能控制实现按需供风,稳定、经济地向矿井连续输送新鲜空气,供人员呼吸,稀释并排出有害气体和粉尘,改善矿井气候条件及救灾时具有一定智能调控风流的作业;其内涵是将信息采集处理技术、控制技术与通风系统深度融合,按照"平战结合"的理念实现按需供风及异常灾变状态下智能决策与应急调控,既满足日常通风的自动化管理与维护,又实现灾变时期的应急控风有效抑制灾情演化。基于风网调节的非线性优化模型提出了矿井智能控风模型,设计了矿井多元信息智能感知→高效可靠信息传输→通风状态智能分析与决策→通风设施/动力智能调控执行与反馈的标准化工作流程;随后,围绕矿井智能通风系统功能的具体实现,分别从矿井通风参数精准监测、矿井通风异常诊断与智能决策平台、通风动力与设施智能调控等关键技术详细阐明了矿井智能通风功能的实现路径;最后介绍了矿井通风参数在线监测与风网实时解算、区域联动调控等矿井智能通风关键技术的现场试验及应用实例。     

我国矿井通风技术现状及智能化发展展望

矿井通风是矿井安全生产的基石,在智能化背景下发展智能通风技术装备是保障我国发展少人化、无人化煤矿的必由之路。从通风参数测定与监测、通风网络分析与决策、通风调控技术与装备3个方面对我国矿井通风技术装备近年来的研究与实践成果进行了系统梳理和总结,指出了实现智能通风仍需解决的4大难题,即通风参数测定与监测准确性低,难以满足精准决策的需要;风量调控缺乏有效决策模型,调控装备发展滞后,难以实现动态定量调节;通风动力与通风网络匹配性不强,联动调节能力弱;通风隐患、灾变判识技术发展不成熟,缺乏有效的预防预警与应急控制手段。针对这些技术难题提出了实现矿井通风智能化的3个重点研发方向:智能感知、智能决策、智能控制,给出了各研发方向应着力解决的关键核心技术内容,即通过研发通风系统自动成图技术、通风参数快速精确获取技术,实现通风基础数据智能感知;通过研发数据驱动的网络模型构建方法、通风网络与通风调控联动分析决策技术、通风隐患自动识别与报警技术,实现通风技术智能决策;通过研发通风灾变准确判识方法和灾变控制装备,实现通风灾变智能控制。依托以上技术装备,形成一套智能通风技术装备体系,实现矿井通风无人化、智能化。     

余吾煤业智能通风系统构建方法及其关键技术研究

针对余吾煤业现用通风系统存在的通风基础参数测算精准度低、手动配风误差大且耗时长及灾变时风流难以调控等问题,采用现场测试与软件开发等方法,对该矿智能化通风系统构建与关键技术进行了研究,确定了特定条件下矿井智能通风系统总体构架,实现了风门、风窗、局部通风机等通风设施远程监控和智能调节,设计了以矿井风量远程定量调控子系统风量调控、通风灾变风门风流调控与局部通风机智能控制子系统为主的总体方案,阐明了通风监测数据智能管控、地面主通风机智能控制、三维矿井通风智能分析决策平台构建及通风系统全局优化改造方法等关键技术。研究结果可实现矿井通风系统安全可靠与经济合理运行,为类似条件矿山智能通风系统建设提供指导与借鉴。     

某煤矿通风系统智能优化

矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分,是矿井安全生产的基本保障。构建了矿井三维通风模型和通风智能优化系统,实现了通风参数的自动结算,达到对风速、风量、风压、瓦斯、粉尘及有害气体的在线监测,并可进行反风演练,对提高矿井安全生产、瓦斯、煤尘、火灾的防治,都有重要意义。     

某煤矿通风系统智能优化

矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分,是矿井安全生产的基本保障。构建了矿井三维通风模型和通风智能优化系统,实现了通风参数的自动结算,达到对风速、风量、风压、瓦斯、粉尘及有害气体的在线监测,并可进行反风演练,对提高矿井安全生产、瓦斯、煤尘、火灾的防治,都有重要意义。     

矿井通风智能化管控系统设计

矿井通风系统是矿井的“肺”,维护着井下的工作环境,保障着井下人员的身体健康和生命安全。随着近些年来智能化技术的不断发展,国家提出了“机械化换人、智能化减人”的安全生产指导思想,通过减少煤矿生产一线工作人员的数量,可以提高煤矿安全生产水平。通过调研,得出矿井通风智能化管控系统的需求,为了实现系统需求,设计了1套模块化矿井通风智能化管控系统,其模块包含主要通风机智能化管控系统、局部通风机智能化管控系统、风门风窗智能化管控系统及精准测风系统等。所设计的矿井通风智能化管控系统在甘肃省大水头煤矿进行了现场应用,实现了矿井通风系统智能化管控和专人巡检运行,提高了矿井通风的安全性、可靠性和风量调控的精准性,降低了通风能耗,减少了通风管理人员工作量。     

