CN112696222A - 一种煤矿井下局部通风控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种煤矿井下局部通风控制系统，所述系统包括：进风风筒、压入式通风机组、排风风筒、抽出式通风机组、控制器、瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器；当瓦斯浓度大于等于瓦斯浓度阈值或氧气浓度小于氧气浓度设定阈值，则控制器提高压入式通风机组和抽出式通风机组的转速，加快将进风巷道的新鲜空气通过进风风筒抽进煤矿井下掘进工作面内，将煤矿井下掘进工作面内的污浊空气通过排风风筒抽出至回风巷道；如果瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值和氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值，则控制器控制压入式通风机组和抽出式通风机组恢复到正常转速，进而实现自动控制煤矿井下掘进工作面内的空气流动。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿安全技术领域，特别是涉及一种煤矿井下局部通风控制系统。
背景技术
煤矿井下采掘作业一般都在地面以下较深的位置处，为了保证井下工作人员的安全与正常工作，不仅需要源源不断的向井下输送新鲜空气以保证工作人员的正常呼吸，同时调节井下环境的温度与湿度以保证井下工作人员有一个良好的工作环境，在输送新鲜空气的同时，利用井下通风系统把井下产生的有害性气体和粉尘从工作空间排出。但一般情况下井下工作地点产生的有害性气体和粉尘是随着采掘工作的进行不断变化的，尤其是在巷道掘进时，由于是首次揭露煤层，这种变化更为明显。但现有局部通风方法一般是固定风量的，无法实现随有害性气体和粉尘浓度变化自动控制通风。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矿井下局部通风控制系统，以实现自动控制通风。
为实现上述目的，本发明提供了一种煤矿井下局部通风控制系统，所述系统包括：
进风风筒、压入式通风机组、排风风筒、抽出式通风机组、控制器、瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器；
所述压入式通风机组设置在进风巷道内，连接所述进风风筒的风流入口处，用于将外部的新鲜空气通过所述进风风筒压入煤矿井下掘进工作面内；
所述抽出式通风机组设置在所述排风风筒的排风入口处，用于将煤矿井下掘进工作面内的污浊空气通过所述排风风筒抽出至回风巷道；
所述瓦斯浓度传感器用于检测煤矿井下掘进工作面内的瓦斯浓度；
所述氧气浓度传感器用于检测煤矿井下掘进工作面内的氧气浓度；
所述控制器分别与所述瓦斯浓度传感器、所述氧气浓度传感器、所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组连接，所述控制器用于判断所述瓦斯浓度是否大于等于瓦斯浓度阈值或所述氧气浓度是否小于氧气浓度设定阈值；如果所述瓦斯浓度大于等于瓦斯浓度阈值或所述氧气浓度小于氧气浓度设定阈值，则所述控制器提高所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组的转速，加快所述进风风筒和所述排风风筒内的空气流动；如果所述瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值和所述氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值，则所述控制器控制所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组恢复到正常转速。
可选的，所述系统还包括：
湿度传感器，用于检测煤矿井下掘进工作面内的湿度；
除湿装置，用于干燥煤矿井下掘进工作面内潮湿的空气；
所述控制器分别与所述湿度传感器和所述除湿装置连接，所述控制器还判断所述湿度是否大于湿度设定阈值，如果所述湿度大于湿度设定阈值，则所述控制器提高所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组的转速，加快所述进风风筒和所述排风风筒内的空气流动，同时控制所述除湿装置进行除湿；如果所述瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值、所述氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值和所述湿度小于等于湿度设定阈值时，则所述控制器控制所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组恢复到正常转速。
可选的，所述系统还包括：
粉尘传感器，用于检测煤矿井下掘进工作面内的粉尘浓度；
