CN215486761U - 一种基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，包括检测模块、控制模块、远程终端、变频调节模块和风机；所述检测模块向控制模块发出的检测信号，所述控制模块记反馈调节变频调节模块的输出功率，所述远程终端记录所述控制模块接收到的检测信号以及输出的控制记录；所述检测模块包括设置于矿井内的风速传感器、粉尘浓度传感器、环境温度传感器和甲烷浓度传感器；所述检测模块还包括设置于风机上的转速传感器、振幅传感器和轴温传感器。通过对风机运行参数和矿井环境参数进行检测，避免发生安全事故。

Description

一种基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置

技术领域

本实用新型属于煤炭技术领域，尤其涉及一种基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置。

背景技术

矿井通风系统是煤矿安全生产最重要的系统之一，它不仅能够为井下工人源源不断的输送氧气，而且也是稀释和排出井下有毒有害气体最有效的手段，合理的矿井通风系统是井下工人安全健康劳动和防灾抗灾的重要保障。煤矿井下的环境是时刻变化的，所以要求供风系统也动态变化。局部通风地点是双风机、双电源供电，以及风电闭锁、瓦斯电闭锁的安全防护措施，但目前矿井都采用人工到局部工作面的方式去切换风机，不仅所需时间长，生产效率比较低，而且出现事故的机率比较大，一旦风机故障，不能够及时切换通过参数，严重影响安全生产。

国内外矿井一般采用人工的方式去采集局部通风参数，工作量非常巨大。这样不仅浪费大量的人力财力，而且很难准确的获得局部通风参数，工作人员也很难及时的发现存在的安全隐患，从而增加了安全隐患转向事故的概率。目前，掘进工作面还是通过“一风吹”的方式向工作面供风，不仅浪费大量的电力资源，而且也存在许多的安全隐患，随着现代科技的发展，将煤矿监测监控系统与计算机技术、PLC控制技术、风量智能调控技术、调节分支的优化选择算法、智能化软件开发等多个领域知识有机结合到一起，针对不同条件下需风量的变化，分析局部通风机变频和风阻调节方法，建立适当的风量调节理论模型，研究调节过程中通风系统的稳定性和可靠性检验方法，实现对需风量的超前研判，保障生产过程中风量调节的稳定性。为了适应煤炭市场经济发展需求，减少煤矿重特大事故的发生，高产高效集约化矿井的建设是我国煤炭发展的必然趋势，矿井的安全绿色的开采是我们奋斗的目标，煤矿的通风系统异常的智能调控理论与技术成为提高通风系统防灾减灾能力研究的重点方向，目前的变频器调节是阶段性的调节，并且没有和智能化风量调节联系起来；目前的局部风阻调节大都是人工去调节，且仅仅是局部风量的机械自动化调节，并未形成全风网系统的智能化系统的调节。

CN110185648A公开了一种风机控制系统，包括风速传感器，用于检测工作面的风速，第一瓦斯传感器，用于检测工作面的瓦斯浓度，第二瓦斯传感器，用于检测掘进口的瓦斯浓度，一氧化碳传感器，用于检测工作面一氧化碳的浓度，粉尘浓度传感器，用于检测工作面的粉尘浓度，PIC控制器，与风速传感器、第一瓦斯传感器、第二瓦斯传感器、一氧化碳传感器以及所述粉尘浓度传感器连接，用于采集风速、第一瓦斯浓度、第二瓦斯浓度、一氧化碳浓度以及粉尘浓度，通过设置变频器电路主板，与所述PIC控制器连接，用于根据所述风速、第一瓦斯浓度、第二瓦斯浓度、一氧化碳浓度以及粉尘浓度控制风机的转速，避免了在开拓初期阶段风机设计功率过大造成的能源浪费。

CN204511940U公开了一种煤矿局部通风机自动调速装置，所述的装置至少包括主、备用两台调速设备以及与主、备用两台调速设备均相连的可编程控制器，主、备用调速设备之间通过通信电缆连接，其中，每台调速设备内至少包括变频器，还包括与所述可编程控制器连接的风流速度传感器：所述可编程控制器根据所述风流速度传感器检测的风流速率，控制当前运行的调速设备中的变频器的频率输出。本实用新型具有变频节能的效果，且可以改变工作面的通风条件，正常施工时满足通风需要。