保德煤矿智能通风系统建设与应用

参考智能化矿井设计标准,在充分利用现有通风设施基础上,在主通风机智能管控平台、智能局部通风子系统、风门自动化及远程控制系统、远程定量调节自动风窗系统、矿井高效全自动智能测风系统、矿井通风参数快速准确测定系统、三维矿井通风智能分析决策平台等7个方面进行了升级改造,对改造后通风系统进行优化论证,结果表明：改造后智能通风系统能够满足井下通风要求,提升了通风系统稳定性、可靠性、易用性,提高了煤矿通风效率,为井下通风系统优化提供智能化通风监控平台,推广意义重大。     

王家岭煤矿掘进工作面智能通风管控系统

针对王家岭矿12307掘进面矿井局部通风智能化建设需求,提出了煤矿局部智能通风管控系统,对系统组成、功能实现和关键技术等进行了详尽的研究;通过多传感器实时监测环境气氛数据,智能调控局部通风机运行参数,调节供风并控制回流中瓦斯体积分数,实现安全排放;通过全矿工业以太网联网功能,实现各项参数的数据交汇。建成的智能通风管控系统能实现远程控制、自动化与智能化、以及通信功能,为掘进工作面局部通风的智能风量调节和风险预判奠定基础,保障工作面的安全高效掘进。     

矿井掘进通风智能控制系统设计及应用

为了实现对矿井局部通风机的稳定控制、安全有效地排放瓦斯、瓦斯浓度的实时监测等目标,结合机电控制技术、计算机技术、网络技术和信息技术等设计了一种矿井掘进通风智能控制系统,介绍了系统组成及功能。该系统已在岱庄煤矿实施,并取得了良好的效果,显著提高了矿井通风控制的智能化,大大降低了生产中的安全隐患。     

煤矿通风机智能监控系统设计

为了促进矿井的安全通风,以FBCDZNo.22/250×2通风机为例,根据煤矿通风机智能监控系统设计的要求,设计了煤矿通风机智能监控系统的整体拓扑结构,主要包括监控管理级、基础控制级和现场测量级,并分析了系统主要功能,研究了通风机PLC控制系统、ABB变频器、关键参数监测等硬件部分,分析了通风机监控系统程序设计、系统子程序等软件设计。     

矿井通风机在线监测系统设计研究

为了研究矿井通风机在线监测系统,根据矿井通风机的结构特点、通风机的故障形式和特征,对矿井通风机设备监测参数进行了选择,然后对通风机在线监测技术总体结构进行了设计,主要分析了终端节点的硬件设计、传感器的模块选型和设计、电源模块设计、储存器模块设计以及矿井通风机在线监测软件设计。研究实现了矿井通风机的安全预警和实时监测。对煤矿设备管理和安全生产具有重要的理论意义。     

矿井通风监测系统与三维通风仿真系统信息融合研究与应用

为解决矿井通风监测系统与三维通风仿真系统存在信息封闭独立、交换标准不统一等问题而形成的大量"信息孤岛",造成大量通风监测数据未得到充分有效利用,从而提出对矿井通风监测系统与三维通风仿真系统进行信息融合研究:研究设计了传感器基本信息、实时监测数据及历史监测数据等6张表单来存储管理通风监测数据;并对矿井通风监测系统数据库与三维通风网络解算参数数据库进行连接、信息匹配以及数据有效性检查,并基于i Vent矿井通风系统与Microsoft SQL server 2008平台进行二次开发,实现了2个系统数据的无缝对接。将其应用于狮子山矿,实现了2个系统信息融合,为实时解算、预警及安全应急管理提供了基础数据保证,对矿山通风生产具有指导价值。     

矿井智能通风系统关键技术研究

实现矿井通风智能化是建设智能矿山的主要技术手段。针对目前通风系统调整失准、智能化水平低、预警信息不能反映到抢险救灾指挥中心等问题，提出一种矿井智能通风系统建设方案；该方案由井下监控设备和地面控制中心组成，旨在建立三维通风模拟与隐患智能识别平台，实现矿井通风数据实时动态分析、三维可视化展现以及安全预警与辅助决策；重点研究了通风监测大数据库、三维通风模拟、AI视频智能识别、预警及辅助决策、系统联动控制5个关键技术，详细阐述了各自的技术特征与实现方案。基于计算机软件开发技术、三维仿真技术以及人工智能技术设计并开发实现了矿井智能通风系统。     

矿用局部通风机三级智能联控系统在高瓦斯矿井的应用

文章主要针对我国高瓦斯矿井局部通风机的运行看护方式，以潞安集团余吾煤业为工业性试验场所设计一套智能监控系统。该系统是集矿井供电、矿井通风及矿井自动化监测为一体的控制系统，通过“风机点-采区变电所-地面调度”三级智能联控实现局部通风机安全可靠运行，以自动化控制替代人工操作，最终实现局部通风机无人值守，减人提效，减少人工失误，确保了矿井的安全高效生产。     