所述控制器与所述粉尘传感器连接，所述控制器还判断所述粉尘浓度是否小于粉尘浓度设定阈值，如果所述粉尘浓度大于或等于粉尘浓度设定阈值，则所述控制器提高所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组的转速，加快所述进风风筒和所述排风风筒内的空气流动；如果所述瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值、所述氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值、所述湿度小于等于湿度设定阈值和所述粉尘浓度小于所述粉尘浓度设定阈值时，则所述控制器控制所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组恢复到正常转速。
可选的，所述系统还包括：
报警装置，用于报警提示；
所述控制器与所述报警装置连接，当所述瓦斯浓度大于等于瓦斯浓度阈值或所述氧气浓度小于氧气浓度设定阈值，则所述控制器生成报警信息，并控制所述报警装置报警。
可选的，所述系统还包括：
无线通讯装置，与所述控制器连接，用于传输所述瓦斯浓度、所述氧气浓度和报警信息；
上位机，与所述无线通讯装置连接，用于接收并显示所述瓦斯浓度、所述氧气浓度和报警信息。
可选的，所述系统还包括：
语音识别装置，与所述无线通讯装置连接，当所述上位机显示报警信息时，所述语音识别装置用于识别工作人员的疏导信息，并发送至所述无线通讯装置；
语音播放装置，与所述无线通讯装置连接，用于播放所述无线通讯装置传送的疏导信息，引导工人按避灾路线转移。
可选的，所述系统还包括：
主电源和后备不间断电源；所述主电源分别与所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组连接，所述后备不间断电源分别与所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组连接，当所述主电源发生故障或停电时，则通过所述上位机控制所述后备不间断电源给所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组供电。
可选的，所述压入式通风机组包括主压入式风机和备用压入式风机，所述进风风筒包括两个压风入口、压风出口和两个过滤网；所述主压入式风机和所述备用压入式风机分别设置在所述两个压风入口，所述压风出口设置在煤矿井下掘进工作面内；所述两个过滤网分别设置在所述两个压风入口处；
所述主压入式风机和所述备用压入式风机分别与所述控制器连接，当所述主压入式风机发生故障时，则所述控制器控制所述备用压入式风机工作；所述过滤网用于过滤颗粒粉尘。
可选的，所述抽出式通风机组包括主抽出式风机和备用抽出式风机，所述排风风筒包括两个排风入口和一个排风出口；所述主抽出式风机和所述备用抽出式风机分别设置在所述两个排风入口处，所述一个排风出口设置在煤矿井下回风巷道内；
所述主抽出式风机和所述备用抽出式风机分别与所述控制器连接，当所述主抽出式风机发生故障时，则所述控制器控制所述备用抽出式风机工作。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开一种煤矿井下局部通风控制系统，所述系统包括：进风风筒、压入式通风机组、排风风筒、抽出式通风机组、控制器、瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器；所述瓦斯浓度传感器用于检测煤矿井下掘进工作面内的瓦斯浓度；所述氧气浓度传感器用于检测煤矿井下掘进工作面内的氧气浓度；当所述瓦斯浓度大于等于瓦斯浓度阈值或所述氧气浓度小于氧气浓度设定阈值，则所述控制器提高所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组的转速，加快将外部的新鲜空气通过所述进风风筒抽进煤矿井下掘进工作面内，将煤矿井下掘进工作面内的污浊空气通过所述排风风筒抽出至回风巷道；如果所述瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值和所述氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值，则所述控制器控制所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组恢复到正常转速，进而实现自动控制煤矿井下掘进工作面内的空气流动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例煤矿井下局部通风控制系统结构图；
其中，1、压入式通风机组，2、抽出式通风机组，3、控制器，4、瓦斯浓度传感器，5、氧气浓度传感器，6、湿度传感器、7、报警装置，8、无线通讯装置，9、上位机，10、语音识别装置，11、语音播放装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种煤矿井下局部通风控制系统，以实现自动控制通风。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例煤矿井下局部通风控制系统结构图，如图1所示，本发明公开一种煤矿井下局部通风控制系统，所述系统包括：进风风筒(图中未画出)、压入式通风机组1、排风风筒(图中未画出)、抽出式通风机组2、控制器3、瓦斯浓度传感器4、氧气浓度传感器5。
