CN104879155A - 基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统及其方法，该系统包括有害组分净化单元、净化后气体组分传感器、风门、混合后气体组分传感器、风门控制单元、监测与控制计算机和通风网络模拟计算机，有害组分净化单元对矿井回风气体进行净化，净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器分别检测净化后回风中的有害组分气体浓度和混合风中有害组分气体浓度，风门控制单元根据监测与控制计算机的控制信号控制风门的开关和开放角度，实现新鲜入风与净化后回风按可控比例进行混合，通风网络模拟计算机和监测与控制计算机通过监测各个有害组分气体浓度值的大小，实现对有害组分净化单元工作状态的监测和风门开关大小进行调控。
Description
技术领域
本发明属于矿井通风与节能领域，具体涉及基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统及其方法。
背景技术
井下矿山开采是特殊的作业环境，为保证职工的身体健康，实现舒适、安全的高效开采，良好的通风是必须的。通风把新鲜的空气送入井下，不仅带走放炮、开采过程散发出的有害污染物，如氮氧化物、硫化氢、硫氧化物、一氧化碳、二氧化碳等，而且还带走井下过多的热量、预防热害，为井下人员提供良好的作业环境。通风已成为矿井作业人员的生命线。
通风过程会消耗能量，而且随着矿井通风距离延长或矿井深度增大，摩擦阻力也大幅增加，通风占采矿成本的比例显著增加。科学合理的降低通风成本，一直是矿山追求的目标。测试和研究表明，井下回风除了集中放炮时间段高浓度炮烟危害极大外，大部分时间内空气中有害组分的含量不高，如果在井下对其进行净化后，按照一定的比例与新鲜风进行混合，能使空气中组分满足标准要求，更重要的是避免了直接从地面长距离送入大量的风至井下，具有良好的节能效果。
在实施可控循环风中，关键点在于对风流质量的控制，既要保证风流质量满足要求，又要保证最大限度的节能。就需要对风流中气体组分进行在线监测，并通过地面远程可控风门对参与混合的循环风比例进行调整，在安全的前提下最大限度的实现节能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统及其方法。
本发明技术方案如下：
基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统，包括有害组分净化单元、净化后气体组分传感器、风门、混合后气体组分传感器、风门控制单元、监测与控制计算机和通风网络模拟计算机。
所述的有害组分净化单元设置于井下连通入风巷和回风巷的回风净化巷道内，净化后气体组分传感器设置于有害组分净化单元所在回风净化巷道内的气体流动方向的下风侧，风门设置于有害组分净化单元所在回风净化巷道的新鲜入风与净化后回风交汇的巷道口，混合后气体组分传感器设置于混合风所在的入风巷内，风门控制单元设置于入风巷内；
所述的净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器通过线缆连接监测与控制计算机，风门通过线缆与风门控制单元连接，风门控制单元通过线缆连接监测与控制计算机，监测与控制计算机通过网络与通风网络模拟计算机进行通讯。
所述的有害组分净化单元，用于根据巷道回风中有害组分的不同，对矿井回风气体进行净化。
所述的有害组分净化单元通过采用喷水吸收的方法、喷化学药剂水溶液吸收的方法、活性炭吸附的方法或者活性白土吸附的方法，实现对矿井回风气体进行净化。
所述的有害组分净化单元可净化去除的气体包括二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮、硫化氢、一氧化碳、二氧化碳。
所述的净化后气体组分传感器，用于实时检测经过有害组分净化单元的净化后回风中的有害组分气体浓度，并将净化后回风中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机。
所述的混合后气体组分传感器，用于实时检测新鲜入风与净化后回风混合后的混合风中有害组分气体浓度，并将混合风中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机。
所述的净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器均选用与矿井内有害组分气体对应的气体浓度传感器。
所述的风门，用于由风门控制单元控制其开关，实现新鲜入风与净化后回风按可控比例进行混合；风门采用带电动转轴的钢板。
所述的风门控制单元，用于根据监测与控制计算机的控制信号控制风门的开关和开放角度；风门控制单元，采用PLC或D/A转换电路实现对风门开关的控制和开放角度的调整。