现有矿井通风系统装置均存在灵敏度差、结构复杂和不易实施等问题，因此，如何在保证矿井通风系统装置具有结构简单的情况下，还能够保证调节灵敏度高和保证矿井内安全，成为目前迫切需要解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，通过设置风速传感器、粉尘浓度传感器、环境温度传感器和甲烷浓度传感器，对矿井内风速、粉尘、温度和甲烷等环境参数进行检测，通过控制模块对变频调节模块调节，控制风机的风量；而且通过对风机的转速、振幅和轴温进行检测，实时反馈风机工作状态，避免发生安全故障，具有结构简单、便于实施和通风效果好等特点。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，所述基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置包括检测模块、控制模块、远程终端、变频调节模块和风机，所述控制模块分别电性连接所述检测模块、远程终端和变频调节模块，所述变频调节模块与风机电性连接，所述变频调节模块调节风机的转速；所述检测模块向控制模块发出的检测信号，所述控制模块记反馈调节变频调节模块的输出功率，所述远程终端记录所述控制模块接收到的检测信号以及输出的控制记录；所述检测模块包括设置于矿井内的风速传感器、粉尘浓度传感器、环境温度传感器和甲烷浓度传感器；所述检测模块还包括设置于风机上的转速传感器、振幅传感器和轴温传感器。

本实用新型通过设置风速传感器、粉尘浓度传感器、环境温度传感器和甲烷浓度传感，分别检测矿井内的风速、粉尘浓度、环境温度和甲烷浓度等环境检测信号，从而了解矿井内的空气环境状态，控制模块根据环境检测信号，反馈控制变频调节模块，对风机的风量进行调节，从而避免人工检测带来的危险因素，进一步地，通过检测模块对风机的转速、振幅和轴温等工作参数进行检测，能够实时了解风机的工作状况，有效避免风机故障，本实用新型通过多传感器检测，从而保证系统装置连续、高效运行，避免安全事故发生。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置还包括云端模块，所述云端模块与远程终端电性连接，所述云端模块向员工的数据终端发送检测信号。

本实用新型通过设置云端模块，能够通过云端模块将检测信号传输至员工的数据终端，例如手机等，从而员工能够在下入矿井前，了解矿井内的环境参数情况，有效降低安全事故的发生。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置还包括与控制模块电性连接的报警器，所述报警器设置有扬声器和警示灯，所述控制模块接收检测模块的检测信号，反馈控制报警器启动。

需要说明的是，本实用新型中的扬声器以及警示灯能够根据不同报警信号发出不同报警提示，例如，报警信号分为矿井参数报警和风机参数报警，扬声器分别播放不同报警语音，并且警示灯闪烁信号颜色不同。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述风机包括至少一个工作风机以及备用风机。

本实用新型通过设置备用风机，从而保证工作风机发生故障后，能够启用备用风机进行补充，减少工作风机故障后，风量不足的问题发生。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述变频调节模块包括至少一个变频调节器，所述变频调节器与工作风机和备用风机一一对应。

本实用新型通过变频调节器与工作风机和备用风机一一对应，从而根据风机工作状态参数，合理调节风机的配合状态，例如，第一工作风机长时间高负荷工作，则调节第二工作风机提高转速，调节风量，降低第一风机的转速，保证风机长久有效地运行。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述远程终端电性连接有输入器，所述输入器用于输入控制指令，调节控制模块的控制参数。

本实用新型通过设置输入器对控制模块进行调节，可以通过人为操作，控制整个系统装置，进一步地避免系统装置超负荷工作的事情发生。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述检测模块还包括设置于矿井内的监控器，所述监控器监视记录所述矿井内的影像。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述检测模块还包括噪音传感器，所述噪音传感器设置于风机上。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置还包括喷淋降尘器，所述喷淋降尘器与控制模块电性连接，所述控制模块调节控制喷淋降尘器的启动。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述喷淋降尘器包括设置于矿井内的喷淋管，所述喷淋管上均匀布设有喷头。

本实用新型通过设置喷淋降尘器，当检测到矿井内粉尘浓度较高后，通过喷淋降尘，避免矿井内粉尘浓度过高，保证矿井内工作环境。

示例性地，提供一种上述基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置进行调节控制风机的方法，所述方法具体包括以下步骤：

