煤矿局扇自动化系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种煤矿局扇自动化系统，属于煤矿安全监控【技术领域】，包括主控机A1和数据监控装置，主控机A1安装在井上，数据监控装置安装在井下，还包括与主控机A1连接的语音报警输出模块A2、不间断电源模块A3；所述的主控机A1通过环网传输平台A4依次与数据监控装置中的数据采集控制分站A5、局扇风机A11连接，所述的数据采集控制分站A5连接有数据检测装置，数据采集控制分站A5与馈电开关、风机开关相连，结构简单，操作方便，不仅能够实现井下对局扇风机的控制，还能够实现地面监视局扇风机的各状态，并能实现远程控制，提高矿井安全生产，降低煤矿井下瓦斯爆炸事故的发生概率。
【专利说明】煤矿局扇自动化系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种煤矿安全系统，具体是一种煤矿局扇自动化系统，属于煤矿安全监控【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近年来，虽然国家在不断加强完善煤矿安全管理力度，但是煤矿瓦斯爆炸事故仍然屡有发生，给国家财产和人民生命安全造成重大损失。据统计，百分之七八十的瓦斯爆炸事故发生在掘进工作面，而掘进工作面较易发生瓦斯爆炸事故的主要原因之一是由于矿井局部通风系统可靠性低，无计划停风停电次数多，时间较长，或供风能力不足，造成瓦斯浓度超限；同时由于矿井局部通风安全管理人员水平低，责任心不强，误操作等原因造成设备温度上升或引起火花等事件，为瓦斯爆炸事故的发生创造了条件。
[0003]目前，现有掘进面局部通风设备均为现场控制，地面集控室人员无法获取设备状态，因而无法远程控制设备，为提高矿井安全生产，加强对掘进通风的监控，建设局扇自动化系统显得尤为必要。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种煤矿局扇自动化系统，结构简单，操作方便，实现对煤矿井下掘进局部通风系统的安全控制与监测，提高矿井安全生产，降低煤矿井下瓦斯爆炸事故的发生概率。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种煤矿局扇自动化系统，包括主控机和数据监控装置，主控机安装在井上，数据监控装置安装在井下，还包括与主控机连接的语音报警输出模块、不间断电源模块；所述的主控机通过环网传输平台依次与数据监控装置中的数据采集控制分站、局扇风机连接，所述的数据采集控制分站连接有数据检测装置，数据采集控制分站与馈电开关、风机开关相连。
[0006]数据检测装置包括电压采集模块、电流采集模块、风筒风量传感器、低浓度甲烷传感器和温度感应模块。
[0007]环网传输平台由一台安装在井上的千兆核心交换机和四台安装在井下的矿用隔爆兼本安型工业以太环网交换机组成，两种交换机间用光缆连接，井上的千兆核心交换机与主控机连接，井下的矿用隔爆兼本安型工业以太环网交换机与数据采集控制分站连接。
[0008]本实用新型通过主控机和数据采集控制分站实现对设备的远程控制、自动控制、就地控制等功能，在地面集控室由主控机显示各设备的运行状态、以及设备的各种运行参数，设备有故障进行信号显示，并伴有声光报警，当出现报警信号时，提醒值班人员及时处理，防止事情恶化，根据现场传感器反馈回来的信息，对井下风机进行控制，系统自动的做出相应的响应操作，实现远程控制时的安全、可靠，为煤矿数字化建设提供了可靠的技术手段，提高了矿井安全生产，降低了煤矿井下瓦斯爆炸事故的发生概率。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的结构框图；
[0010]图2是本实用新型的环网传输平台框图；
