摘要：随着社会的发展，我国煤矿企业发展迅速，但煤矿安全事故率仍然居高不下，瓦斯爆炸事故频繁发生。与此同时，煤矿相关职业病发病率一直居高不下，因此，安全生产现代化已成为煤矿生产的重点。为了改善现况，相关单位积极探索，矿井通风设备智能化已成为煤矿企业发展的新方向。
关键词：矿井通风；智能化技术；现状；发展方向
前言
当前，“互联网+”和现代互联网技术在我国的发展如火如荼，矿山互联网也取得了很大的进步，无论在矿井的环境监测、灾害预警、人员定位方面，还是在设备状态监测和故障诊断方面都安装了大量传感器，目前，千兆甚至万兆工业以太网和4G基站已经铺设到井下。但目前还没有一套真正的智能化矿井通风系统问世，如果能够充分利用矿山物联网技术和智能设备实现矿井通风系统的自动化和智能化，必将会对矿井安全生产的减人提效起到至关重要的作用。
1矿井通风设备行业的现状
1.1矿井通风设备行业的主要产品
我国的矿井通风设备主要包含瓦斯抽放设备、基础通风设备、防灭火设备、除尘设备以及水泵等。而针对我国的煤矿地质较为复杂、地质灾害频繁发生的特点，相关部门把“一通三防”作为确保矿井安全的关键。矿井通风设备是矿井进行通风的根本性保障，通常情况下，我们会按照用途将矿井通风设备分为三大类：
第一是矿井的主要通风设备。它是通常会被安装在地面，是一种为整个矿井或某一翼提供通风环境通风设备。如果将该通风设备按照其风机的类型划分，通常可划分为轴流式及离心式两类，而轴流式又会被细化为对旋式及普通轴流式两类。通常情况下，矿井所用通风设备的风机调节方式主要包括以下几个方面：单个叶片的调节方式、叶片静态化的一次调节的方式以及叶片动态化的一次调节的方式。当然还有极少数的煤矿企业会采用的通风设备的风机是通过变频的方式进行调节的。
第二是矿井的局部性通风设备。该设备常常被用于没有贯穿风通道的局部地区内。而该通风设备按照其智能化的程度又可被划分为普通局部通风设备以及智能化通风设备两类。目前，煤矿企业所使用的普通局部通风设备大多会采取一风吹的方式，即先将风机的叶片固定住，使其无法进行调节的过程；而智能局部通风设备则采用相对先进化的变频设备，即是普通局部通风设备与智能控制器的结合体，其可以做到依据瓦斯的浓度来进行局部通风设备的变频调节。由于该通风设备具有依据瓦斯浓度进行风量的调节、自动进行排瓦斯过程、瓦斯浓度过高自动闭锁、双风机电源自动切换以及自动报警的功能等，因此被广泛应用与矿井的自动通风系统中。
第三是矿井所关联的通风设备。通常是指风窗、风门以及风桥等合理组合及搭配展开通风的过程。
1.2矿井通风设备行业的竞争状况
我国目前生产矿井通风设备的行业，大多以生产主要通风机和局部通风机这两种机型为主。我国现今已有十几家生产厂家所生产的主要通风设备是符合相关标准的。而我国的煤矿企业正在面临着企业的高度集中化的发展状态，随着煤矿企业的不断整合，相关煤矿企业对通风设备所提出的要求也日益增多，因此，主要矿井通风设备市场正面临着垄断化的竞争状态。而局部型通风设备的标准化程度相对较高，中小型企业都可以进行制造，因此，局部通风设备市场所面临的是以价格为主导的发展势态。此外，我国煤矿企业经常会有控而不及的安全事故的发生，因此，在不久的将来，智能化的局部通风设备必将会代替普通的局部通风设备。就此看来，相关中小企业的市场前景也是较为堪忧的。
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2矿井通风智能化的模型特点
2.1矿井巷道数据模型
为保证设计分析精确性，保障安全可靠运行。矿井巷道数据模结构较为复杂，简而化之可分为点结构、线结构、面结构等组成部分，由数据结构可以看出，任一几何元素通过拓扑关系联系在一起。基本元素类中包括构成它的基本元素，同时也包括了由它构成的更高一级的元素。
