專利名稱：通風機自適應智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煤礦通風機的電機智能調速系統(tǒng)，特別是ー種通風機自適應智能控制系統(tǒng)。
背景技術：
煤礦通風機是保障安全開采的關鍵設備，在煤礦災害中造成群死群傷事故的最主要災害是瓦斯爆炸，通風機是沖淡和排出井下瓦斯、保證井下工作人員有足夠數(shù)量且符合要求的空氣。目前煤礦的主通風機大多采用同步電機驅動，恒速運轉，研究的通風機調速控制也大多是從電氣角度進行的程序控制，也有ー些模糊控制的研究，但并沒用很好的結合礦井實際，不能投入實際應用。因此，目前通風機的運行一方面不能保證工作面瓦斯不超限，另ー方面恒速運轉也浪費電能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是要提供一種通風機自適應智能控制系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)通風機的運行一方面不能保證工作面瓦斯不超限，另ー方面恒速運轉浪費電能的問題。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的通風機自適應智能控制系統(tǒng)由礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元、信號傳輸網絡和電機控制單元等三部分組成，礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元與信號傳輸網絡的輸入端連接，信號傳輸網絡的輸出端與電機控制單元連接，電機控制単元的輸出端與通風機連接；
所述的礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元由瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌L速傳感器、ー氧化碳傳感器、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器組成；
所述的信號傳輸網絡可以有多種方式，包括無線傳輸、CAN總線傳輸和エ業(yè)以太網傳輸，也可以多種通信網絡結合的方式，完成有線和無線的傳輸；所述的信號傳輸網絡為CAN總線；或者所述的信號傳輸網絡為CAN總線和光纖エ業(yè)以太網構成，CAN總線的輸出端通過網關與エ業(yè)以太網連接；或者所述的信號傳輸網絡為無線通信網絡和光纖エ業(yè)以太網構成，無線通信的輸出端通過無線網關與エ業(yè)以太網連接；
所述的電機控制單元為調頻控制器。所述的礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元中的瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌L速傳感器、ー氧化碳傳感器、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器根據(jù)礦井環(huán)境監(jiān)測要求，各有若干個，分布在采掘工作面等重要場所，監(jiān)測礦井的環(huán)境參數(shù)。礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元中的瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器，是ー種能夠監(jiān)測瓦斯異常涌出動態(tài)變化的傳感器，通過該傳感器的信息，可以控制加大通風風流，防止瓦斯超限。通風機自適應智能控制系統(tǒng)是ー個閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)控制通風機電機轉速，調整通風風流，風流的改變會使礦井環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化，這種變化通過礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元和信號傳輸網絡反饋到通風機的電機控制単元，再根據(jù)預設的環(huán)境安全參數(shù)要求判斷是否需要繼續(xù)調整通風機通風參數(shù)，最終使礦井獲得ー個合理的風流。
有益效果，由于采用了上述方案，礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元將礦井瓦斯動態(tài)變化、瓦斯?jié)舛取L速、一氧化碳、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器提供的礦井環(huán)境信息通過通信網絡傳輸至通風機電機控制單元，電機控制單元根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)調整頻率，控制通風機電機的轉速，從而給礦井提供合理的通風參數(shù)，在保證煤礦安全的前提下，達到電機節(jié)能的效果。解決了傳統(tǒng)通風機的運行一方面不能保證工作面瓦斯不超限，另一方面恒速運轉浪費電能的問題，達到本發(fā)明的目的。優(yōu)點克服了傳統(tǒng)通風機的電動機恒轉速運行耗能大的問題，通風機能夠根據(jù)工作面瓦斯?jié)舛群蛣討B(tài)變化進行自適應控制，避免礦井瓦斯超限事故的發(fā)生，同時還可以根據(jù)礦井溫度、瓦斯?jié)舛茸兓?、瓦斯?jié)舛?、一氧化碳和氧氣的信息，控制風流，給礦井工作面提供安全舒適的工作環(huán)境。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
圖2是本發(fā)明第二實施例的系統(tǒng)框圖。圖3是本發(fā)明第三實施例的系統(tǒng)框圖。圖4是本發(fā)明第四實施例的系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式實施例I :通風機自適應智能控制系統(tǒng)由礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元、信號傳輸網絡和電機控制單元等三部分組成，礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元與信號傳輸網絡的輸入端連接，信號傳輸網絡的輸出端與電機控制單元連接，電機控制單元的輸出端與通風機連接；