(Ⅰ)检测模块分别检测矿井内的风速、粉尘浓度、环境温度和甲烷浓度，向控制模块发出检测信号，当甲烷浓度高于其设定阈值时，控制模块反馈调节变频调节模块，提高风机风量；当环境温度和粉尘浓度中任一高于其阈值时，控制模块反馈控制喷淋降尘器，对矿井进行喷淋降尘和降温；当风速大于其设定阈值时，控制模块反馈控制变频调节模块，从而降低风机的风量；与此同时，报警器发出环境参数异常报警信号；

(Ⅱ)检测模块分别检测风机的转速、振幅、轴温和噪声，当转速、振幅、轴温或噪声中任一高于其设定阈值时，控制模块反馈变频调节模块，降低风机的风量，并通过报警器报警风机故障，员工根据风机的检测信号，判断风机工作负荷，进行维修更换。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过设置风速传感器、粉尘浓度传感器、环境温度传感器和甲烷浓度传感，分别检测矿井内的风速、粉尘浓度、环境温度和甲烷浓度等环境检测信号，从而了解矿井内的空气环境状态，控制模块根据环境检测信号，反馈控制变频调节模块，对风机的风量进行调节，从而避免人工检测带来的危险因素，进一步地，通过检测模块对风机的转速、振幅和轴温等工作参数进行检测，能够实时了解风机的工作状况，有效避免风机故障，本实用新型通过多传感器检测，从而保证系统装置连续、高效运行，避免安全事故发生。

附图说明

图1为本实用新型一个具体实施方式中提供的基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置的结构示意图。

具体实施方式

需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，如图1所示，所述基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置包括检测模块、控制模块、远程终端、变频调节模块和风机，所述控制模块分别电性连接所述检测模块、远程终端和变频调节模块，所述变频调节模块与风机电性连接，所述变频调节模块调节风机的转速；所述检测模块向控制模块发出的检测信号，所述控制模块记反馈调节变频调节模块的输出功率，所述远程终端记录所述控制模块接收到的检测信号以及输出的控制记录；所述检测模块包括设置于矿井内的风速传感器、粉尘浓度传感器、环境温度传感器和甲烷浓度传感器；所述检测模块还包括设置于风机上的转速传感器、振幅传感器和轴温传感器。

本实用新型通过设置风速传感器、粉尘浓度传感器、环境温度传感器和甲烷浓度传感，分别检测矿井内的风速、粉尘浓度、环境温度和甲烷浓度等环境检测信号，从而了解矿井内的空气环境状态，控制模块根据环境检测信号，反馈控制变频调节模块，对风机的风量进行调节，从而避免人工检测带来的危险因素，进一步地，通过检测模块对风机的转速、振幅和轴温等工作参数进行检测，能够实时了解风机的工作状况，有效避免风机故障，本实用新型通过多传感器检测，从而保证系统装置连续、高效运行，避免安全事故发生。

进一步地，基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置还包括云端模块，云端模块与远程终端电性连接，云端模块向员工的数据终端发送检测信号。本实用新型通过设置云端模块，能够通过云端模块将检测信号传输至员工的数据终端，例如手机等，从而员工能够在下入矿井前，了解矿井内的环境参数情况，有效降低安全事故的发生。

进一步地，基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置还包括与控制模块电性连接的报警器，报警器设置有扬声器和警示灯，控制模块接收检测模块的检测信号，反馈控制报警器启动。可选地，报警信号分为矿井参数报警和风机参数报警，扬声器分别播放不同报警语音，并且警示灯闪烁信号分别为黄色闪烁和红色闪烁。

进一步地，风机包括至少一个工作风机以及备用风机。本实用新型通过设置备用风机，从而保证工作风机发生故障后，能够启用备用风机进行补充，减少工作风机故障后，风量不足的问题发生。

进一步地，变频调节模块包括至少一个变频调节器，变频调节器与工作风机和备用风机一一对应。本实用新型通过变频调节器与工作风机和备用风机一一对应，从而根据风机工作状态参数，合理调节风机的配合状态，例如，第一工作风机长时间高负荷工作，则调节第二工作风机提高转速，调节风量，降低第一风机的转速，保证风机长久有效地运行。

进一步地，远程终端电性连接有输入器，输入器用于输入控制指令，调节控制模块的控制参数。本实用新型通过设置输入器对控制模块进行调节，可以通过人为操作，控制整个系统装置，进一步地避免系统装置超负荷工作的事情发生。

