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【摘 要】 煤矿通风系统能够避免煤矿在生产过程中出现的安全事故。将自动化控制技术引入到通风系统中，不仅能够提高生产的安全系统，而且还降低了企业的投资成本，有效的提高了生产效益和安全效益。文中介绍了自动化控制系统的整体设计，探讨了在煤矿通风系统中的应用。
【关键词】 自动化控制技术；煤矿通风系统；应用；安全
一、自动化控制系统的整体设计
1、自动化控制系统工作原理。自动化控制系统采用分散检测、整体控制的方式，在煤矿的生产过程中设置若干监控分站，能够动态的检测煤矿的风量、温度以及有毒气体的含量，然后将检测的数据通过通信电缆传输到煤矿通风主站上，各监测分站的信息也汇集到主站进行集中管理，最后通过计算公式来针对低功耗设计来控制处理器进入睡眠模式，节省能耗；LCD显示模块采用JDL12232F模块，数据处理模块与通信模块间的硬件接口要求高精度、性能稳定，要采取抗干扰措施确保高频信号的传输；固定节点用于探测移动节点并向CAN总线发送信息，其中CAN总线通信方式灵活，以多为主要方式工作它采用非破坏性总线仲裁技术，在总线上的节点信息分成不同的优先级，实现点对点、一点对多点及全局广播服务，通信介质采用双绞线、同轴电缆或光纤。它采用短占结构降低了数据出错率，具有自动关闭输出的功能，具有较强的抗干扰能力；硬件设计包括无线通信模块和CAN总线通信模块。
2、通风系统主要包括2种调节风量的方法。一种是通过调节百叶窗和风门的角度实现对风量的控制调节，在频率发送器上将信号传递给地面控制室，经处理后将根据需求发出相应的指令，就能够使风门或者叶片转动；另一种是改变电动机的频率来实现对通风量的控制。电动机采用了变频装置，可以对通风机的转速进行调控。除此之外，在煤矿井下的局部通风机的自动化控制系统中采用定时控制，安装了爆破冲击波开关，引爆后就能够实现通风。在国外的通风系统中可以根据井下的温度变化情况以及气体浓度，由设置的检测元件来实现对局部通风机的运转调控。
3、中央控制系统。中央控制系统主要通过微型计算机来实现系统的功能，由于微型计算机的接口多，而且扩散能力强，能够完成系统所分配的任务。在对自动化进行控制时，精度高、速度快，满足了通风自动化系统的所有需求。中央控制系统的主要任务就是将监控站所采集的数据信息进行处理，并制定出相应的通风方案，根据实际需求对通风量进行调控，同时，中央控制系统还能够实现报警的功能，具体包括以下几个方面：①发出指令传递给监控站，实现对通风系统的动态监控。②对各监控站的反馈信息进行处理并修改。③根据系统的需求制定通风控制方案，并转换为控制指令使执行机构动作。④监控设备在运行中出现异常，能够及时的报警并启动相应的处理程序。
二、自动化控制通风系统计算机优化方案
2.1通风性能计算。通风系统中最重要的就是对通风量的控制，其性能曲线表明通风机的全压、功率以及风机流量之间的变化关系，在煤矿的生产中根据不同的生产状况选择不同的通风机，常用的通风性能曲线有两种，一种是通风机生产时自带的数据；另一种是根据实际运行中测得的实验数据，这两种数据都是通过试验产生的，没有理论的表达方式。对风量进行计算时，还要考虑通风机自身的特性，把自身的特征曲线分析表达式引入到网络的结算中。在计算通风性能时，要将联合机之间的影响和外界因素带来的风机工作不稳定的因素考虑进去，所以常采用二段曲线拟合法来对风机的性能进行模拟。通风系统在实际的运行中所产生数据转化为相应的曲线，接近于二次抛物线，由于通风机工作的特殊状况和环境，在使用拉格朗日插值法拟合时，还要对风机曲线的二段曲线拟合，实现对风机性能的整体测评。其方程表达式为
上式中ⅰ代表通风机的数量，代表通风机的数量，Q1是曲线上第1个点的风量，H1是曲线第1个点的风压，要想正确的拟定通风机性能的方程，就要合理的规划处工作段的区间。
2.2通风系统的优化控制。在煤矿通风系统中经常会出现短暂停风的现象，所以利用自动化控制系统能够有效的解决这个问题。首先在每一个风道上安装一个百叶窗式的空风门，这样就可以保证在倒机的过程中不会对井下的风量产生影响。如图2所示：
图2 优化后的煤矿通风系统结构
将优化后的煤矿通风系统与PLC自动控制系统相结合，PLC对外界的因素的敏感度不是很高，历以具有较好的适应性。在各种干扰、辐射甚至瞬间断电的情况下都能继续工作，所以能够适用于条件非常差的工作环境。在PLC的功能实现上包括逻辑运算、计时、顺序等，其中还包括对数字和模拟量的输入和输出，还能够实现自检、纪录等功能。这种强有力的设备可以再一条生产线上实现一台生产机械，同时操控这个生产过程。从上图可以看出，在倒机的过程中能够保证井下风量的稳定，应用了PLC自动控制软件，保证了系统的安全可靠运行，提升了煤矿的生产效率。
