矿井智能通风 Intelligent ventilation in mines 在新基建浪潮的推动下,以矿业为代表的传统产业积极寻求数字化转型和智能化升级的发展之路。矿井智能通风是矿山智能化建设的基石,也是推动我国矿山工业转型升级和实现高质量发展的核心技术之一。 2022年,应急管理部、国家矿山安全监察局发布的《“十四五”矿山安全生产规划》中明确指出要加强矿山自动化智能化建设。其中包括了“推动新建、改扩建矿井及大型煤矿、灾害严重煤矿实现智能化开采”、“深入推进非煤矿山机械化、自动化和信息化建设,逐步推进非煤矿山智能化建设”等内容。 据有关数据统计,截至2022年底,全国已建成智能化煤矿572处。作为矿井生产环节过程中最基本的环节,矿井通风在确保煤矿和非煤矿(铁矿、磷矿、金矿等)安全生产、提高矿井生产效率以及增强抗灾能力等方面发挥着重要作用。 ▲矿井智能通风系统整体架构 为了满足矿山智能化建设的需求,邻盛运用物联网、人工智能、大数据和自动化技术,实现对矿井通风过程的智能化监测、诊断和控制,包括通风环境监测感知、通风隐患自动判识、通风安全动态预测、通风调控智能决策和通风设备协同自动控制、通风动力远程控制及故障诊断等功能,有效提高了矿井安全性和运行效率。 邻盛物联网平台支撑 ● 支持各类设备的稳定接入、全面兼容以及最大化利旧,实时获取设备运行数据。 ● 支持实时分析设备功耗、基本运行参数等数据,准确识别设备当前工况,及时发现设备故障和异常情况。 ● 支持设置告警规则,基于实时监控数据,根据实际业务需要自定义告警触发条件,及时发送预警/告警通知。 ● 支持接入视频监控设备,利用流媒体服务器实现视频流解码服务,为业务模块提供视频播放、视频联动功能。 精准监测预警 Accurate monitoring and warning 01 环境监测 通过物联网平台连接矿井设备(包括风机、风窗、风门、传感器、摄像头等),实现智能通风参数(包括风速、风量、温度、风压、瓦斯体积分数、一氧化碳浓度、其他有害气体浓度等)实时精准监测,通过建立通风状态预警分析模型,为矿井智能通风系统的安全可靠运行提供基础保障。 02 智能预警 根据传感器数据和预设告警阈值实时分析,一旦检测到异常情况(如气体浓度超过安全标准数值),及时预警和报警,实现对风量、风速、有毒有害气体的自动监测报警,支持对报警原因和系统故障原因进行查询。 03 告警统计 对设备异常掉线、设备监测告警、告警处理等情况进行统计,从告警类型、告警趋势、告警状态等多维度分析告警数据。 通风网络实时解算 Real time solution 通风网络实时解算通过实时监测风机的运行频率,实现通风机远程一键式启停,一键式不停风倒机,故障自动倒机功能,从而对矿井通风进行科学管理和调整。 01 通风网络模型 根据矿井的几何结构、气流阻力特性等,建立通风网络模型,对通风巷道参数及通风构筑物配置参数进行管理,动态修改通风网络的节点和线段。 02 动态通风解算 根据井下风网各分支的风阻和主通风机的特性,解算整体网络的通风情况,估算各分支的风量和风向信息,为系统的智能通风决策和灾变应对做支撑。 03 动态按需供风 结合监测监控数据、人员定位数据、作业排班数据等参数,在井下通风网络实时解算的基础上,通过智能算法确定最优的风门和风窗开闭位置,自动调整风机主扇和辅扇的运行频率、风门和风窗的开闭角度、送风量和风阻的大小等,从而实现所需风量的最优化分配。 基于分风计算模型编排,模拟专业人员进行专业指导,以模型解算风量、需风量及实际监测送风量为依据,根据作业情况动态调整设备工况,满足正常时期和灾变时期各用风地点按时按需供风。 04 通风可视化 通过建立可编辑的矿井三维通风系统模型,实现井巷、风机、设备设施数字空间的三维模型建设,快速生成三维通风立体图、二维通风网络图、二/三维风流图。 故障诊断与智能决策 Diagnosis and Decision Making 利用矿井通风系统监测数据及矿井通风可视化仿真,对通风动力、通风网络、通风设施等方面的故障原因进行诊断分析,以便采取相应的维护措施,如优化布置传感器位置等。 建立矿井通风系统故障检测与诊断模型,将实时采集到的数据输入到故障诊断模型中,进行实时故障诊断,模型根据输入的数据特征,判断系统是否存在故障,并确定具体故障类型和位置,基于故障诊断结果和专家知识,进行智能决策和修复策略的制定。 01 通风模拟 在进行井下巷道掘进贯通作业或制定通风系统改造优化方案之前,提前模拟矿井内空气流动、温湿度变化、有害气体扩散、火灾爆炸等情况,预测现有通风系统变动后的风网状态,并分析计算出最佳通风方案,从而为管理人员提供决策指导。 02 灾变模拟 根据传感器实时监测结果和人工报告信息等,推断井下可能发生的灾变类型(火灾、爆炸或有毒有害气体泄露)以及灾变位置、影响区域。支持设置虚拟起火点,模拟灾变情况的风流调整过程,预演未来一定时间内污染物的浓度及扩散范围,并进行井下火灾应急救援演练。 03 预案管理 支持爆破模式、灾变模式、手动模式、正常作业模式等预案切换,提供预案新增及编排模式,快速调整控制矿井的设备设施,以便管理方案的储存及应用。 04 智能应对 根据灾变位置/类型和影响区域、人员分布、风速流向等信息,智能调用应对方案,提出应急处理措施(报警推送,风门风窗开闭,推荐逃生路线等),帮助指挥人员进行决策。 应用价值 Application value (1)根据人员分布、作业排班等信息,自动调整风机运行工况、风门/风窗开合角度等,实现按需通风,节能降耗。 (2)基于开采计划,提前模拟巷道通风解算数据预演,避免不必要的通风设施和通风巷道建设,节约了矿建工程成本。 (3)基于实时环境数据、设备运行工况、实际需风量进行设备自动化控制,降低了人工成本,减轻了人员的劳动强度和风险。 (4)实现故障智能诊断、实时监测预警,有效减少通风安全事故的发生,减少因通风异常而停工停产导致的损失,保证矿井生产安全有序进行。