所述的监测与控制计算机，用于读取净化后回风中的有害组分气体浓度的信号和混合风中的有害组分气体浓度的信号，并将其转换为数字信号，显示净化后回风中的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值，通过监测净化后回风中的有害组分气体浓度值的大小，实现对有害组分净化单元工作状态的监测，通过判断混合风中的有害组分气体浓度值的大小，对风门开关大小进行调控，使混合后的有害组分气体浓度值介于有害气体组分上限阈值和有害气体组分下限阈值之间，并通过网络将净化后回风中的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值传输至通风网络模拟计算机；
所述的通风网络模拟计算机，用于显示通风模拟画面，同时在通风模拟画面相应位置显示混合后的有害组分气体浓度值和净化后的有害组分气体浓度值，当混合后的有害组分气体浓度值和净化后的有害组分气体浓度值超过有害气体组分上限阈值时，进行报警。
采用基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统的方法，包括以下步骤：
步骤1：矿井在放炮结束且炮烟通过回风排净以后，监测与控制计算机通过风门控制单元控制风门打开，有害组分净化单元对矿井回风气体进行净化；
步骤2：净化后气体组分传感器实时检测经过有害组分净化单元净化后回风中的有害组分气体浓度，并将净化后回风中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机；
步骤3：混合后气体组分传感器实时检测新鲜入风与净化后回风混合后的混合风的中有害组分气体浓度，并将混合风中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机；
步骤4：监测与控制计算机显示净化后的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值，通过网络传输至通风网络模拟计算机，通风网络模拟计算机在通风模拟画面相应位置显示净化后的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值；
步骤5：监测与控制计算机判断净化后的有害组分气体浓度值是否超过有害气体组分上限阈值，若是，则有害组分净化单元工作出现故障，监测与控制计算机和通风网络模拟计算机进行报警，否则，执行步骤6；
步骤6：监测与控制计算机通过判断混合风中的有害组分气体浓度值的大小，对风门开关大小进行调控，使混合后的有害组分气体浓度值介于有害气体组分上限阈值和有害气体组分下限阈值之间，将混合风送入主工作面巷道。
本发明的有益效果是：
本发明提出的基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统及其方法，在矿井下通过对回风中有害组分的净化，并使之与新鲜入风按比例混合实现对风流的循环利用，通过对风流质量的监测和风门调控，不仅保证了风流质量和井下安全，而且避免了矿井大风量的长距离输送，大大降低通风成本，实现节能。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统示意图；
其中，1-有害组分净化单元，2-净化后气体组分传感器，3-风门，4-混合后气体组分传感器，5-风门控制单元，6-监测与控制计算机，7-通风网络模拟计算机，8-新鲜入风，9-回风，10-净化后回风，11-混合风，12-入风巷，13-回风巷，14-主工作面巷道，15-回风净化巷道；
图2为本发明具体实施方式的基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统的结构框图；
图3为本发明具体实施方式的基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式加以详细的说明。
基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统，如图1所示，包括有害组分净化单元1、净化后气体组分传感器2、风门3、混合后气体组分传感器4、风门控制单元5、监测与控制计算机6和通风网络模拟计算机7。
有害组分净化单元1设置于井下连通入风巷12和回风巷13的回风净化巷道15内，净化后气体组分传感器2设置于有害组分净化单元1所在回风净化巷道15的气体流动方向的下风侧，风门3设置于有害组分净化单元1所在回风净化巷道15的新鲜入风8与净化后回风10交汇的巷道口，混合后气体组分传感器4设置于混合风11所在的入风巷12内，风门控制单元5设置于入风巷12内，监测与控制计算机6和通风网络模拟计算机7设置于矿井调度室内。