[0011]图3是本图1中温度感应模块的电路图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0013]如图1和图2所示，一种煤矿局扇自动化系统，包括主控机Al和数据监控装置，主控机Al安装在井上，数据监控装置安装在井下，还包括与主控机Al连接的语音报警输出模块A2、不间断电源模块A3 ;所述的主控机Al通过环网传输平台A4依次与数据监控装置中的数据采集控制分站A5、局扇风机All连接，所述的数据采集控制分站A5连接有数据检测装置，用于监视局扇风机的电压、电流、运行状态，用于监测环境的瓦斯浓度、温度，数据采集控制分站A5与馈电开关、风机开关相连。
[0014]优选的，数据检测装置包括电压采集模块A6、电流采集模块A7、风筒风量传感器AS、低浓度甲烷传感器A9和温度感应模块A10，电压采集模块A6用于监测现场设备电压，电流采集模块A7用于监视现场设备电流，风筒风量传感器AS用于监视风机开停和风筒是否破损，低浓度甲烷传感器A9用于监视现场环境中甲烷的浓度，温度感应模块AlO用于监视现场的温度和电机温度，其中，多种传感器的供电均由数据采集控制分站A5提供。
[0015]优选的，环网传输平台由一台安装在井上的千兆核心交换机和四台安装在井下的矿用隔爆兼本安型工业以太环网交换机组成，两种交换机间用光缆连接，井上的千兆核心交换机与主控机连接，井下的矿用隔爆兼本安型工业以太环网交换机与数据采集控制分站连接。
[0016]上述系统中各部分的具体功能如下:
[0017]主控机Al，负责对分站采集到的信息进行处理，将处理结果给予显示，以协助地面人员更好的判断现场情况，同时将人为的干预信号反馈给采集控制分站以进行相应的动作；
[0018]语音报警输出模块A2，将主控机软件处理后的报警信息进行发布；
[0019]不间断电源模块A3，为防止外部电源意外断电，持续给主控机供电用；
[0020]环网传输平台A4，负责井上、井下的信息传递；
[0021]数据采集控制分站A5，负责采集现场信号，进行初步分析，采取相应的应对措施，将地面操作人员的指令输出给各设备、并对设备进行控制，同时给多种传感器供电；
[0022]电压采集模块A6，对现场设备的电压进行监视，防止过压及欠压时设备因电压问题损坏；
[0023]电流采集模块A7，对现场设备的电流进行监视，根据电流情况判断设备是否正常工作；
[0024]风筒风量采集模块AS，对现场设备进行监视，并可判断风机是否供风正常；
[0025]低浓度甲烷采集模块A9，对现场甲烷浓度进行监视，超限时局扇风机自动停止；
[0026]温度感应模块A10，对现场的温度，电机温度进行监视，防止因高温引起的故障；
[0027]局扇风机All，受控设备，主要向掘进巷道供风。
[0028]每套系统一般由两台主控机Al、两个语音报警输出模块A2、一套不间断电源模块A3、一套环网传输平台A4、多套数据采集控制分站A5、多个电压采集模块A6、多个电流采集模块A7、多个风筒风量采集模块A8、多个低浓度甲烷采集模块A9、多个温度感应模块AlO及多个局扇风机All组成。其中，主控机Al、语音报警输出模块A2及不间断电源模块A3为普通民用设备，其余均为通过煤矿安标认证的矿用产品。该实用新型是基于以太网传输的，实现地面控制井下设备，并利用现场的传感器实时采集现场的环境情况，根据趋势，提前做出决策，现场传感器的供电由数据采集控制分站提供，一改传统的每台设备一个电源的弊端，大大节约了现场空间，远程集中控制的安全实现，更有利于发挥专家决策的优势，为煤矿安全生产、数字化矿山建设提供了科学依据和技术支撑。
[0029]如图2所示，环网传输平台A4由一台安装在井上的交换机和四台安装在井下的交换机组成，交换机间用光缆连接，井上的交换机与主控机Al连接，井下的交换机与数据采集控制分站A5连接。井上/下1000M矿井防爆工业以太环网为环网传输平台的建设提高了矿井信息的传输速率和信道利用率，另外，由于工业以太环网具有链路冗余功能，也使得数据传输的可靠性大为提高。