进一步地，检测模块还包括设置于矿井内的监控器，所述监控器监视记录所述矿井内的影像。

进一步地，检测模块还包括噪音传感器，所述噪音传感器设置于风机上。

进一步地，基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置还包括喷淋降尘器，喷淋降尘器与控制模块电性连接，控制模块调节控制喷淋降尘器的启动。更进一步地，喷淋降尘器包括设置于矿井内的喷淋管，喷淋管上均匀布设有喷头。本实用新型通过设置喷淋降尘器，当检测到矿井内粉尘浓度较高后，通过喷淋降尘，避免矿井内粉尘浓度过高，保证矿井内工作环境。

示例性地，提供一种上述基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置进行调节控制风机的方法，所述方法具体包括以下步骤：

(Ⅰ)检测模块分别检测矿井内的风速、粉尘浓度、环境温度和甲烷浓度，向控制模块发出检测信号，当甲烷浓度高于其设定阈值时，控制模块反馈调节变频调节模块，提高风机风量；当环境温度和粉尘浓度中任一高于其阈值时，控制模块反馈控制喷淋降尘器，对矿井进行喷淋降尘和降温；当风速大于其设定阈值时，控制模块反馈控制变频调节模块，从而降低风机的风量；与此同时，报警器发出环境参数异常报警信号；

(Ⅱ)检测模块分别检测风机的转速、振幅、轴温和噪声，当转速、振幅、轴温或噪声中任一高于其设定阈值时，控制模块反馈变频调节模块，降低风机的风量，并通过报警器报警风机故障，员工根据风机的检测信号，判断风机工作负荷，进行维修更换。

本实用新型通过设置风速传感器、粉尘浓度传感器、环境温度传感器和甲烷浓度传感，分别检测矿井内的风速、粉尘浓度、环境温度和甲烷浓度等环境检测信号，从而了解矿井内的空气环境状态，控制模块根据环境检测信号，反馈控制变频调节模块，对风机的风量进行调节，从而避免人工检测带来的危险因素，进一步地，通过检测模块对风机的转速、振幅和轴温等工作参数进行检测，能够实时了解风机的工作状况，有效避免风机故障，本实用新型通过多传感器检测，从而保证系统装置连续、高效运行，避免安全事故发生。

申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，其特征在于，所述基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置包括检测模块、控制模块、远程终端、变频调节模块和风机，所述控制模块分别电性连接所述检测模块、远程终端和变频调节模块，所述变频调节模块与风机电性连接，所述变频调节模块调节风机的转速；

所述检测模块向控制模块发出的检测信号，所述控制模块记反馈调节变频调节模块的输出功率，所述远程终端记录所述控制模块接收到的检测信号以及输出的控制记录；

所述检测模块包括设置于矿井内的风速传感器、粉尘浓度传感器、环境温度传感器和甲烷浓度传感器；所述检测模块还包括设置于风机上的转速传感器、振幅传感器和轴温传感器。

2.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，其特征在于，所述基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置还包括云端模块，所述云端模块与远程终端电性连接，所述云端模块向员工的数据终端发送检测信号。

3.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，其特征在于，所述基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置还包括与控制模块电性连接的报警器，所述报警器设置有扬声器和警示灯，所述控制模块接收检测模块的检测信号，反馈控制报警器启动。

4.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，其特征在于，所述风机包括至少一个工作风机以及备用风机。

5.根据权利要求4所述的基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，其特征在于，所述变频调节模块包括至少一个变频调节器，所述变频调节器与工作风机和备用风机一一对应。

6.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，其特征在于，所述远程终端电性连接有输入器，所述输入器用于输入控制指令，调节控制模块的控制参数。

7.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，其特征在于，所述检测模块还包括设置于矿井内的监控器，所述监控器监视记录所述矿井内的影像。

8.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，其特征在于，所述检测模块还包括噪音传感器，所述噪音传感器设置于风机上。

9.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，其特征在于，所述基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置还包括喷淋降尘器，所述喷淋降尘器与控制模块电性连接，所述控制模块调节控制喷淋降尘器的启动。

10.根据权利要求9所述的基于多传感器融合的煤矿通风机变频调速系统装置，其特征在于，所述喷淋降尘器包括设置于矿井内的喷淋管，所述喷淋管上均匀布设有喷头。

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