矿井智能通风现状与智能控制系统构建
张景钢1, 王清焱2, 何鑫1
1.华北科技学院 安全工程学院
2.西安科技大学 安全科学与工程学院
中央高校基金项目 3142013103；中央高校基金项目 3142012029；华北科技学院教研项目 HKJYGH202003
张景钢，山东烟台人，华北科技学院教授，硕士生导师，山东科技大学兼职硕士生导师。国家注册安全工程师，一级安全评价师，河北省“三三三人才工程”第三层次人选，中国应急管理学会风险保险工委会委员及应急标准化专家，中国教师发展基金会校园安全专家，《煤炭经济研究》青年专家委员。广东省安全生产协会专家，山东省安全生产应急专家，河北省应急产业联盟专家，河北省安全文化专家，三河市青年创业导师。2014年获德国德累斯顿安全研究院的“安全管理培训师”培训结业证；获全国青年教师讲课比赛二等奖,优秀教师，优秀共产党员，优秀班主任称号。
主要从事矿井通防系统三维智能可视化及灾害防治、安全风险评估与管控、系统安全管理，应急管理等方向的教学科研和社会服务工作。近年来参与国家重点研发计划1项、主持省部级及以上科研课题和企业委托项目30余项。研究成果获中国煤炭工业协会、中国安全生产协会科技进步二等奖2项，河北省煤炭工业协会等科研奖励三等奖2项；指导学生参加各类专业竞赛，省部级奖项4项。
摘要
主要内容
1. 矿井智能通风理论
结合前人的研究成果及其他领域智能化研究，认为矿井智能通风是指运用互联网的高新科技，工业的自动化、无人化技术，解决矿井智能通风问题，实现矿井风量的自动分配，矿井通风设施的自动调控，灾变时的联动应急调控。其核心思想是将现有的数据收集、处理、控制、通风等技术有机地联动，依据“平战结合”的原则，在正常通风和灾变的情况下，根据不同的情况，进行智能决策和调节，以实现日常通风的自动管理维护与灾变期间对风流的紧急控制。
2. 目前矿井智能通风存在的问题
2.1 矿井参数测定问题
2.2 风网实时调节问题
2.3 风机问题
2.4 灾害预知与应急控制问题
3. 矿井智能通风的关键技术
3.1 矿山模型技术
本研究将隧道定位技术引入煤矿，即北斗隧道定位信号扩展系统(见图 1)。此系统由接收天线、卫星导航接收机、GNSS再生信号源，以及适用于狭窄巷道中的微波漏缆组成[10]。接收天线主要负责捕获北斗信号，经由卫星导航接收器进行信号的放大、滤波及解析，获取卫星的实时数据，然后将该信息传输至GNSS再生信号源生成伪北斗信号，而微波漏缆主要负责将此信号发散出去，确保井下北斗信号的全覆盖。
图 1 北斗隧道定位信号扩展系统示意图
3.2 参数精确获取技术
3.3 矿井通风网络的优化调节技术
3.4 矿井灾害的预防技术
图 2 HAZOP-LOPA煤矿安全风险评价方法流程图
3.5 通风设施智能化
图 3 通风设施PLC调控流程图
4. 矿井智能通风系统设计
4.1 智能模块研究
4.2 智能系统研究
4.3 矿井智能通风与灾变应急控制系统
图 4 智能通风与灾变应急控制系统流程示意图
5.结束语
1) 依托于当前矿井通风的发展现状，在汲取前人研究理论成果的基础上，阐明了矿井智能通风的定义及核心思想。
2) 根据文献的调研分析，理清了矿井智能通风存在的问题及关键技术。当前主要面临如矿井参数的精准测定、风网的实时调节，以及风机、灾害预知、应急控制等方面的挑战。梳理了包括矿山模型技术、参数精确获取技术、通风网络优化调节技术、灾害预防技术、通风设施的智能化技术等五大关键技术，并在此基础上融入了新的技术。
3) 基于智能通风的关键技术，构建了涵盖五大模块和五大系统的矿井智能通风与灾变应急控制系统。该系统集成了先进的传感技术、数据分析算法和实时控制策略，旨在为矿井内的工作人员提供一个更安全、高效和舒适的工作环境。
张景钢, 王清焱, 何鑫. 矿井智能通风现状与智能控制系统构建[J]. 矿业安全与环保, 2023, 50(5): 37-42. doi: 10.19835/j.issn.1008-4495.2023.05.006.
ZHANG Jinggang, WANG Qingyan, HE Xin. Research status and system design of intelligent mine ventilation[J]. Mining Safety & Environmental Protection, 2023, 50(5): 37-42. doi: 10.19835/j.issn.1008-4495.2023.05.006.
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编校：陈玉涛
审核：熊云威
