本发明涉及地下矿山通风装备技术领域，尤其是涉及一种用于矿井巷道的智能控制风窗系统。
背景技术：
传统的金属、非金属矿山井下风量调节风窗通常需要作业人员在检查到巷道风量不满足安全要求之后，手动调整风窗的张开度来调节分配的风量，每次调配风量时，都需要多次反复调节风窗、测试风速，才能满足要求。手动调整井下巷道风窗的工作费时费力，且往往存在较大的误差，风量调配常常达不到预期效果，另外，手动调整井下巷道风窗还具有一定危险性。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于矿井巷道的智能控制风窗系统，所述用于矿井巷道的智能控制风窗系统可实现风窗的自动调节，节省人力，提高风窗调节过程的安全性，且风量调节合理，能够达到巷道风量按需分配。
根据本发明实施例的用于矿井巷道的智能控制风窗系统，包括：风窗，所述风窗包括框架和风板组件，所述框架形成中空结构，风板组件设于所述框架内且与所述框架枢接以打开或关闭所述框架的中空部；电动驱动机构，所述电动驱动机构与所述风板组件相连以驱动所述风板组件转动；风量传感器，所述风量传感器适于设于所述巷道内以监测所述巷道内的风量；角位移传感器，所述角位移传感器设于所述风板组件上以监测所述风板组件的转动角度；电控装置，所述电动驱动机构、所述风量传感器和所述角位移传感器均与所述电控装置相连。
根据本发明实施例的用于矿井巷道的智能控制风窗系统，可实现风窗的自动调节，节省人力，提高风窗调节过程的安全性，且风量调节合理，能够达到巷道风量按需分配。
另外，根据本发明实施例的用于矿井巷道的智能控制风窗系统，还可以具有如下附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述风板组件包括：沿上下方向依次设置的多个风板，每个风板的两端分别与所述框架的相对的两个侧壁枢接；连杆组件，多个所述风板均与所述连杆组件相连以使多个所述风板相互联动，所述电动驱动机构与所述连杆组件相连。
根据本发明的一个实施例，所述连杆组件包括：沿上下方向延伸的连杆，所述电动驱动机构与所述连杆相连以驱动所述连杆活动；多个曲柄，多个所述曲柄沿上下方向依次设置，多个所述曲柄的一端与多个所述风板一一对应固定连接，多个所述曲柄的另一端均与所述连杆铰接。
根据本发明的一个实施例，所述风板上设有密封件，以在所述风板组件处于关闭状态时密封相邻两个所述风板之间的配合间隙。
根据本发明的一个实施例，所述电动驱动机构为电动开窗器，所述电动开窗器包括与所述框架铰接的主体部和可伸缩地嵌设于所述主体部内的伸缩杆，所述伸缩杆与所述风板组件铰接。
根据本发明的一个实施例，所述风窗设有用于手动驱动所述风板组件转动的手柄。
根据本发明的一个实施例，所述电控装置设有调节装置以调节所述风板组件的转动角度。
根据本发明的一个实施例，还包括远程控制系统，所述远程控制系统与所述电控装置通信。
根据本发明的一个实施例，所述电控装置通过以太网通信模块与所述远程控制系统通信。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的用于矿井巷道的智能控制风窗系统的风窗的主视图；
图2是图1中a处的放大图；
图3是根据本发明实施例的用于矿井巷道的智能控制风窗系统的侧视图；
图4是图3中b处的放大图。
附图标记：
风窗1；框架11；轴承111；
风板组件12；风板121；风板本体1211；风板转轴1212；
连杆组件122；连杆1221；曲柄1222；
电动驱动机构2；主体部21；伸缩杆22；连接支座23；传动件24；
手柄3；角位移传感器4。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