三、自动化控制系统实现的功能和应用
在煤礦生产中自动化控制系统有着广泛的应用价值，主要表现在以下几个方面：
（1）实时的监测数据，进行数据表的查询与打印
系统将传感器采集到的数据，主要包括通风机的运行状况、风压以及有毒气体排放等参数进行动态的监测，然后根据系统设定的参数值相比较，为操作人员提供准确的数据参考依据。为了方便操作人员更加直观的看到通风系统的工作状况，自动化控制的系统设置了数据报表的功能，在数据的传输中，能够将实时的数据与历史数据按照规定的报表模式打印出来。数据报表中有多种报表的方式可供选择，根据工作人员的需求选择报表的方式
（2）绘制趋势曲线
根据传感器采集到的数据，可以通过图形的方式表示出来，通过图形可以看到各模拟量的变化情况，在图形上可以描绘出实时曲线和历史曲线。实时曲线就是指传感器在一段时间内采集到的数据，整合出来的图形曲线；历史曲线就是指对一段时间内的数据的统计、汇总。通过曲线能够直接展现出通风系统的内部结构和其他器件的工作状况，使工作人员圾时的了解风系统的运行情况，保证了系统的正常运行。
（3）故障的诊断和排除
当通风系统在运行中出现故障时，自动化控制系统就会启动备用的风机，或者增大其他风机的通风量，确保煤矿的安全生产。实质过程就是在系统发出指令后，关闭故障机器的电源，启动备用风机或者提升其他风机的通风量，然后对故障进行相应的处理，当处理完毕后再对通风机系统的参数进行检查，当检查没有问题后启动设备，如果启动不成功，就要将所有的参数数据全部记录下来，整体分析制定解决方案。
四、结语
煤炭通风系统在整个煤炭生产和管理过程中，占据着重要的地位。通风系统对保障煤炭安全生产和矿井工人的人身安全及健康状况都具有重要的意义。降低了煤炭生产事故的发生概率，尽可能地降低经济损失，带来了很大的社会效益和经济效益。煤矿通风系统中对自动化控制技术的应用，有效地提高了煤炭通风系统的通风质量，便于对通风状况进行整体把握和调度，实现了煤炭通风系统的智能化监控与管理。自动化控制技术操作起来也简单便捷，成为通风系统技术应用中的核心内容，使煤炭通风系统不断得趋于完善。
参考文献：
[1]孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2012.
[2]赵梓成，谢贤平.矿井通风理论与技术进展评述[J].云南冶金，20132（3）：23—31.
【关键词】 自动化控制技术；煤矿通风系统；应用；安全
一、自动化控制系统的整体设计
1、自动化控制系统工作原理。自动化控制系统采用分散检测、整体控制的方式，在煤矿的生产过程中设置若干监控分站，能够动态的检测煤矿的风量、温度以及有毒气体的含量，然后将检测的数据通过通信电缆传输到煤矿通风主站上，各监测分站的信息也汇集到主站进行集中管理，最后通过计算公式来针对低功耗设计来控制处理器进入睡眠模式，节省能耗；LCD显示模块采用JDL12232F模块，数据处理模块与通信模块间的硬件接口要求高精度、性能稳定，要采取抗干扰措施确保高频信号的传输；固定节点用于探测移动节点并向CAN总线发送信息，其中CAN总线通信方式灵活，以多为主要方式工作它采用非破坏性总线仲裁技术，在总线上的节点信息分成不同的优先级，实现点对点、一点对多点及全局广播服务，通信介质采用双绞线、同轴电缆或光纤。它采用短占结构降低了数据出错率，具有自动关闭输出的功能，具有较强的抗干扰能力；硬件设计包括无线通信模块和CAN总线通信模块。
2、通风系统主要包括2种调节风量的方法。一种是通过调节百叶窗和风门的角度实现对风量的控制调节，在频率发送器上将信号传递给地面控制室，经处理后将根据需求发出相应的指令，就能够使风门或者叶片转动；另一种是改变电动机的频率来实现对通风量的控制。电动机采用了变频装置，可以对通风机的转速进行调控。除此之外，在煤矿井下的局部通风机的自动化控制系统中采用定时控制，安装了爆破冲击波开关，引爆后就能够实现通风。在国外的通风系统中可以根据井下的温度变化情况以及气体浓度，由设置的检测元件来实现对局部通风机的运转调控。
3、中央控制系统。中央控制系统主要通过微型计算机来实现系统的功能，由于微型计算机的接口多，而且扩散能力强，能够完成系统所分配的任务。在对自动化进行控制时，精度高、速度快，满足了通风自动化系统的所有需求。中央控制系统的主要任务就是将监控站所采集的数据信息进行处理，并制定出相应的通风方案，根据实际需求对通风量进行调控，同时，中央控制系统还能够实现报警的功能，具体包括以下几个方面：①发出指令传递给监控站，实现对通风系统的动态监控。②对各监控站的反馈信息进行处理并修改。③根据系统的需求制定通风控制方案，并转换为控制指令使执行机构动作。④监控设备在运行中出现异常，能够及时的报警并启动相应的处理程序。