如图2所示，净化后气体组分传感器2通过线缆连接监测与控制计算机6，风门3通过线缆与风门控制单元5连接，风门控制单元5通过线缆连接监测与控制计算机6，混合后气体组分传感器4通过线缆连接监测与控制计算机6，监测与控制计算机6通过网络与通风网络模拟计算机7进行通讯。
有害组分净化单元1，用于根据巷道回风9中有害组分的不同，通过采用喷水吸收的方法、喷化学药剂水溶液吸收的方法、活性炭吸附的方法或者活性白土吸附的方法，对矿井回风9气体进行净化，可净化去除的气体包括二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮、硫化氢、一氧化碳、二氧化碳。
净化后气体组分传感器2，用于实时检测经过有害组分净化单元1的净化后回风10中的有害组分气体浓度，并将净化后回风10中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机6。
混合后气体组分传感器4，用于实时检测新鲜入风8与净化后回风10混合后的混合风11中有害组分气体浓度，并将混合风11中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机6。
净化后气体组分传感器2和混合后气体组分传感器4均选用与矿井内有害组分气体对应的气体浓度传感器。
风门3，用于由风门控制单元5控制其开关，实现新鲜入风8与净化后回风10按可控比例进行混合；风门3采用带电动转轴的钢板。
风门控制单元5，用于根据监测与控制计算机6的控制信号控制风门3的开关和开放角度，采用PLC或D/A转换电路实现对风门3开关的控制和开放角度的调整。
本实施方式中，监测与控制计算机6的型号为普通微型计算机，安装有数据采集与控制软件，该软件通过A/D接口通道读取净化后回风10中的有害组分气体浓度的信号和混合风11中的有害组分气体浓度的信号所对应的电压数值，按照传感器的电特性，转换成浓度值，显示净化后回风中的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值，通过监测净化后回风10中的有害组分气体浓度值的大小，实现对有害组分净化单元1工作状态的监测，通过判断混合风11中的有害组分气体浓度值的大小，对风门开关大小进行调控，使混合后的有害组分气体浓度值介于有害气体组分上限阈值和有害气体组分下限阈值之间并通过网络将净化后回风中的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值传输至通风网络模拟计算机7。
本实施方式中，设定的有害气体组分上限阈值为矿井内有害组分气体对应的气体浓度国家规定的阈值，设定的有害气体组分下限阈值为有害组分气体对应的气体浓度国家规定的阈值的20％。
有害组分气体对应的气体浓度国家规定的阈值分别为：二氧化硫浓度阈值为15毫克/立方米、三氧化硫浓度阈值为3毫克/立方米、一氧化氮浓度阈值为10毫克/立方米，二氧化氮浓度阈值为5毫克/立方米、一氧化碳浓度阈值为30毫克/立方米、硫化氢浓度阈值为10毫克/立方米。
本实施方式中，通风网络模拟计算机7的型号为普通微型计算机，安装有通用的矿井通风网络模拟软件Ventsim，用于显示通风模拟画面，同时在通风模拟画面相应位置显示混合后的有害组分气体浓度值和净化后的有害组分气体浓度值，当混合后的有害组分气体浓度值和净化后的有害组分气体浓度值超过有害气体组分上限阈值时，进行报警。
采用基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统进行矿井风流质量监控与报警的方法，如图3所示，包括以下步骤：
步骤1：矿井在放炮结束且炮烟通过回风排净以后，监测与控制计算机通过风门控制单元控制风门打开，有害组分净化单元对矿井回风气体进行净化；
步骤2：净化后气体组分传感器实时检测经过有害组分净化单元净化后回风中的有害组分气体浓度，并将净化后回风中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机；
步骤3：混合后气体组分传感器实时检测新鲜入风与净化后回风混合后的混合风的中有害组分气体浓度，并将混合风中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机；
步骤4：监测与控制计算机显示净化后的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值，通过网络传输至通风网络模拟计算机，通风网络模拟计算机在通风模拟画面相应位置显示净化后的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值；
步骤5：监测与控制计算机判断净化后的有害组分气体浓度值是否超过有害气体组分上限阈值，若是，则有害组分净化单元工作出现故障，监测与控制计算机和通风网络模拟计算机进行报警，否则，执行步骤6；