单条巷道弧的建模：由巷道测量导线点的三维坐标，确定该点断面特征点的坐标，从而得到该巷道弧的起始断面和终端断面的特征点的坐标；由起始、终端断面的特征点来确定该巷道弧的侧面特征点的坐标。对巷道弧的侧面进行勾勒图形化处理，逐步反复此项工作实现每条巷道弧的建模。巷道拐点的处理：在真三维建模工作方针下，为充分反映真实巷道情况，必须测量并处理巷道拐点，首先根据单条巷道来构建三维模型，然后再对巷道的相交处（拐点）进行处理。保证后续风洞模拟准确性。
三维对象数据查询：主要技术流程为：在屏幕上选择一个三维对象；利用命中处理函数，返回对象名称（ID）；该ID为一整型值，需将其转换为与后台数据库所对应的字段值；利用ADO技术进行处理，查找该值所对应的记录点；最终返回并呈现用户关心的数据。通风数据库：巷道风流数据包括：巷道号、巷道长度、起／终点坐标、风量、风速、风流性质等。其中风量，风速，风流性质，风向等是从现场实时得到的。
2.2预警指标体系
依据矿井安全生产相关标准参照瓦斯灾害防治理论，要求该平台能够及时并准确的对各种通风隐患和煤与瓦斯突出影响因素进行监测、分析。防止剧烈化学反应引起的人员中毒与瓦斯爆炸。所以按照系统工程设计原则（科学性、系统性、可行性），从通风和煤与瓦斯突出两大方面，构建如图所示的预警指标体系（危险因素），平台在获取相关信息后，自动监测、分析所有分析指标，并给出分析结果。网络平台构建。通风瓦斯灾害预警系统是多个系统的有机组合体，需要各数据充分拟合与各功能模块协调合作。并且在运行过程中各系统能被不同地理位置，不同端口和网络情况下的不同用户快速调用，并且确保系统具有一定抗攻击能力。所以必须通过强大的网络技术构建用户平台。通过构建“监控系统－服务器－客户端”封闭式网络，形成分散维护、分布计算、集中管理、多方式信息共享的网络平台。
3矿井通风智能化技术发展方向
3.1通过对矿井通风网络的等效简化，优化矿井传感器和调控设施布置方案，利用气压、风速、温度、湿度、粉尘、有害气体浓度传感器以及矿井通风系统状态估计软件，实现各风道风阻、自然风压、热力风压、设施状态及环境的全面在线感知。
3.2通过矿井环境参数预测和安全规程的环境参数指标要求，利用需风量预测软件，实现各用风点用风量的超前计算。
3.3根据矿井通风系统状态估计结果和用风点用风量预测结果，利用智能调风控风软件，计算包括调节设施和智能动力装备的全局最优调节方案，并发布调控命令，实现矿井通风系统远程调控。矿井通风系统自动化就是在不需要人工参与的前提下自动实现闭环运行，只有当出现故障和移装时才需要人工参与。利用该技术，不仅可以大幅度地减少瓦检、测风、方案优化、数据处理和系统调整等通风技术人员的数量，更重要的是能充分利用矿井物联网和自动化技术实现矿井通风系统的在线分析、识别、诊断和优调优控，确保矿井通风系统正常时期和灾变时期的按时按需低功耗最优供风。
结束语
矿井通风系统越来越数字化、信息化。未来的通风系统将是一种集网络分析、仿真模拟、通风系统异常诊断与评价、智能调控于一体的实时智能化系统，这种系统能够从多个方面综合衡量、调节通风系统，使之处于最优化的状态。
参考文献：
[1]吴博，于顺才，吕字强．矿井通风系统的优化和主要通风机的改造[J]．山东煤炭科技，2015（1）：131—132．
[2]车世通．矿井通风设计的智能化研究[J]．科技与企业，2013（21）：96．
论文作者:柴志锋,鹿佰宝
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/11
标签：矿井论文; 通风设备论文; 巷道论文; 瓦斯论文; 煤矿论文; 通风系统论文; 局部论文; 《基层建设》2017年第14期论文;