随着矿山开采强度的加大和开采深度的增加，井下工作环境持续恶化，其中由于风量分配不合理等原因引起的通风能耗成本急剧增加，通常占到整个矿井能耗的30～50％。调节风窗对于改变风井通往巷道的风量以及防止风流损失具有重要意义。
相关技术中的金属、非金属矿山井下调节风窗只具备全开全关功能或者是通过手动增减木板条方式调节巷道通风量，风窗调节过程为被动式人工手动调节，具体地，只有当作业人员在检查到巷道风量不满足安全要求之后，才会到现场手动调整风窗的张开度来调节分配的风量，每次调配风量时，都需要多次反复调节风窗、测试风速，才能满足要求。手动调整井下各巷道风窗的工作费时费力，也不能实现实时监测调控，很难达到对井下各巷道风量及时有效的进行管理，在特殊环境下也具有一定危险性，调节过程常常达不到预期效果。
随着矿山管理水平的精细化发展和绿色节能矿山建设的要求，多巷道内的风速、风压都需要进行合理管控以达到降低能源的消耗、改善井下工人作业环境的目的。
为此，本申请提出一种用于矿井巷道的智能控制风窗系统，所述用于矿井巷道的智能控制风窗系统，对巷道风量的调节过程可以实现完全无须人工操作，巷道风量的监测由之前的人工非实时监测转变为实时自动在线监控，并根据监测到的巷道的实际风量，自动调节风窗的开闭状态，实现地下金属、非金属矿山巷道风量的按需分配，降低矿山能耗。
下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的用于矿井巷道的智能控制风窗系统，该风窗系统适用于金属、非金属地下矿山通风系统，用于井下巷道与风口间风量调节。
如图1-图4所示，根据本发明实施例的用于矿井巷道的智能控制风窗系统包括：风窗1、电动驱动机构2、风量传感器(图未示出)、角位移传感器4和电控装置(图未示出)。
风窗1包括框架11和风板组件12，框架11形成中空结构，框架11的中空部形成巷道的通风口，风板组件12设于框架11内且与框架11枢接以打开或关闭框架11的中空部，即风板组件12通过转动实现通风口的打开和关闭。
电动驱动机构2与风板组件12相连以驱动风板组件12转动，风量传感器适于设于巷道内以实时监测巷道内的风量，角位移传感器4设于风板组件12上以监测风板组件12的转动角度，可以理解地，通过监测风板组件12的转动角度即可获得风窗的开度。
电动驱动机构2、风量传感器和角位移传感器4均与电控装置相连，即电动驱动机构2与电控装置相连，风量传感器与电控装置相连，角位移传感器4与电控装置相连。由此可以实现巷道风量的实时自动监测和风窗1的自动调节。
具体地，风量传感器对巷道内的风量进行实时监测，并将监测到的风量信号反馈至电控装置，电控装置根据接收到的风量信号来控制电动驱动机构2运动以调节风板组件12的转动角度，具体地，当电控装置通过风量传感器接收到的巷道内的风量满足实际所需时，说明此时风板组件12的打开角度满足实际所需，此时不需要改变风板组件12的转动角度(巷道的通风量保证不变)；当电控装置通过风量传感器接收到的巷道内的风量小于实际所需时，说明此时风板组件12的打开角度小于实际所需，此时电控装置控制电动驱动机构2驱动风板组件12转动以调大风板组件12的开度(巷道的通风量增大)，在电动驱动机构2驱动风板组件12转动的过程中，角位移传感器4对风板组件12的转动角度进行监测，并将监测到的转动角度反馈至电控装置，当电控装置接收到的风板组件12的转动角度满足实际所需时，电控装置控制电动驱动机构2停止对风板组件12的驱动，风板组件12保持在所需的转动角度位置；当电控装置通过风量传感器接收到的巷道内的风量大于实际所需时，说明此时风板组件12的打开角度大于实际所需，此时电控装置控制电动驱动机构2驱动风板组件12转动以调小风板组件12的开度甚至关闭风窗1(巷道的通风量减小或不通风)，同样地，在电动驱动机构2驱动风板组件12转动的过程中，角位移传感器4对风板组件12的转动角度进行监测，并将监测到的转动角度反馈至电控装置，当电控装置接收到的风板组件12的转动角度满足实际所需时，电控装置控制电动驱动机构2停止对风板组件12的驱动，风板组件12保持在所需的转动角度位置。