步骤6：监测与控制计算机通过判断混合风中的有害组分气体浓度值的大小，对风门开关大小进行调控，使混合后的有害组分气体浓度值介于有害气体组分上限阈值和有害气体组分下限阈值之间，将混合风送入主工作面巷道。
实施例1：
针对深度1000米的井下铜矿开采矿井，在其深部-787中段设置500米长的回风净化巷道，铜矿开采矿井主要的有害组分为二氧化硫，因此，有害组分净化单元为在回风净化巷道中每隔50米安装一排自来水喷嘴，喷嘴型号为GG1/4A-SS10，间距为40cm，压力为0.5MPa的自来水自喷嘴喷出，形成实心锥水雾，水雾落下过程中与回风9气流接触，回风气流中的二氧化硫被向下运动的水雾吸收，每个喷嘴的流量为8升/分，气流速度2-4m/s。
设定的有害气体组分上限阈值为：二氧化硫浓度阈值为15毫克/立方米。净化后回风通过风门与新鲜入风混合，新鲜入风与净化后回风按1∶2-1∶3比例混合后确保二氧化硫浓度低于15毫克/立方米，满足标准且近于无害的混合风被送至主工作面巷道。
本实施例中，净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器均使用ME3-SO2型电化学传感器，监测与控制计算机显示净化后的二氧化硫浓度值和混合风中的二氧化硫浓度值，通过网络传输至通风网络模拟计算机，通风网络模拟计算机在通风模拟画面相应位置显示净化后的二氧化硫浓度值和混合风中的二氧化硫浓度值。
若净化后的二氧化硫浓度值超过15毫克/立方米时，监测与控制计算机和通风网络模拟计算机进行报警，则说明有害组分净化单元的工作状态不佳，需要人工进行干预。
若混合后的二氧化硫浓度值超过15毫克/立方米时，监测与控制计算机和通风网络模拟计算机进行报警，监测与控制计算机通过发送控制信号给风门控制单元，控制风门减小，赠的直至混合后的二氧化硫浓度值介于15毫克/立方米和3毫克/立方米之间，混合风送入主工作面巷道。
若混合后的二氧化硫浓度值低于3毫克/立方米时，监测与控制计算机通过发送控制信号给风门控制单元，控制风门增大，直至混合后的二氧化硫浓度值介于15毫克/立方米和3毫克/立方米之间，混合风送入主工作面巷道。
实施例2：
针对深度800米的井下铁矿及硫化矿开采矿井，在其深部-758中段设置长度为450米的回风净化巷道，铁矿开采矿井主要的有害组分为微量二氧化硫和三氧化硫，有害组分净化单元为在回风净化巷道中安装10-20级厚度为30-50cm的活性炭吸附层，每级吸附层间相距30m，活性炭的粒径为1-5mm，孔隙率0.5％。用活性炭层吸附回风气流中的微量二氧化硫和三氧化硫，回风气流流动速度为0.5-2m/s。
设定的有害气体组分上限阈值为：二氧化硫浓度值为15毫克/立方米、三氧化硫浓度值为3毫克/立方米，净化后回风通过风门与新鲜入风混合，新鲜入风与净化后回风按1∶3-1∶5的比例混合后确保二氧化硫浓度在低于15毫克/立方米、三氧化硫低于3毫克/立方米，满足标准且近于无害的混合风被送至主工作面巷道。
本实施例中，对二氧化硫浓度监测的净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器均使用ME3-SO2型电化学传感器，对三氧化硫浓度监测的净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器均使用ME3-SO3型电化学传感器，监测与控制计算机显示净化后的二氧化硫和三氧化硫浓度值和混合风中的二氧化硫和三氧化硫浓度值，通过网络传输至通风网络模拟计算机，通风网络模拟计算机在通风模拟画面相应位置显示净化后的二氧化硫和三氧化硫浓度值和混合风中的二氧化硫和三氧化硫浓度值。
若净化后的二氧化硫浓度值超过15毫克/立方米或者净化后的三氧化硫浓度值大于3毫克/立方米时，监测与控制计算机和通风网络模拟计算机进行报警，则说明有害组分净化单元的工作状态不佳，需要人工进行干预。
若混合后的二氧化硫浓度值超过15毫克/立方米或者混合后的三氧化硫浓度值大于3毫克/立方米时，监测与控制计算机和通风网络模拟计算机进行报警，监测与控制计算机通过发送控制信号给风门控制单元，控制风门减小，直至二氧化硫浓度值介于15毫克/立方米和3毫克/立方米之间，并且混合后的三氧化硫浓度值介于3毫克/立方米和和0.6毫克/立方米之间，混合风送入主工作面巷道。
若混合后的二氧化硫浓度值低于3毫克/立方米或者混合后的三氧化硫浓度值低于0.6毫克/立方米时时，监测与控制计算机通过发送控制信号给风门控制单元，控制风门增大，直至二氧化硫浓度值介于15毫克/立方米和3毫克/立方米之间，并且混合后的三氧化硫浓度值介于3毫克/立方米和和0.6毫克/立方米之间，混合风送入主工作面巷道。
实施例3：
