導語：我國采煤技術在經(jīng)歷了人工炮采、普通機械化開采和綜合機械化開采之后，逐步開始進入智能化開采階段，實踐證明煤礦智能化是實現(xiàn)我國煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。礦井“一通三防”工作主要涉及礦井通風、防塵、防瓦斯和防滅火四個方面。礦井通風是井下生命線，是煤礦安全生產(chǎn)的核心和基礎；礦井粉塵不僅會造成嚴重的職業(yè)病危害，同時還嚴重影響礦井先進設備的性能穩(wěn)定，制約礦井安全高產(chǎn)高效的生產(chǎn)；礦井瓦斯與自然發(fā)火是影響礦井正常生產(chǎn)的主要因素。本期轉(zhuǎn)化果平臺推薦《礦井“一通三防”智能化技術問題探討與展望》要想實現(xiàn)煤礦智能化，首先要實現(xiàn)礦井“一通三防”的智能化，筆者從一位煤礦管理者角度對礦井“一通三防”工作智能化技術發(fā)展現(xiàn)狀、研究方向及應用等方面進行分析。有意者請來電垂詢：400-1817-969！
一、通風智能化
1.1發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題分析
礦井智能通風建設的評判標準主要涉及三個方面：礦井通風參數(shù)的精準自動感知，通風管理的智能決策和通風設施設備的遠程智能控制。通過系統(tǒng)軟件可進行礦井分風解算、優(yōu)調(diào)優(yōu)控、優(yōu)選主要通風機裝置等，并進行通風系統(tǒng)設計和改造、配風調(diào)風、合理性檢驗等。各類型數(shù)據(jù)可以通過三維可視化平臺進行展現(xiàn)，為礦井通風系統(tǒng)科學管理提供有效的技術手段。目前，多數(shù)礦井中只實現(xiàn)礦井智能通風的雛形，且大多數(shù)是依賴于現(xiàn)有的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，主要組成部分有風速、瓦斯等參數(shù)監(jiān)測傳感器，集通信模塊、報警模塊、人機界面為一體的展示分析系統(tǒng)以及遠程風門、風窗等通風設施控制系統(tǒng)。礦井智能通風的基礎是通風參數(shù)的實時精準感知，當感知到風速不符合規(guī)定要求時，智能通風系統(tǒng)能自動控制井下相應的通風設施，實現(xiàn)風速的遠程調(diào)節(jié)，使得風速能始終平衡在規(guī)定區(qū)間，實現(xiàn)礦井的經(jīng)濟通風。當?shù)V井內(nèi)的瓦斯?jié)舛冗^高，通過通風設施設備又不能降低瓦斯?jié)舛葧r，該瓦斯就已經(jīng)處于高危階段，很有可能會隨時發(fā)生爆炸，面對這種高危風險，運行人員應及時與相關人員進行溝通，并讓工作人員快速撤離。這種方式能大幅減少礦井瓦斯事故，同時能夠降低經(jīng)濟損失以及人員傷亡。在通常情況下礦井智能通風系統(tǒng)都可以通過風量調(diào)節(jié)來稀釋瓦斯?jié)舛?，這相比于傳統(tǒng)通風系統(tǒng)有了很大進步，雖然現(xiàn)在的礦井智能通風系統(tǒng)的原理相比于傳統(tǒng)的工作原理更加復雜，但是其工作質(zhì)量以及工作有效性都提高很多。
就礦井通風現(xiàn)有智能化設施及裝備而言，通風網(wǎng)絡、通風設施和通風機已不同程度地具備了自動化、智能化的特點，但由于分析模型、信息技術及通信條件等多方限制，在通風網(wǎng)絡分級智能解算、通風態(tài)勢識別、自動調(diào)控、風險與隱患辨識等諸多技術研發(fā)進展緩慢，尚未形成有效的技術集成，與煤礦的智慧化建設目標差距明顯，具體如下：
1) 核心算法尚待突破，物聯(lián)網(wǎng)、云平臺、大數(shù)據(jù)等新技術應用水平不高，與煤礦的智能化建設目標差距明顯；