二、自动化控制通风系统计算机优化方案
2.1通风性能计算。通风系统中最重要的就是对通风量的控制，其性能曲线表明通风机的全压、功率以及风机流量之间的变化关系，在煤矿的生产中根据不同的生产状况选择不同的通风机，常用的通风性能曲线有两种，一种是通风机生产时自带的数据；另一种是根据实际运行中测得的实验数据，这两种数据都是通过试验产生的，没有理论的表达方式。对风量进行计算时，还要考虑通风机自身的特性，把自身的特征曲线分析表达式引入到网络的结算中。在计算通风性能时，要将联合机之间的影响和外界因素带来的风机工作不稳定的因素考虑进去，所以常采用二段曲线拟合法来对风机的性能进行模拟。通风系统在实际的运行中所产生数据转化为相应的曲线，接近于二次抛物线，由于通风机工作的特殊状况和环境，在使用拉格朗日插值法拟合时，还要对风机曲线的二段曲线拟合，实现对风机性能的整体测评。其方程表达式为
上式中ⅰ代表通风机的数量，代表通风机的数量，Q1是曲线上第1个点的风量，H1是曲线第1个点的风压，要想正确的拟定通风机性能的方程，就要合理的规划处工作段的区间。
2.2通风系统的优化控制。在煤矿通风系统中经常会出现短暂停风的现象，所以利用自动化控制系统能够有效的解决这个问题。首先在每一个风道上安装一个百叶窗式的空风门，这样就可以保证在倒机的过程中不会对井下的风量产生影响。如图2所示：
图2 优化后的煤矿通风系统结构
将优化后的煤矿通风系统与PLC自动控制系统相结合，PLC对外界的因素的敏感度不是很高，历以具有较好的适应性。在各种干扰、辐射甚至瞬间断电的情况下都能继续工作，所以能够适用于条件非常差的工作环境。在PLC的功能实现上包括逻辑运算、计时、顺序等，其中还包括对数字和模拟量的输入和输出，还能够实现自检、纪录等功能。这种强有力的设备可以再一条生产线上实现一台生产机械，同时操控这个生产过程。从上图可以看出，在倒机的过程中能够保证井下风量的稳定，应用了PLC自动控制软件，保证了系统的安全可靠运行，提升了煤矿的生产效率。
三、自动化控制系统实现的功能和应用
在煤礦生产中自动化控制系统有着广泛的应用价值，主要表现在以下几个方面：
（1）实时的监测数据，进行数据表的查询与打印
系统将传感器采集到的数据，主要包括通风机的运行状况、风压以及有毒气体排放等参数进行动态的监测，然后根据系统设定的参数值相比较，为操作人员提供准确的数据参考依据。为了方便操作人员更加直观的看到通风系统的工作状况，自动化控制的系统设置了数据报表的功能，在数据的传输中，能够将实时的数据与历史数据按照规定的报表模式打印出来。数据报表中有多种报表的方式可供选择，根据工作人员的需求选择报表的方式
（2）绘制趋势曲线
根据传感器采集到的数据，可以通过图形的方式表示出来，通过图形可以看到各模拟量的变化情况，在图形上可以描绘出实时曲线和历史曲线。实时曲线就是指传感器在一段时间内采集到的数据，整合出来的图形曲线；历史曲线就是指对一段时间内的数据的统计、汇总。通过曲线能够直接展现出通风系统的内部结构和其他器件的工作状况，使工作人员圾时的了解风系统的运行情况，保证了系统的正常运行。
（3）故障的诊断和排除
当通风系统在运行中出现故障时，自动化控制系统就会启动备用的风机，或者增大其他风机的通风量，确保煤矿的安全生产。实质过程就是在系统发出指令后，关闭故障机器的电源，启动备用风机或者提升其他风机的通风量，然后对故障进行相应的处理，当处理完毕后再对通风机系统的参数进行检查，当检查没有问题后启动设备，如果启动不成功，就要将所有的参数数据全部记录下来，整体分析制定解决方案。
四、结语
煤炭通风系统在整个煤炭生产和管理过程中，占据着重要的地位。通风系统对保障煤炭安全生产和矿井工人的人身安全及健康状况都具有重要的意义。降低了煤炭生产事故的发生概率，尽可能地降低经济损失，带来了很大的社会效益和经济效益。煤矿通风系统中对自动化控制技术的应用，有效地提高了煤炭通风系统的通风质量，便于对通风状况进行整体把握和调度，实现了煤炭通风系统的智能化监控与管理。自动化控制技术操作起来也简单便捷，成为通风系统技术应用中的核心内容，使煤炭通风系统不断得趋于完善。
参考文献：
[1]孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2012.
[2]赵梓成，谢贤平.矿井通风理论与技术进展评述[J].云南冶金，20132（3）：23—31.