针对深度500米的井下铅锌矿开采矿井，在其-325中段设置长度为320m的回风净化巷道，铅锌矿开采矿井主要的有害组分为少量的一氧化碳和二氧化氮，有害组分净化单元为在净化巷道内每30米安装一排BB1/8-SS5型实心锥形喷嘴，喷嘴间距30cm。在水中加入铜氨，形成2％-5％的铜氨水溶液用以吸收气流中的一氧化碳，水可以吸收巷道中柴油机尾气中或零星放炮形成的二氧化氮，喷水压力0.5MPa，每个喷嘴的流量4.7升/分，回风气流流动速度1-4m/s。
设定的有害气体组分上限阈值为：一氧化碳浓度值为30毫克/立方米、二氧化氮浓度值为5毫克/立方米，净化后回风通过风门与新鲜入风混合，新鲜入风与净化后回风按1∶1-1∶3的比例混合后确保一氧化碳浓度小于30毫克/立方米、二氧化氮浓度小于5毫克/立方米，满足标准且近于无害的混合风被送至主工作面巷道。
本实施例中，对一氧化碳浓度监测的净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器均使用ME3-CO型电化学传感器，对二氧化氮浓度监测的净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器均使用ME3-NO2型电化学传感器，监测与控制计算机显示净化后的一氧化碳和二氧化氮浓度值和混合风中的一氧化碳和二氧化氮浓度值，通过网络传输至通风网络模拟计算机，通风网络模拟计算机在通风模拟画面相应位置显示净化后的一氧化碳和二氧化氮浓度值和混合风中的一氧化碳和二氧化氮浓度值。
若净化后的一氧化碳浓度值超过30毫克/立方米或者净化后的二氧化氮浓度值大于5毫克/立方米时，监测与控制计算机和通风网络模拟计算机进行报警，则说明有害组分净化单元的工作状态不佳，需要人工进行干预。
若混合后的一氧化碳浓度值超过30毫克/立方米或者混合后的二氧化氮浓度值大于5毫克/立方米时，监测与控制计算机和通风网络模拟计算机进行报警，监测与控制计算机通过发送控制信号给风门控制单元，控制风门减小，直至混合后的一氧化碳浓度值介于30毫克/立方米和6毫克/立方米之间，并且混合后的二氧化氮浓度值介于5毫克/立方米和1毫克/立方米之间，混合风送入主工作面巷道。
若混合后的一氧化碳浓度值低于6毫克/立方米或者混合后的二氧化氮浓度值低于1毫克/立方米时，监测与控制计算机通过发送控制信号给风门控制单元，控制风门增大，直至混合后的一氧化碳浓度值介于30毫克/立方米和6毫克/立方米之间，并且混合后的二氧化氮浓度值介于5毫克/立方米和1毫克/立方米之间，混合风送入主工作面巷道。
实施例4：
针对深度1000米的井下锰矿开采矿井，在将其中部-837中段的废弃空区设置回风净化巷道，锰矿开采矿井主要的有害组分为一氧化碳和硫化氢，有害组分净化单元为沿着气流方向放置5级，每级厚度为50-80cm的活性白土吸附剂透气墙，白土吸附剂的孔隙率40-70％，粒度直径10-30cm。回风气流流动速度为1-3m/s。
设定的有害气体组分上限阈值为：一氧化碳浓度值为30毫克/立方米，硫化氢浓度值为10毫克/立方米，净化后回风通过风门与新鲜入风混合，新鲜入风与净化后回风按1∶3-1∶5的比例混合后确保一氧化碳浓度小于30毫克/立方米、硫化氢浓度小于10毫克/立方米，满足标准且近于无害的混合风被送至主工作面巷道。
本实施例中，对一氧化碳浓度监测的净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器均使用ME3-CO型电化学传感器，对硫化氢浓度监测的净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器均使用ME3-H2S型电化学传感器，监测与控制计算机显示净化后的一氧化碳和硫化氢浓度值和混合风中的一氧化碳和硫化氢浓度值，通过网络传输至通风网络模拟计算机，通风网络模拟计算机在通风模拟画面相应位置显示净化后的一氧化碳和硫化氢浓度值和混合风中的一氧化碳和硫化氢浓度值。
若净化后的一氧化碳浓度值超过30毫克/立方米或者混合后的硫化氢浓度值大于10毫克/立方米时，监测与控制计算机和通风网络模拟计算机进行报警，则说明有害组分净化单元的工作状态不佳，需要人工进行干预。
若混合后的一氧化碳浓度值超过30毫克/立方米或者混合后的硫化氢浓度值大于10毫克/立方米时，监测与控制计算机和通风网络模拟计算机进行报警，监测与控制计算机通过发送控制信号给风门控制单元，控制风门减小，直至混合后的一氧化碳浓度值介于30毫克/立方米和6毫克/立方米之间，并且混合后的硫化氢浓度值介于10毫克/立方米和2毫克/立方米之间，混合风送入主工作面巷道。
若混合后的一氧化碳浓度值低于6毫克/立方米或者混合后的硫化氢浓度值低于2毫克/立方米时，监测与控制计算机通过发送控制信号给风门控制单元，控制风门增大，直至混合后的一氧化碳浓度值介于30毫克/立方米和6毫克/立方米之间，并且混合后的硫化氢浓度值介于10毫克/立方米和2毫克/立方米之间，混合风送入主工作面巷道。
Claims (8)
