井下铁矿通风监控系统设计及控制方法研究

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作者刘鹏霖
来源东北大学信息科学与工程学院
出版年2017
摘要
在矿山生产过程中,通风系统是整个矿井系统的重要组成部分,起到输送新鲜空气,排出有毒有害气体和粉尘的作用,是保证安全生产的重要环节。而矿山通风监控系统又是矿山通风系统的重要组成部分。通过监测矿山中各个区域的风速、粉尘浓度、有毒有害气体等信息,有助于提高井下作业的安全性,是促进矿山可持续发展的重要保障。本文结合某井下铁矿的作业环境和通风现状,针对多级机站通风方法,设计了一套通风监控系统。通过检测作业现场通风的相关参数,不仅能够保障井下通风的稳定和安全,还能够根据作业现场的风量需求调节供风量,避免过度通风造成的浪费,以此达到了节能的目的,具有一定的现实意义。本文所设计的通风监控系统总体上分为现场层、网络通信层和应用层。其中,现场层主要负责采集和上传现场监控参数及实现风量闭环控制,采用了自主研发的基于C8051F120芯片的控制器,连接变频器以采集风机运行信息并调整风机运行状态。同时利用主控制器上A/D转换电路连接到各类传感器采集现场通风信息。网络通信层主要负责整个系统的数据通讯,利用了控制器的W5500芯片与井上监控端进行以太网通讯,并设计了其通讯协议格式。由于传输路径较长,主要采用光纤介质,因此传输中经历了两次光电转换。应用层主要负责显示监控数据及根据现场人数和启动的柴油设备总功率进行通风给定量的决策。基于VB 6.0软件平台,结合数据库技术,实现实时、历史数据的查询,综合分析现场的通风效果,以及监控各风机运行状态并对现场的通风效果异常、各扇风机运行故障等进行报警提示。针对风机的风量控制,采用了模糊PID的控制策略,在现场层控制器中实现。文中针对该策略的选择原因和控制效果进行了阐述和仿真,验证了策略的有效性,并解释了风机按需供风对企业节能、降低生产成本的意义。

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