矿井通风机无人值守技术的研究与应用

摘要

在煤矿的生产过程中，矿井通风机的安全、可靠运行是整个煤矿和人员安全的重要保障。由于矿井通风机工作性质的问题，必须保持其长时间安全稳定运行，但是由于通风机运行的环境比较恶劣，存在着各种安全问题，通风机一旦发生故障，需立即采取倒风机等相应措施，因此必须对矿井通风机的运行状态进行实时监测与控制。 就目前而言，多数煤矿采用两台风机工作的形式，一台运行，另一台作为备用，并且在电源方面采用双回路控制。但是在通风机的系统控制方面过于简单，对关键参数的监测还需要人工处理，在一定程度上使得监测精度与监测内容不能达到煤矿安全规程的要求，并且现在的通风机监测技术的实时性能不高，不能够及时的与调度中心通话，对于风机的突然停机基本上都是手动对风机进行切换或者重新启动，这样就会形成操作过程缓慢，导致风机停机过久而造成安全事故，已成为煤矿安全生产中隐藏的一个重要因素。 本文结合先进的监测技术与控制技术，并将多传感器融合技术、物联通讯分析技术、远程故障诊断与处理等技术相结合，利用中值神经网络建立矿井通风机故障诊断理论与控制策略，研究故障快速高效的预警机制，当矿井通风机运行出现故障时，即可通过上位机软件进行声光报警，又可根据故障信息对通风机进行远程操控。并在通风机房关键位置安装视频监控，将现场的实时情况反映给控制中心，在提高了系统可靠性的同时减少人力资源，真正实现通风机无人值守的目的。 矿井通风机无人值守技术的应用，真正实现了煤矿通风机无人、少人的目的，并使对通风机的维修、管理从计划性维修、事故性维修逐步过渡到以状态监测监控为基础的预防性维修，减少运行人员数量，提高矿设备现代化管理水平，在保证了通风机安全运行的前提下，为煤矿企业创造出较大的经济与社会效益。

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摘 要

第1章 绪 论

1.1本文研究的背景、目的及意义

1.1.1课题的研究背景

1.1.2本文研究的目的及意义

1.2国内外对煤矿通风机的研究状况

1.2.1国外对通风机研究现状

1.2.2国内对通风机的研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4本文主要工作及章节安排

第2章 矿井通风机概论及系统总体结构设计

2.1矿井通风机概述

2.1.1矿井通风机的结构组成

2.1.2矿井通风机工作原理

2.2通风机主要技术参数及计算

2.2.1通风机的风速计算

2.2.2通风机的风量计算

2.2.3通风机的静压计算

2.2.4通风机的功率计算

2.2.5通风机设备效率

2.2.6通风机的静压效率

2.2.7通风机转速计算

2.2.8通风机其他重要技术参数

2.3 通风机无人值守系统总体结构

2.4 矿井通风机无人值守系统的功能

2.4.1实时运行状态监测功能

2.4.2设备故障诊断与预警功能

2.4.3视频监控功能

2.4.4 GSM紧急呼叫功能

2.4.5远程操作与状态查询功能

2.5本章小结

第3章 通风机无人值守系统硬件设计

3.1通风机系统的硬件连接

3.1.1 风机主电路

3.1.2 风机控制电路的设计

3.2 主控器的选型及原理

3.2.1 主控器的选型

3.2.2 PLC的结构及工作原理

3.3传感器

3.3.1传感器的介绍

3.3.2 压力传感器的选择

3.3.3 温度传感器的选择

3.3.4 机械振动传感器的选择

3.3.5烟雾传感器

3.3.6风量传感器选择

3.4 网络摄像仪的选取

3.5短信发送模块

3.6 开关量检测模块

3.7 电气参数测量模块

3.8 系统监控分站控制柜整体设计

3.9本章小结

本章主要介绍了通风机房无人值守系统的硬件组成及设计原理。针对系统硬件结构选择合适的温度、振动、压力等

4.1 PLC程序设计

4.1.1主风机启停程序流程图

4.1.2备用风机启停程序流程图

4.1.3 风机故障报警程序

4.1.4模拟量采集处理程序

4.2 组态软件设计

4.2.1数据采集与远程通信装置组态设计

4.2.2主通风机实时监控主界面设计

4.2.3报警显示界面设计

4.2.4历史曲线监控界面设计

4.2.5电力参数监控界面设计

4.2.6报警记录界面设计

4.2.7阈值设置窗口的设计

4.3 GSM短信发送脚本驱动程序开发

4.3.1短信发送软件设计

4.3.2短信发送指令设计

4.4本章小结

第5章基于中值神经网络的通风机故障预警系统的研究

5.1中值神经网络与矿井通风机故障诊断的结合

5.2中值滤波理论概述

5.3神经网络模型和结构

5.3.3 神经网络的训练过程

5.4中值神经网络在矿井通风机故障诊断中的应用

5.5本章小结

第6章 系统调试

6.1矿井通风机上位机调试

6.2矿井通风机控制流程

第7章 总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

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