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金属非金属地下矿山智能通风技术开发

金属非金属地下矿山智能通风技术开发

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作者：郑二强中钢集团武汉安全环保研究院

学位级别：硕士

在我国矿山安全研究领域,矿井通风智能化的研究较为薄弱。实现矿井通风智能化是建设智慧矿山的重要一环。矿井智能通风是将通风参数实时采集处理技术、远程控制技术与矿井通风系统深度融合,通过智能调控实现按需通风,实现通风系统的自... 详细信息

在我国矿山安全研究领域,矿井通风智能化的研究较为薄弱。实现矿井通风智能化是建设智慧矿山的重要一环。矿井智能通风是将通风参数实时采集处理技术、远程控制技术与矿井通风系统深度融合,通过智能调控实现按需通风,实现通风系统的自动化管理和灾变情况下的智能应对。实现智能通风的主要流程为矿井通风参数的实时采集、信息全面高效可靠的传输、通风状态智能分析与决策、通风构筑物智能调节。本文通过分析国内外矿井通风智能化软件和技术的发展现状,总结目前矿井通风智能化的一些关键问题。针对矿井通风网络解算软件的发展现状,提出了矿井智能通风软件的功能需求,主要功能包括矿井通风系统三维可视化建模、矿井通风参数实时监测预警、矿井通风网络实时解算、矿井通风系统智能调节、矿井灾变情况智能应对等。在软件开发过程中,首先设计了软件的总体架构,将总体架构分为业务架构、应用架构、数据架构、技术架构,并根据总体架构的设计,分别进行了业务功能设计、软件功能设计、技术方案设计、系统网络设计,最终完成软件的设计和开发工作。本文对矿井智能通风需要的关键技术进行了分析和研究。第一,井下通信系统研究,针对井下通信系统布设难度大、维护成本高,设计了电力线载波通信,通信用到的设备包括矿用电力网通信收发器、矿用电力网通信中继器、矿用电力网通信数据采集仪,并在中钢安环院模拟巷道实验,验证了电力线载波通信的可行性。以大冶铁矿为工程背景,设计了基于大冶铁矿的光纤--电力线联合传输方案。第二,井下的人员定位系统研究,首先分析了目前井下人员定位系统的作用和现状,目前井下最常用的是基于RFID的人员定位系统,然后分析了RFID和WIFI的定位原理,基于利旧原则,在未布设RFID人员定位系统的区域设置电力网Wi Fi接入点,通过智能手机连接电力网Wi Fi,实时定位人员的区域位置,设计基于RFID和WIFI的人员定位系统。第三,矿井通风参数的监测研究,对风速传感器在矿井巷道断面的安装位置进行了验证,通过分析前人的成果,在中钢安环院模拟巷道进行实验验证,确定风速传感器在断面中的安装位置,以确保测量的点风速值更接近整个断面的平均风速值,然后对各类传感器如何接入矿井通风智能管理系统进行了设计,最后以大冶铁矿西区深部通风系统为工程背景,对各类传感器的具体布设进行了设计。第四,设备报警研究,研究了设备报警的具体流程,建立了设备报警的指标体系以及设备采集数据的预处理方法。第五,井下通风动力与通风构筑物的研究,设计了井下智能风门及风窗的样式、安装方法、远程接入设计、远程监测、远程控制等,并在中钢安环院模拟巷道对风门、风机的实时监测和远程控制做了实验模拟,能够很好的实现通风构筑物的实时监控和远程调节。第六,矿井通风智能调节研究,设计了针对不同作业时期的便捷、高效的风量调节方法,并且在软件中预留接口,可以根据矿井实际情况修改。

关键词：井下通信系统井下人员定位系统通风动力与通风构筑物智能调控矿井通风智能通风调节研究智能通风软件开发

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