根据本发明实施例的用于矿井巷道的智能控制风窗系统，对巷道风量的调节过程可以实现完全无须人工操作，巷道风量的监测由之前的人工非实时监测转变为实时自动在线监控，并根据监测到的巷道的实际风量，自动调节风窗1的开闭状态，实现地下金属、非金属矿山巷道风量的按需分配，降低矿山能耗。即本申请的用于矿井巷道的智能控制风窗系统可实现风窗1的自动调节，节省人力，提高风窗1调节过程的安全性，且风量调节合理，能够达到巷道风量按需分配。
在本发明的一个实施例中，风量传感器包括多个，例如可以为两个、三个或更多个，多个风量传感器彼此间隔开地设于巷道内，每个风量传感器均与电控装置相连，电控装置可以根据多个风量传感器反馈的巷道风量的平均值来判断巷道内的风量是否满足实际所需，并根据该平均值来调节控制风板组件12的转动角度，由此巷道风量分配精度更高。
在本发明的一个实施例中，参照图1-图4中所示，风板组件12包括多个风板121和连杆组件122，多个风板121沿上下方向依次设置，每个风板121的两端分别与框架11的相对的两个侧壁(例如图1-图4中所示的左右两侧壁)枢接，多个风板121均与连杆组件122相连以使多个风板121相互联动，电动驱动机构2与连杆组件122相连。
进一步地，参照图1-图4中所示，连杆组件122包括连杆1221和多个曲柄1222，连杆1221沿上下方向延伸，电动驱动机构2与连杆1221相连以驱动连杆1221活动，多个曲柄1222沿上下方向依次设置，多个曲柄1222的一端与多个风板121一一对应固定连接，多个曲柄1222的另一端均与连杆1221铰接。由此通过电动驱动机构2驱动连杆1221活动进而带动多个风板121同步转动，以打开或关闭风窗1。
参照图2所示，风板121包括风板本体1211和设于风板本体1211两端的风板转轴1212，框架11上设有枢转孔，风板转轴1212可转动地设于枢转孔内，风板转轴1212和枢转孔之间可以设有轴承111，以减小风板转轴1212转动过程中所受到的摩擦力，转动过程顺畅，曲柄1222的一端与风板转轴1212固定相连，由此实现曲柄1222和风板121的固定连接。继续参照图2所示，曲柄1222和连杆1221均设于框架11的外侧，如曲柄1222和连杆1221均设于框架11的左侧壁的左侧，曲柄1222在外侧与风板转轴1212的自由端进行固定连接，连接方便，且连杆1221与曲柄1222不会与风板本体1211之间发生干涉。另外，上述的角位移传感器4可以设于其中一个风板121的风板转轴1212上，通过监测风板转轴1212的转动角度，进而获得风板121的转动角度，安装方便，当然并不限于此，角位移传感器4也可以设于其中一个风板121的风板本体1211上，通过监测风板本体1211的转动角度，进而获得风板121的转动角度。可选地，在风窗1处于关闭状态时，角位移传感器4处于归零点。
在上述实施例中，电动驱动机构2与连杆1221相连，通过驱动连杆1221活动，进而带动多个风板121转动以打开或关闭风窗1，在另一些实施例中，电动驱动机构2还可以与其中一个风板121相连，通过驱动其中一个风板121转动，进而带动连杆组件122运动，通过连杆组件122带动其余的风板121作同步的转动。