2) 通風系統(tǒng)調(diào)控設施智能化不足，風量調(diào)控缺乏有效決策模型，調(diào)控裝備智能化發(fā)展滯后，難以實現(xiàn)動態(tài)定量調(diào)節(jié)，日常管理工作量較大；
3) 通風系統(tǒng)專業(yè)性較強，應用平臺操作復雜，對技術人員的要求較高；
4) 通風系統(tǒng)缺乏有效的定量化抗災能力分析和輔助決策；
5) 通風參數(shù)測定與監(jiān)測準確性低，難以滿足精準決策的需要；
6) 通風動力與通風網(wǎng)絡匹配性不強，聯(lián)動調(diào)節(jié)能力弱。
1.2研究方向
智能化通風技術的核心是合理、穩(wěn)定、可靠，其次是自動化、智能化。針對以上問題，制定以下7個發(fā)展方向。
圖1 智能通風管控體系
1）精準調(diào)風裝置研發(fā)：遠程控制風門、遠程精準調(diào)節(jié)風窗、全自動立井防爆門、變頻主通風機、變頻局部通風機等；
2）精準測風裝置研發(fā)：全斷面自動測風裝置、超聲波風速傳感器、風壓傳感器、溫濕度傳感器及各類氣體傳感器等；
3）遠程操控：僅完成遠程的啟停，采集部分數(shù)據(jù)，建立智能監(jiān)測子系統(tǒng)；
4）單元智能化控制：根據(jù)關鍵參數(shù)，實現(xiàn)單元智能化控制；
5）區(qū)域智能化控制：結(jié)合多個單元，并能智能化控制，建立智能控制子系統(tǒng)；
6）全礦通風智能化：整合全礦設備及系統(tǒng)，實現(xiàn)按需供風，建立智能通風管理分析與決策平臺；
7）綠色通風：結(jié)合職業(yè)健康，實現(xiàn)安全、綠色通風。
礦井通風系統(tǒng)的智能分析，需突破傳統(tǒng)的風網(wǎng)解算模型，融合人工智能、云計算、高精度傳感及數(shù)據(jù)采集等多種技術，構建集監(jiān)測、分析與管控為一體的“神經(jīng)中樞”，實現(xiàn)以環(huán)境感知、分析、決策、預警、應急處置為核心的智能通風集約智能控制模式，實現(xiàn)礦井通風網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分析的精準化、自動化和智能化。依托以上技術裝備研究，形成一套智能通風技術裝備體系，實現(xiàn)礦井通風無人化、智能化。
二、粉塵治理智能化
實現(xiàn)煤礦井下粉塵、防降塵裝備的智能控制，對于改善井下作業(yè)環(huán)境、防止粉塵爆炸、消除煤礦安全隱患，具有十分重要的現(xiàn)實意義。
2.1防降塵技術現(xiàn)狀分析
國內(nèi)外科研院所和高等院校在礦井綜合防塵方面做了大量的研究工作，取得了許多成果。目前廣泛應用的防塵技術主要有以下4種。
1）煤層注水和濕式鑿巖防塵技術
采煤工作面是煤礦井下產(chǎn)塵量最大的場所，煤層注水和濕式鑿巖防塵技術是工作面防塵的有效措施之一。煤是具有裂縫的多孔物質(zhì)，采煤前鉆孔注入壓力水滲入煤體，能增加煤的水分和塵粒間的黏著力，降低煤的強度和脆性，采煤時礦塵的生成量就會大幅減少。濕式鑿巖技術是在煤礦井下鑿巖工作中普遍采用的有效防塵技術，它將壓力水通過鑿巖機送入并充滿孔底，濕潤、沖洗并排出產(chǎn)生的礦塵。
2）高壓噴霧灑水除塵技術
噴霧灑水是將壓力水霧化成細微水滴噴射于含塵空氣中，高速流動的水滴和浮塵碰撞接觸后，塵粒被濕潤黏結(jié)在重力作用下下沉，并能將已經(jīng)沉降的塵粒濕潤黏結(jié)，降低礦塵的爆炸性，在一定程度上阻止了爆炸火焰的傳播。噴霧灑水除塵，簡單方便，廣泛應用于井下生產(chǎn)過程,如風流凈化水幕、采機內(nèi)外噴霧、裝載點噴霧、架間噴霧、放炮噴霧、移架放頂噴霧除塵等形式。
3）通風除塵技術