所述的礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元包括有瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌L速傳感器、一氧化碳傳感器、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器；
所述的信號傳輸網絡可以有多種方式，包括無線傳輸、CAN總線傳輸和工業(yè)以太網傳輸，也可以多種通信網絡結合的方式，完成有線和無線的傳輸；所述的信號傳輸網絡為CAN總線；或者所述的信號傳輸網絡為CAN總線和光纖工業(yè)以太網構成，CAN總線的輸出端通過網關與工業(yè)以太網連接；或者所述的信號傳輸網絡為無線通信網絡和光纖工業(yè)以太網構成，無線通信的輸出端通過無線網關與工業(yè)以太網連接；
所述的電機控制單元為調頻控制器。礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元將礦井瓦斯動態(tài)變化、瓦斯?jié)舛取L速、一氧化碳、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器提供的礦井環(huán)境信息通過通信網絡傳輸至通風機電機控制單元，電機控制單元根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)調整電機的供電頻率，控制通風機電機的轉速。所述的瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器采用動態(tài)補償?shù)拇呋瘋鞲衅骰蚧诼暡ㄔ淼耐咚褂砍鰝鞲衅?；瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞑捎么呋瘋鞲衅骰蚣t外甲烷傳感器；風速傳感器采用熱線或超聲波原理的傳感器；一氧化碳傳感器采用紅外或電化學原理的傳感器；氧氣傳感器采用電化學原理的傳感器；環(huán)境溫度傳感器采用集成溫度傳感器。所述的CAN總線通信網絡采用PHILIPS公司的82C250芯片，無線通信網絡采用NRF401或無線通信模塊，光纖工業(yè)以太網為礦井現(xiàn)有的通信網絡，需要根據(jù)傳感器信號傳輸方式選擇接入網關，將傳感器的信號通過無線或有線方式接入光纖傳輸網，然后傳輸至地面的通風機電機控制器。所述的礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元中的瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風速傳感器、ー氧化碳傳感器、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器根據(jù)礦井環(huán)境監(jiān)測要求，各有若干個，分布在采掘工作面等重要場所，監(jiān)測礦井的環(huán)境參數(shù)。礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元中的瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器，是所有環(huán)境參數(shù)監(jiān)測傳感器中最重要的裝置，它能夠監(jiān)測瓦斯異常涌出動態(tài)變化的傳感器，通過該傳感器的信息，可以及時控制通風風流，防止瓦斯超限。信號傳輸網絡可以有多種方式，包括無線傳輸、CAN總線傳輸和エ業(yè)以太網傳輸，也可以多種通信網絡結合的方式，完成有線和無線的傳輸。 通風機自適應智能控制系統(tǒng)是ー個閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)控制通風機電機轉速，調整通風風流，風流的改變會使礦井環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化，這種變化通過礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元和信號傳輸網絡反饋到通風機的電機控制単元，再根據(jù)預設的環(huán)境安全參數(shù)要求判斷是否需要繼續(xù)調整通風機通風參數(shù)，最終使礦井獲得ー個合理的風流。所述的合理的風流，是ー個適合礦井正常生產所需要的風流，既能保證礦井正常生產，而又不浪費能源，節(jié)省了電能。所謂正常生產除了指礦エ獲得含有正常氧氣的新鮮空氣外，同時也避免工作面瓦斯涌出造成的超限事故。瓦斯超限按照安全規(guī)定要停產，人員撤離。下面結合附圖對本發(fā)明作進ー步描述
在圖I中，通風機自適應智能控制系統(tǒng)主要由礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元、信號傳輸網絡和電機控制単元等三部分組成，礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元主要由瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風速傳感器、ー氧化碳傳感器、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器組成；信號傳輸網絡由CAN總線、無線通信網絡或光纖エ業(yè)以太網組成；電機控制單元主要有調頻控制器組成。礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元將礦井瓦斯動態(tài)變化、瓦斯?jié)舛取L速、一氧化碳、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器提供的礦井環(huán)境信息通過通信網絡傳輸至通風機電機控制單元，電機控制単元根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)調整電機的供電頻率，控制通風機電機的轉速。實施例2 :在圖2中，通風機自適應智能控制系統(tǒng)中礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元中的瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風速傳感器、ー氧化碳傳感器、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器，通過CAN總線通信方式，直接將環(huán)境監(jiān)測信號傳輸至通風機電機控制器，通風機電機控制器輸出調頻供電給通風機電機，控制通風機的轉速，調整合理的通風參數(shù)。其他與實施例I同。