1.基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统，其特征在于，包括有害组分净化单元、净化后气体组分传感器、风门、混合后气体组分传感器、风门控制单元、监测与控制计算机和通风网络模拟计算机；
所述的有害组分净化单元设置于井下连通入风巷和回风巷的回风净化巷道内，净化后气体组分传感器设置于有害组分净化单元所在回风净化巷道内的气体流动方向的下风侧，风门设置于有害组分净化单元所在回风净化巷道的新鲜入风与净化后回风交汇的巷道口，混合后气体组分传感器设置于混合风所在的入风巷内，风门控制单元设置于入风巷内；
所述的净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器通过线缆连接监测与控制计算机，风门通过线缆与风门控制单元连接，风门控制单元通过线缆连接监测与控制计算机，监测与控制计算机通过网络与通风网络模拟计算机进行通讯。
2.根据权利要求1所述的基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统，其特征在于，所述的有害组分净化单元，用于根据巷道回风中有害组分的不同，对矿井回风气体进行净化；
所述的净化后气体组分传感器，用于实时检测经过有害组分净化单元的净化后回风中的有害组分气体浓度，并将净化后回风中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机；
所述的混合后气体组分传感器，用于实时检测新鲜入风与净化后回风混合后的混合风中有害组分气体浓度，并将混合风中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机；
所述的风门，用于由风门控制单元控制其开关，实现新鲜入风与净化后回风按可控比例进行混合；
所述的风门控制单元，用于根据监测与控制计算机的控制信号控制风门的开关和开放角度；
所述的监测与控制计算机，用于读取净化后回风中的有害组分气体浓度的信号和混合风中的有害组分气体浓度的信号，并将其转换为数字信号，显示净化后回风中的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值，通过监测净化后回风中的有害组分气体浓度值的大小，实现对有害组分净化单元工作状态的监测通过判断混合风中的有害组分气体浓度值的大小，对风门开关大小进行调控，使混合后的有害组分气体浓度值介于有害气体组分上限阂值和有害气体组分下限阂值之间，并通过网络将净化后回风中的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值传输至通风网络模拟计算机；
所述的通风网络模拟计算机，用于显示通风模拟画面，同时在通风模拟画面相应位置显示混合后的有害组分气体浓度值和净化后的有害组分气体浓度值，当混合后的有害组分气体浓度值和净化后的有害组分气体浓度值超过有害气体组分上限阂值时，进行报警。
3.根据权利要求1所述的基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统，其特征在于，所述的有害组分净化单元，通过采用喷水吸收的方法、喷化学药剂水溶液吸收的方法、活性炭吸附的方法或者活性白土吸附的方法，实现对矿井回风气体进行净化。
4.根据权利要求1所述的基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统，其特征在于，所述的有害组分净化单元，可净化去除的气体包括二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮、硫化氢、一氧化碳、二氧化碳。
5.根据权利要求1所述的基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统，其特征在于，所述的净化后气体组分传感器和混合后气体组分传感器均选用与矿井内有害组分气体对应的气体浓度传感器。
6.根据权利要求1所述的基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统，其特征在于，所述的风门采用带电动转轴的钢板。
7.根据权利要求1所述的基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统，其特征在于，所述的风门控制单元，采用PLC或D/A转换电路实现对风门开关的控制和开放角度的调整。
8.采用权利要求1所述的基于可控循环风的矿井风流质量监控与报警系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：矿井在放炮结束且炮烟通过回风排净以后，监测与控制计算机通过风门控制单元控制风门打开，有害组分净化单元对矿井回风气体进行净化；
步骤2：净化后气体组分传感器实时检测经过有害组分净化单元净化后回风中的有害组分气体浓度，并将净化后回风中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机；