所述压入式通风机组1设置在进风巷道内，连接所述进风风筒的风流入口处，用于将外部的新鲜空气通过所述进风风筒压入煤矿井下掘进工作面内；所述抽出式通风机组2设置在所述排风风筒的排风入口处，用于将煤矿井下掘进工作面内的污浊空气通过所述排风风筒抽出至回风巷道；所述瓦斯浓度传感器4用于检测煤矿井下掘进工作面内的瓦斯浓度；所述氧气浓度传感器5用于检测煤矿井下掘进工作面内的氧气浓度；所述控制器3分别与所述瓦斯浓度传感器4、所述氧气浓度传感器5、所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2连接，所述控制器3用于判断所述瓦斯浓度是否大于等于瓦斯浓度阈值或所述氧气浓度是否小于氧气浓度设定阈值；如果所述瓦斯浓度大于等于瓦斯浓度阈值或所述氧气浓度小于氧气浓度设定阈值，则所述控制器3提高所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2的转速，加快所述进风风筒和所述排风风筒内的空气流动；如果所述瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值和所述氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值，则所述控制器3控制所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2恢复到正常转速。
作为一种实施方式，本发明所述系统还包括：
湿度传感器6，用于检测煤矿井下掘进工作面内的湿度；
除湿装置(图中未画出)，用于干燥煤矿井下掘进工作面内潮湿的空气；
所述控制器3分别与所述湿度传感器6和所述除湿装置连接，所述控制器3还判断所述湿度是否大于湿度设定阈值，如果所述湿度大于湿度设定阈值，则所述控制器3提高所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2的转速，加快所述进风风筒和所述排风风筒内的空气流动，同时控制所述除湿装置进行除湿；如果所述瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值、所述氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值和所述湿度小于等于湿度设定阈值时，则所述控制器3控制所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2恢复到正常转速。
作为一种实施方式，本发明所述系统还包括：
粉尘传感器，用于检测煤矿井下掘进工作面内的粉尘浓度；
所述控制器3与所述粉尘传感器连接，所述控制器3还判断所述粉尘浓度是否小于粉尘浓度设定阈值，如果所述粉尘浓度大于或等于粉尘浓度设定阈值，则所述控制器3提高所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2的转速，加快所述进风风筒和所述排风风筒内的空气流动；如果所述瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值、所述氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值、所述湿度小于等于湿度设定阈值和所述粉尘浓度小于所述粉尘浓度设定阈值时，则所述控制器3控制所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2恢复到正常转速。
作为一种实施方式，本发明所述系统还包括：
报警装置7，用于报警提示；所述报警装置7为声光报警器；
所述控制器3与所述报警装置7连接，当所述瓦斯浓度大于等于瓦斯浓度阈值或所述氧气浓度小于氧气浓度设定阈值，则所述控制器3生成报警信息，并控制所述报警装置7报警。
作为一种实施方式，本发明所述系统还包括：
无线通讯装置8，与所述控制器3连接，用于传输所述瓦斯浓度、所述氧气浓度和报警信息；所述无线通讯装置8为zigbee模块或GPRS模块，实现远距离传输；
上位机9，与所述无线通讯装置8连接，用于接收并显示所述瓦斯浓度、所述氧气浓度和报警信息；所述上位机9为液晶显示器或电脑。
作为一种实施方式，本发明所述系统还包括：
语音识别装置10，与所述无线通讯装置8连接，当所述上位机9显示报警信息时，所述语音识别装置10用于识别工作人员的疏导信息，并发送至所述无线通讯装置8；所述语音识别装置10为拾音器或者话筒。
语音播放装置11，与所述无线通讯装置8连接，用于播放所述无线通讯装置8传送的疏导信息，引导工人按避灾路线转移；所述语音播放装置11为喇叭或扩音器。
作为一种实施方式，本发明所述系统还包括：
主电源和后备不间断电源(图中未画出)；所述主电源分别与所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2连接，所述后备不间断电源分别与所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2连接，当所述主电源发生故障或停电时，则通过所述上位机9控制所述后备不间断电源给所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2供电。