實施例3，在圖3中，通風機自適應智能控制系統(tǒng)中礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元中的瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風速傳感器、ー氧化碳傳感器、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器，通過CAN總線通信方式，將環(huán)境監(jiān)測信號傳輸至網關，通過網關將監(jiān)測信號傳輸至エ業(yè)以太網，再通過エ業(yè)以太網將信號傳輸至通風機電機控制器，通風機電機控制器輸出調頻供電給通風機電機，控制通風機的轉速，調整合理的通風參數(shù)。其他與實施例I同。實施例4 :在圖4中，通風機自適應智能控制系統(tǒng)中礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元中的瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風速傳感器、ー氧化碳傳感器、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器，通過無線通信模塊，將環(huán)境監(jiān)測信號傳輸至無線基站，無線基站將信號傳輸至無線網關，通過無線網關將監(jiān)測信號傳輸至エ業(yè)以太網，再通過エ業(yè)以太網將信號傳輸至通風機電機控制器，通風機電機控制器輸出調頻供電給通風機電機，控制通風機的轉速，調整合理的通風參數(shù)。其他與 實施例I同。
權利要求
1.一種通風機自適應智能控制系統(tǒng)，其特征是通風機自適應智能控制系統(tǒng)由礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元、信號傳輸網絡和電機控制單元等三部分組成，礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元與信號傳輸網絡的輸入端連接，信號傳輸網絡的輸出端與電機控制單元連接，電機控制単元的輸出端與通風機連接； 所述的礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元由瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風速傳感器、ー氧化碳傳感器、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器組成； 所述的信號傳輸網絡可以有多種方式，包括無線傳輸、CAN總線傳輸和エ業(yè)以太網傳輸，也可以多種通信網絡結合的方式，完成有線和無線的傳輸；所述的信號傳輸網絡為CAN總線；或者所述的信號傳輸網絡為CAN總線和光纖エ業(yè)以太網構成，CAN總線的輸出端通過網關與エ業(yè)以太網連接；或者所述的信號傳輸網絡為無線通信網絡和光纖エ業(yè)以太網構成，無線通信的輸出端通過無線網關與エ業(yè)以太網連接； 所述的電機控制單元為調頻控制器。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種通風機自適應智能控制系統(tǒng)，其特征在于礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元中的瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風速傳感器、ー氧化碳傳感器、氧氣和環(huán)境溫度傳感器根據(jù)礦井環(huán)境監(jiān)測要求，各有若干個，分布在采掘工作面，監(jiān)測礦井的環(huán)境參數(shù)。
3.根據(jù)權利要求I所述的ー種通風機自適應智能控制系統(tǒng)，其特征在于礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元中的瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器，是ー種能夠監(jiān)測瓦斯異常涌出動態(tài)變化的傳感器，通過該傳感器的信息，可以控制加大通風風流，防止瓦斯超限。
4.一種通風機自適應智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述的通風機自適應智能控制系統(tǒng)是ー個閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)控制通風機電機轉速，調整通風風流，風流的改變會使礦井環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化，這種變化通過礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元和信號傳輸網絡反饋到通風機的電機控制単元，再根據(jù)預設的環(huán)境安全參數(shù)要求判斷是否需要繼續(xù)調整通風機通風參數(shù)，最終使礦井獲得ー個合理的風流。
全文摘要
一種通風機自適應智能控制系統(tǒng)，屬于煤礦通風機的電機智能調速系統(tǒng)。由礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元、信號傳輸網絡和電機控制單元等三部分組成，礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元由瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風速傳感器、一氧化碳傳感器、氧氣傳感器和環(huán)境溫度傳感器組成；信號傳輸網絡由CAN總線、無線通信網絡或光纖工業(yè)以太網組成；電機控制單元主要有調頻控制器組成。礦井環(huán)境參數(shù)監(jiān)測單元將礦井瓦斯動態(tài)變化、瓦斯?jié)舛取L速、一氧化碳、氧氣和環(huán)境溫度傳感器提供的礦井環(huán)境信息通過通信網絡傳輸至通風機電機控制單元，電機控制單元根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)調整頻率，控制通風機電機的轉速，提供合理的風流，保證礦井工作環(huán)境的安全，同時達到電機節(jié)能的效果。
文檔編號E21F17/18GK102704981SQ20121020538
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權日2012年6月21日
發(fā)明者唐守鋒, 童敏明, 童紫原 申請人:中國礦業(yè)大學