步骤3：混合后气体组分传感器实时检测新鲜入风与净化后回风混合后的混合风的中有害组分气体浓度，并将混合风中的有害组分气体浓度的信号传输至监测与控制计算机；
步骤4：监测与控制计算机显示净化后的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值，通过网络传输至通风网络模拟计算机，通风网络模拟计算机在通风模拟画面相应位置显示净化后的有害组分气体浓度值和混合风中的有害组分气体浓度值；
步骤5：监测与控制计算机判断净化后的有害组分气体浓度值是否超过有害气体组分上限阂值，若是，则有害组分净化单元工作出现故障，监测与控制计算机和通风网络模拟计算机进行报警，否则，执行步骤6；
步骤6：监测与控制计算机通过判断混合风中的有害组分气体浓度值的大小，对风门开关大小进行调控，使混合后的有害组分气体浓度值介于有害气体组分上限阂值和有害气体组分下限阂值之间，将混合风送入主工作面巷道。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107165613A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-15 | 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 | 一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统及实施方法 |
| CN108731927A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-11-02 | 上海华力微电子有限公司 | 一种扩散炉管的装载区风门监控方法 |
| WO2020023667A1 (en) * | 2018-07-24 | 2020-01-30 | Precision Systems Integration, Llc | System and method for monitoring air quality while cooling an outdoor electronic display assembly |
| CN110954454A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-03 | 青岛理工大学 | 一种用于模拟测定井下含粉尘及尾气风流净化效果的实验装置 |
| CN111911220A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-11-10 | 辽宁工程技术大学 | 一种自动监测去除工作面上隅角一氧化碳的方法 |
| CN112412534A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-02-26 | 国家能源集团乌海能源有限责任公司 | 巷道尾气处理装置及方法 |
| CN112412518A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-02-26 | 湖南长院悦诚装备有限公司 | 一种隧道掌子面循环供风系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101463731A (zh) * | 2008-12-31 | 2009-06-24 | 上海市隧道工程轨道交通设计研究院 | 隧道峒口高速热循环风幕施工方法 |
| CN101545378A (zh) * | 2009-05-08 | 2009-09-30 | 上海市隧道工程轨道交通设计研究院 | 公路隧道采用中间风井集中排放废气的装置 |
| CN102003186A (zh) * | 2010-09-13 | 2011-04-06 | 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 | 双巷掘进施工工艺 |
| CN102650214A (zh) * | 2012-05-31 | 2012-08-29 | 中煤科工集团重庆研究院 | 矿井通风系统在线监测及分析预警方法及系统 |
| CN104121031A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-10-29 | 中铁二十局集团第二工程有限公司 | 一种长距离隧道施工用通风监控系统及监控方法 |
-
2015