作为一种实施方式，本发明所述压入式通风机组1包括主压入式风机和备用压入式风机，所述进风风筒包括两个压风入口、压风出口和两个过滤网；所述主压入式风机和所述备用压入式风机分别设置在所述两个压风入口，所述压风出口设置在煤矿井下掘进工作面内；所述两个过滤网分别设置在所述两个压风入口处；所述主压入式风机和所述备用压入式风机分别与所述控制器3连接，当所述主压入式风机发生故障时，则所述控制器3控制所述备用压入式风机工作；所述过滤网用于过滤颗粒粉尘。
作为一种实施方式，本发明所述抽出式通风机组2包括主抽出式风机和备用抽出式风机，所述排风风筒包括两个排风入口和一个排风出口；所述主抽出式风机和所述备用抽出式风机分别设置在所述两个排风入口处，所述一个排风出口设置在煤矿井下回风巷道内；所述主抽出式风机和所述备用抽出式风机分别与所述控制器3连接，当所述主抽出式风机发生故障时，则所述控制器3控制所述备用抽出式风机工作。
本发明通过设置瓦斯浓度传感器4、氧气浓度传感器5、湿度传感器6和粉尘传感器分别检测瓦斯浓度、氧气浓度、湿度和粉尘浓度，当所述瓦斯浓度大于等于瓦斯浓度阈值或所述氧气浓度小于氧气浓度设定阈值或所述湿度大于湿度设定阈值或所述粉尘浓度大于等于粉尘浓度设定阈值时，则所述控制器3提高所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2的转速(转速应满足《煤矿安全规程》风速规定)，加快所述进风风筒和所述排风风筒内的空气流动；如果所述瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值、所述氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值和所述湿度小于等于湿度设定阈值时，则所述控制器3控制所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2恢复到正常转速，实现了根据瓦斯浓度传感器4、氧气浓度传感器5和湿度传感器6检测的信息进行自动控制，与传统人工控制相比，不仅能够提高煤矿井下掘进工作面内的空气安全，还降低了工作人员的劳动强度、提高了舒适性。
本发明将所述瓦斯浓度、所述氧气浓度和报警信息通过无线通讯装置8发送至上位机9上进行显示，便于工作人员观察，便于确定报警信息具体是由氧气浓度不符合要求引起的还是由瓦斯浓度不符合要求引起的，便于工作人员查找报警原因。另外，本发明还设置了语音识别装置10和语音播放装置11，当上位机9显示报警信息时，由于煤矿井下掘进工作面内的工人会因为惊慌而无法及时作出正确反应，所以此时工作人员可以通过所述语音识别装置10、无线通讯装置8和语音播放装置11播放疏导信息，让工人按照疏导信息进行规范秩序的离开煤矿井下巷道。
本发明当所述主电源发生故障或停电时，则通过所述上位机9控制所述后备不间断电源给所述压入式通风机组1和所述抽出式通风机组2供电，能够有效避免因为故障或停电而无法自动控制煤矿井下掘进工作面内的空气流通，不仅提高了使用的便利性，还提高了安全性。
本发明所述压入式通风机组1包括主压入式风机和备用压入式风机，所述抽出式通风机组2包括主抽出式风机和备用抽出式风机，在正常情况下，先使用主压入式风机和主抽出式风机，当主抽出式风机发生故障时，则选用备用抽出式风机来代替主抽出式风机，进而避免因主压入式风机或主抽出式风机故障而无法自动控制煤矿井下掘进工作面内的空气流通的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种煤矿井下局部通风控制系统，其特征在于，所述系统包括：
进风风筒、压入式通风机组、排风风筒、抽出式通风机组、控制器、瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器；
所述压入式通风机组设置在进风巷道内，连接所述进风风筒的风流入口处，用于将外部的新鲜空气通过所述进风风筒压入煤矿井下掘进工作面内；
所述抽出式通风机组设置在所述排风风筒的排风入口处，用于将煤矿井下掘进工作面内的污浊空气通过所述排风风筒抽出至回风巷道；
所述瓦斯浓度传感器用于检测煤矿井下掘进工作面内的瓦斯浓度；
所述氧气浓度传感器用于检测煤矿井下掘进工作面内的氧气浓度；
所述控制器分别与所述瓦斯浓度传感器、所述氧气浓度传感器、所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组连接，所述控制器用于判断所述瓦斯浓度是否大于等于瓦斯浓度阈值或所述氧气浓度是否小于氧气浓度设定阈值；如果所述瓦斯浓度大于等于瓦斯浓度阈值或所述氧气浓度小于氧气浓度设定阈值，则所述控制器提高所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组的转速，加快所述进风风筒和所述排风风筒内的空气流动；如果所述瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值和所述氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值，则所述控制器控制所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组恢复到正常转速。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下局部通风控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