[0030]如图3所示，温度传感应模块的应用电路，采用硅二极管VDI和VD2作为温度传感器，Vl和VTl等构成恒流源电路，为VDl和VD2提供恒定的电流，V2为放大器，将与温度相应的VDl和VD2的电压变化放大到需要的电平，其中TA75458是双运算放大器，Vl和V2是它的两个运算单元；2SC1815是NPN型硅三极管。
[0031]工作过程:主控机Al主要负责处理数据采集分站传递过来的现场信号，并进行数据处理，反馈回数据采集控制分站A5，同时对于一些危险信息，用语音的方式通过语音报警输出模块A2进行提醒，告知地面职守人员，以便及时安排人员处理，恢复生产；主控机发出的信号命令利用环网平台进行传递，数据采集控制分站A5负责采集现场信息传递给主控机Al，并根据指令对现场设备进行控制，电压采集模块A6、电流采集模块A7、风筒风量采集模块AS、低浓度甲烷采集模块A9、温度感应模块AlO负责对现场环境进行检测，并将数据发送到数据采集控制分站A5，数据采集控制分站A5根据环境要求，对局扇风机All进行启动和停止操作；地面生产调度信息中心工程师可通过主控机Al对井下各局扇风机All进行控制，还可以实现对井下信息的实时监视，操作界面美观，操作方法简单。数据采集控制分站A5不仅负责井下信息的采集，还负责将地面的控制信号下达给各个电机的控制开关，实现局扇风机各参数、运行状态等的监视。
[0032]本系统还具有如下功能:
[0033]一、在线监测功能:1、主备风机开、停状态；2、通风风速；3、通风机风量；4、电机轴承温度；5、供电电压；6、电流；7、功率；8、环境温度；9、环境甲烷浓度。
[0034]二、报警功能:1、环境甲烷浓度超标、环境温度超标，系统自动声光报警，上位机给出报；2、警信号；3、风机停止运行自动报警；4、风机温度超标自动报警；5、电流、电压低于或高于限定范围时报警。
[0035]三、控制功能:1、就地开关手动控制局扇风机All的启动、停止；2、上位机远程控制风机的启停，对旋式风机电机的启停；3、电机温度超限时，自动报警，并提示工作人员采取适当措施；4、电流、电压超过限定范围时，自动报警并提示工作人员采取适当措施；5、风量不足时自动开启对旋式风机的备用电机，增加风量。
【权利要求】
1.一种煤矿局扇自动化系统，包括主控机(Al)和数据监控装置，主控机(Al)安装在井上，数据监控装置安装在井下，其特征在于，还包括与主控机(Al)连接的语音报警输出模块(A2)、不间断电源模块(A3);所述的主控机(Al)通过环网传输平台(A4)依次与数据监控装置中的数据采集控制分站(A5)、局扇风机(All)连接，所述的数据采集控制分站(A5)连接有数据检测装置，数据采集控制分站(A5)与馈电开关、风机开关相连。
2.根据权利要求1所述的煤矿局扇自动化系统，其特征在于，数据检测装置包括电压采集模块(A6)、电流采集模块(A7)、风筒风量传感器(AS)、低浓度甲烷传感器(A9)和温度感应模块(AlO)。
3.根据权利要求1所述的煤矿局扇自动化系统，其特征在于，环网传输平台(A4)由一台安装在井上的千兆核心交换机和四台安装在井下的矿用隔爆兼本安型工业以太环网交换机组成，两种交换机间用光缆连接，井上的千兆核心交换机与主控机(Al)连接，井下的矿用隔爆兼本安型工业以太环网交换机与数据采集控制分站(A5 )连接。
【文档编号】E21F17/18GK204140130SQ201420530771
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】张永福, 王鹏, 高亚超, 胡云涛 申请人:徐州中矿大华洋通信设备有限公司