通風除塵是礦井綜合防塵的重要措施之一，通過通風的方式將礦塵排出，能有效減少礦塵懸浮和積聚，消除空氣中的礦塵污染。一般來講，不依靠礦井主要通風機進行的有效通風均稱為局部通風，目前煤礦井下采用較多的就是長壓抽濕式除塵。
圖2 長壓短抽濕式除塵系統(tǒng)
4）除塵設備除塵技術
除塵設備包括除塵器、除塵風機、集塵捕塵器等，井下使用較多的有濕式過濾除塵器、濕式旋流除塵風機、旋流粉塵凈化器、水射流除塵風機、文丘里除塵器等。
目前，研究人員已開始研究物理、化學方法除塵的新技術，如泡沫除塵、抑塵劑除塵、隔塵簾除塵、磁化水除塵、超聲波除塵、聲波霧化除塵、預荷電噴霧除塵等。
2.2粉塵智能防治現(xiàn)狀及存在問題分析
礦塵監(jiān)測與防治技術的發(fā)展趨勢可以概括如下：短時間、間斷性監(jiān)測與長周期、連續(xù)性測塵并重，逐步向連續(xù)性在線監(jiān)控的方向發(fā)展。受諸多因素的影響，目前國內(nèi)在礦塵監(jiān)測與防治方面存在的主要問題有：
1）測塵方式方面，目前國內(nèi)普遍采用人工、間斷性、單地點檢測總礦塵濃度的方式。這種方式測得的總礦塵濃度數(shù)據(jù)僅反映了測塵時間段內(nèi)的礦塵狀況，并不能全面、準確地反映煤礦井下空間內(nèi)在一段時間內(nèi)的總體礦塵累計情況。
2）測塵效果方面，測塵誤差普遍較大，為10%~20%，而且測塵速度慢，以min為數(shù)量級。這是由于井下含塵空氣屬于氣固兩相流體系，流型復雜多變，并且與煤巖塵粒的成分、風速、氣壓、溫度、濕度、生產(chǎn)環(huán)境氣象條件等諸多因素有關。
3）測塵類別方面，總礦塵濃度反應的是井下空間的總體礦塵情況，而呼吸性礦塵濃度則更直接地反映了礦塵對于塵肺等礦工職業(yè)病的危害程度。然而，呼吸性礦塵數(shù)據(jù)目前在國內(nèi)煤礦尚未引起足夠的重視。
4）除塵控制方面，礦塵的防治是一項綜合任務，需要從塵源點、懸浮空間以及降落點等諸多方面采取措施，目前國內(nèi)煤礦在采煤機等設備上均配有除塵設施，并有除塵風機、除塵水幕等除塵設備，但是井下空間仍然存在著相當大濃度的礦塵懸浮，這就需要進一步采取除塵措施。
5）除塵裝備方面，在當前階段，粉塵治理還處于防治階段，粉塵在不同工藝條件和開采條件下的采掘工作面時空分布規(guī)律不盡相同，能夠采取的防治措施和防塵裝備有限，同時存在大量專用定制的防塵裝備，相比采煤機掘進等定型設備存在較大差別，智能化升級改在的路還很長。
2.3研究方向
圍繞礦山粉塵防治與大數(shù)據(jù)、人工智能等深度融合的關鍵環(huán)節(jié)，大力推進研發(fā)基于激光散射和荷電融合技術的高精度呼吸性粉塵傳感器；通過工況作業(yè)環(huán)境粉塵職業(yè)健康試驗平臺，構建接塵量計算模型、粉塵職業(yè)健康危害預測模型，探究井下采掘及地面堆場作業(yè)時人員可吸入粉塵的理化特性、接塵量、沉積規(guī)律以及粉塵職業(yè)危害環(huán)境的形成機制，開展煤礦空氣凈化及粉塵職業(yè)健康關鍵技術裝備研究，突破礦井空氣污染物防控的理論瓶頸，研發(fā)空氣污染物防控關鍵技術與裝備，凈化井下空氣，構建井下空氣質(zhì)量在線監(jiān)測與智能預警平臺，建立煤礦職業(yè)健康危害保障體系，提高井下礦工的作業(yè)環(huán)境和空氣質(zhì)量，保障員工的生命安全。
三、防滅火智能化
我國90%以上煤層為自燃或易自燃煤層，每年發(fā)生自燃隱患4 000多起，封閉采煤工作面100多個。煤自燃火災也是引起礦井瓦斯爆炸事故的重要原因，多次引起瓦斯爆炸等重特大事故，造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。
3.1內(nèi)因火災防治技術發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題
1）基于氣體測試的礦井火災預警技術及裝備