湿度传感器，用于检测煤矿井下掘进工作面内的湿度；
除湿装置，用于干燥煤矿井下掘进工作面内潮湿的空气；
所述控制器分别与所述湿度传感器和所述除湿装置连接，所述控制器还判断所述湿度是否大于湿度设定阈值，如果所述湿度大于湿度设定阈值，则所述控制器提高所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组的转速，加快所述进风风筒和所述排风风筒内的空气流动，同时控制所述除湿装置进行除湿；如果所述瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值、所述氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值和所述湿度小于等于湿度设定阈值时，则所述控制器控制所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组恢复到正常转速。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下局部通风控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
粉尘传感器，用于检测煤矿井下掘进工作面内的粉尘浓度；
所述控制器与所述粉尘传感器连接，所述控制器还判断所述粉尘浓度是否小于粉尘浓度设定阈值，如果所述粉尘浓度大于或等于粉尘浓度设定阈值，则所述控制器提高所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组的转速，加快所述进风风筒和所述排风风筒内的空气流动；如果所述瓦斯浓度小于瓦斯浓度阈值、所述氧气浓度大于等于氧气浓度设定阈值、所述湿度小于等于湿度设定阈值和所述粉尘浓度小于所述粉尘浓度设定阈值时，则所述控制器控制所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组恢复到正常转速。
4.根据权利要求1所述的煤矿井下局部通风控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
报警装置，用于报警提示；
所述控制器与所述报警装置连接，当所述瓦斯浓度大于等于瓦斯浓度阈值或所述氧气浓度小于氧气浓度设定阈值，则所述控制器生成报警信息，并控制所述报警装置报警。
5.根据权利要求4所述的煤矿井下局部通风控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
无线通讯装置，与所述控制器连接，用于传输所述瓦斯浓度、所述氧气浓度和报警信息；
上位机，与所述无线通讯装置连接，用于接收并显示所述瓦斯浓度、所述氧气浓度和报警信息。
6.根据权利要求5所述的煤矿井下局部通风控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
语音识别装置，与所述无线通讯装置连接，当所述上位机显示报警信息时，所述语音识别装置用于识别工作人员的疏导信息，并发送至所述无线通讯装置；
语音播放装置，与所述无线通讯装置连接，用于播放所述无线通讯装置传送的疏导信息，引导工人按避灾路线转移。
7.根据权利要求5所述的煤矿井下局部通风控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
主电源和后备不间断电源；所述主电源分别与所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组连接，所述后备不间断电源分别与所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组连接，当所述主电源发生故障或停电时，则通过所述上位机控制所述后备不间断电源给所述压入式通风机组和所述抽出式通风机组供电。
8.根据权利要求1所述的煤矿井下局部通风控制系统，其特征在于，所述压入式通风机组包括主压入式风机和备用压入式风机，所述进风风筒包括两个压风入口、压风出口和两个过滤网；所述主压入式风机和所述备用压入式风机分别设置在所述两个压风入口，所述压风出口设置在煤矿井下掘进工作面内；所述两个过滤网分别设置在所述两个压风入口处；
所述主压入式风机和所述备用压入式风机分别与所述控制器连接，当所述主压入式风机发生故障时，则所述控制器控制所述备用压入式风机工作；所述过滤网用于过滤颗粒粉尘。
9.根据权利要求1所述的煤矿井下局部通风控制系统，其特征在于，所述抽出式通风机组包括主抽出式风机和备用抽出式风机，所述排风风筒包括两个排风入口和一个排风出口；所述主抽出式风机和所述备用抽出式风机分别设置在所述两个排风入口处，所述一个排风出口设置在煤矿井下回风巷道内；
所述主抽出式风机和所述备用抽出式风机分别与所述控制器连接，当所述主抽出式风机发生故障时，则所述控制器控制所述备用抽出式风机工作。
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