可选地，电动驱动机构2为电动开窗器，优选地，电动驱动机构2为防爆电动开窗器。参照图3-图4中所示，电动开窗器包括主体部21和伸缩杆22，主体部21与框架11铰接，伸缩杆22可伸缩地嵌设于主体部21内，伸缩杆22与连杆1221铰接，通过伸缩杆22的伸缩带动连杆1221活动，进而驱动风板121转动以打开或关闭风窗1。伸缩杆22的伸缩可以通过伺服电机或液压等来驱动。
参照图3-图4中所示，电动驱动机构2设于框架11的侧壁上，框架11上设有连接支座23，连接支座23与主体部21铰接连接，连杆1221与伸缩杆22之间通过传动件24相连，传动件24的一端与连杆1221铰接，传动件24的另一端与伸缩杆22铰接。由此使得电动驱动机构2和风板组件12之间的连接更加方便。
在本发明的一个实施例中，参照图3中所示，风窗1设有用于手动驱动风板组件12转动的手柄3，由此还可以实现风板组件12的手动调节，以在系统掉电时，通过手动驱动手柄3来控制风板组件12的转动，以打开或关闭风窗1。可选地，手柄3设于框架11的侧壁上，安装方便。
在本发明的一个实施例中，电控装置设有调节装置以调节风板组件12的转动角度，例如调节装置为两个控制按钮，其中一个控制按钮具有增大风板组件12转动角度的功能(即增大风窗1开度的功能)，另一个控制按钮具有调小风板组件12转动角度的功能(即调小风窗1开度的功能)，当按着控制按钮时，风板组件12转动以调节风窗1的通风量，当松开控制按钮时，风板组件12停止转动，由此可实现风窗1的半自动控制，风窗1的调节过程更加灵活。当然，调节装置并不限于上述的控制按钮，例如还可以为旋钮或者触屏等。
在本发明的一个实施例中，用于矿井巷道的智能控制风窗系统还包括远程控制系统，远程控制系统与电控装置通信，由此可以实现远程通信、在线监测、远程控制，数据统计和分析，利用远程控制系统结合巷道的实际风量的需求远程控制风窗1的开度，由此使得风窗1的调节过程更加灵活。远程控制管理平台设于调度室内，风量传感器和角位移传感器4分别监测巷道内的风量和风板组件12的转动角度，并将监测到的风量以及风板组件12的转动角度信息传输到调度室内的远程控制管理平台，从而实现远程在线监测及远程控制。
进一步地，电控装置通过以太网通信模块与远程控制系统通信，电控装置具有以太网通信模块，由此可以方便接入井下工业环网与调度室内的远程控制系统连接。以太网通信模块提供通信接口，通信协议满足矿上调度系统要求，可方便接入现有的调度管理平台。另外，远程控制系统和电控装置之间还可以独立构成监控系统，具有独立的管理软件系统。
电控装置具有多重保护功能，例如限位保护、断电手动开启、故障报警功能等，若发生故障及时通过通信传输到管理系统，通知管理人员进行维护。由此提高风窗系统的稳定性和可靠性。
在本发明的一个实施例中，风板121上设有密封件(图未示出)，以在风板组件12处于关闭状态时密封相邻两个风板121之间的配合间隙，由此避免风窗1在关闭状态时，通过风板121之间的配合间隙漏风，风窗1的密封性好。优选地，密封件形成为沿风板121的长度方向延伸的长条状结构，每个风板121的上下两侧均分别设有密封件，在风板组件12处于关闭状态时，密封件被挤压变形以将相邻两个风板121之间的间隙填充，由此使得风窗1的密封性更好。优选地，密封件为防火密封件(例如防火胶条)，密封件不仅具有密封功能，还具有防火功能，由此可以避免巷道内发生火灾，提高井下作业的安全性。
在本发明的一个实施例中，框架11上设有限位传感器，限位传感器与电控装置相连，以限制风板组件12的转动角度，防止风板组件12过度转动而损坏。具体地，当风板组件12触碰到限位传感器时，限位传感器向电控装置传输信号，电控装置在接收到限位传感器传输的信号时，控制电动驱动机构2停止工作，风板组件12不再继续转动。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。