- 2015-04-30 CN CN201510213934.8A patent/CN104879155B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101463731A (zh) * | 2008-12-31 | 2009-06-24 | 上海市隧道工程轨道交通设计研究院 | 隧道峒口高速热循环风幕施工方法 |
| CN101545378A (zh) * | 2009-05-08 | 2009-09-30 | 上海市隧道工程轨道交通设计研究院 | 公路隧道采用中间风井集中排放废气的装置 |
| CN102003186A (zh) * | 2010-09-13 | 2011-04-06 | 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 | 双巷掘进施工工艺 |
| CN102650214A (zh) * | 2012-05-31 | 2012-08-29 | 中煤科工集团重庆研究院 | 矿井通风系统在线监测及分析预警方法及系统 |
| CN104121031A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-10-29 | 中铁二十局集团第二工程有限公司 | 一种长距离隧道施工用通风监控系统及监控方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘晓培等: "金属矿山可控循环风利用与节能", 《金属矿山》 * |
| 张柬等: "基于通风三维仿真软件的矿用风机选型", 《中国矿业科技文汇》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107165613A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-15 | 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 | 一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统及实施方法 |
| CN108731927A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-11-02 | 上海华力微电子有限公司 | 一种扩散炉管的装载区风门监控方法 |
| WO2020023667A1 (en) * | 2018-07-24 | 2020-01-30 | Precision Systems Integration, Llc | System and method for monitoring air quality while cooling an outdoor electronic display assembly |
| US11796198B2 (en) | 2018-07-24 | 2023-10-24 | Precision Systems Integration, Llc | System and method for monitoring air quality while cooling an outdoor electronic display assembly |
| US11971181B2 (en) | 2018-07-24 | 2024-04-30 | Precision Systems Integration, Llc | System and method for monitoring air quality while cooling an outdoor electronic display assembly |
| CN110954454A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-03 | 青岛理工大学 | 一种用于模拟测定井下含粉尘及尾气风流净化效果的实验装置 |
| CN111911220A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-11-10 | 辽宁工程技术大学 | 一种自动监测去除工作面上隅角一氧化碳的方法 |
| CN112412518A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-02-26 | 湖南长院悦诚装备有限公司 | 一种隧道掌子面循环供风系统 |
| CN112412534A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-02-26 | 国家能源集团乌海能源有限责任公司 | 巷道尾气处理装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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