智能通风系统在色连二矿的应用

近年来,随着科技的发展,智慧矿山建设已成为我国矿山领域技术发展的主导方向。矿井通风安全是煤矿安全的核心和基础,是矿井安全生产的重要保障。智能通风系统不但可以提高矿井通风安全的可靠性和有效性,减少人工管理的缺陷和效能不足,而且可以提高矿井通风自动化、信息化和智能化的水平,以适应新时代智能化矿山建设发展的要求。色连二矿主要围绕矿井通风系统的网络解算、三维立体平台展示、局部通风机智能控制、风门自动控制、采空区气体自动分析检测系统、智能防尘及灾害智能预警等几个方面进行了智能通风系统的建设。智能通风系统建设完成后,实现了各类通风数据的集中展示、分析和预警,通过通风设施、设备的远程集中控制提升了工作效率,为通风系统调整提供了理论依据,极大地提高了矿井通风自动化、信息化和智能化的水平。     

大海则煤矿智能通风系统可视化管控平台搭建及应用

矿井通风是保障矿井安全最主要的技术手段之一,通过对大海则煤矿智能通风系统可视化管控平台的搭建及应用进行研究,该系统基于蓝光智能化矿井通风系统,结合安全监测监控系统、通风自动监控系统,以及智能风门和风窗装备,通过通风系统三维可视化、通风网络实时解算、通风系统实时监控及在线预警、远程可视化控制等功能,实现通风系统的可视化、自动化和智能化管理,为安全开采和智能开采提供保障。     

煤矿智慧矿山三维智能管控系统设计与实现

基于动态三维模型建模技术、数据信息融合技术以及协同管理技术,融合煤矿安全、生产、经营的结构化和非结构化数据,构建了煤矿智慧矿山三维智能管控系统,介绍了系统的总体架构设计和功能架构设计,详细阐述了包括三维数据处理、三维漫游浏览、资源储量管理、生产仿真与管理、通风动态管理、六大系统监测、事故模拟与分析以及应急救援指挥等系统模块实现的具体功能和模块设计,并对系统采用的关键技术进行了阐述。通过在陕西榆林能源集团有限公司杨伙盘煤矿等用户的实际应用表明,煤矿智慧矿山三维智能管控系统能够真实反映各管理要素的空间位置关系,能够实现全矿井监测、控制、管理、保障的一体化动态管理,提升煤矿安全生产管理水平和生产效率。     

煤矿智能一体化辅助生产系统及关键技术

随着我国在智能开采和智能掘进技术方面不断取得重大突破,矿井各子系统智能化程度不均,矿井生产控制单一分散,各系统信息孤岛化等问题突显,因此需要建立智能一体化辅助生产系统,实现矿井所有设备的集中控制,数据的集中管理和信息的高度集成与共享,打破各系统信息壁垒,真正实现煤矿多系统智能化发展目标。针对智能矿山的发展现状和趋势,指出智能矿山的建设是由单个系统智能化向多系统智能化方向发展,矿井生产控制是由单一分散式向综合智能一体化方向发展,煤矿智能辅助生产系统是智能矿山建设不可或缺的一环,提出了智能一体化辅助生产系统建设的"五个一"基本原则。神东矿区通过融合智能主/辅运输技术、智能供电技术、智能排水技术、智能通风技术及智能通信技术,建立了煤矿智能一体化辅助生产技术体系。引入模块化管理理念,将矿井综采(综放)、掘进、主运输、供电、供排水、通风及安全监测监控等所有矿井生产系统高度集成在同一个平台,将各子系统数据接入区域煤矿集中控制中心,设计出一套集地面与井下为一体的辅助生产系统的整合控制方案,形成管控一体化平台。采取从采掘、运输和分选加工等煤炭生产一体化管理模式,形成了专业调度体系,优化了生产控制指挥流程,实现了"五矿六井"大区域煤炭生产的集中控制和海量数据管理及信息的高度集成与共享,形成新型煤炭生产体系。实践表明,神东矿区智能一体化辅助生产系统可对全矿区全周期生产数据进行分析应用,减少工作人员400人,降低人工成本8 000万/a,节电25%,设备利用率提高5%,全员工效提高16%。     

基于智能分析系统的新疆龟兹西井通风系统优化

矿井通风是煤矿生产的一个重要环节,是煤矿安全的基础。随采矿技术的发展及生产能力的扩大,须改造优化矿井通风系统,使其能与矿井发展需要相匹配。通过对新疆龟兹矿业西井基本现状分析,实地测得相关参数,应用三维建模建立了智能分析系统。并基于CFD计算模型对矿井通风风硐风阻进行模拟、利用VentAnaly软件对矿井通风系统进行仿真模拟,研究了风硐阻力对地面主通风机效率影响等内容,对通风系统进行了优化设计。研究得出:对龟兹西井通风系统全面普查,获得了矿井通风基础数据;通风对西井风硐模拟,得到回风斜井风硐主要通风阻力为局部阻力损失;根据矿井开采后期布置以及需风量、阻力分析,选用型号为FBCDZNo.20/2×200的主要通风机。