目前，在礦井生產(chǎn)過程中，基于氣體測試使用較多并且預警準確率較高的礦井火災預警技術主要有煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)和束管監(jiān)測系統(tǒng)。
2）基于溫度測試的礦井火災預警技術及裝備
目前，在礦井生產(chǎn)過程中，基于溫度測試的預警技術及裝備主要有:光纖測溫系統(tǒng)、紅外測溫預警、溫度傳感器預警等。
3.2監(jiān)測存在問題
采空區(qū)煤自燃隱蔽火源的監(jiān)測、探測和預警是亟待解決的世界性難題，主要存在以下5個方面的難點：
1) 煤巖體導熱性差，傳統(tǒng)測溫方法，難以準確判定自燃程度。
2) 標志性氣體飄移性好，難以精準定位高溫區(qū)域。
3) 采空區(qū)煤自燃危險區(qū)域分布范圍廣，人工巡檢的工作量大、盲區(qū)多、時效性差、漏報率高。
4) 標志性氣體與煤自燃溫度對應關系不明確，難以定量劃分煤自燃危險等級。
5) 煤自燃監(jiān)測信息種類多、數(shù)據(jù)量大、內(nèi)在關聯(lián)性差，缺乏有效的多源信息融合識別預判方法，數(shù)據(jù)挖掘和分級預警難度大。
目前大部分礦井采空區(qū)防滅火采用以灌漿為主、井下移動式注氮（地面注氮站）、噴灑阻化劑等兩種以上綜合防滅火措施，井上下已建立有相應的防滅火系統(tǒng)和安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了礦井安全監(jiān)測的需要，但不能實現(xiàn)采空區(qū)氣實時體在線監(jiān)測的全覆蓋，不能實現(xiàn)對采空區(qū)火災早期隱患的識別預警。因此，很有必要建立采空區(qū)火災智能監(jiān)測分級預警系統(tǒng)，有效保障礦井安全生產(chǎn)。常規(guī)探測技術針對性不強，常規(guī)措施缺乏高效性與長效性。因此，研究采空區(qū)火災智能監(jiān)測分級預警技術，是現(xiàn)代化智能礦井實現(xiàn)安全、高效開采的迫切需要。
3.3外因火災防治技術發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題
發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題：目前礦井外因火災監(jiān)測預警主要采取標志氣體分析法、測溫法、煙感法、氣味檢測法等，其中標志氣體分析法、煙感法、測溫法得到了廣泛應用，對礦井外因火災的防治起到了重要作用。但是，礦井外因火災突發(fā)性強，影響范圍大，易造成重大事故；由于礦井外因火災的復雜性，智能監(jiān)測預警技術缺乏針對性和系統(tǒng)性，應急處置滯后；災害發(fā)生后，限制火災范圍擴大，科學調(diào)整災變區(qū)域的通風系統(tǒng)，如何指導災區(qū)人員避險和安全撤離，安全快速救災等都缺乏研究和應用。主要存在以下5個方面難點：
1）感知手段單一、盲區(qū)大、漏報誤報率高；
2）礦井外因火災風險監(jiān)測預警指標不明確；
3）火災早期隱患難識別，災害應急處置滯后；
4）礦井外因火災聯(lián)動控制智能化水平低；
5）數(shù)據(jù)融合利用率低，風險預測模型缺失。
3.4研究方向
1）煤自燃基礎理論的研究
在判斷煤自然發(fā)火危險性時，目前實驗室普遍使用的色譜吸氧法測定煤自燃傾向性，測試手段較為先進，但測定結(jié)果并不準確，與實際相差較大；現(xiàn)有的預測煤自然發(fā)火期的方法中，大中型試驗爐模擬煤自燃試驗法測試結(jié)果較為準確，但周期長、成本高、難以進行重復試驗進行驗證；現(xiàn)階段用于煤自燃預報的指標氣體受風量、風壓和檢測地點等多種因素影響較大，在及時準確地反映煤層自燃危險性方面存在較大的局限性。
對于煤自燃基礎理論及預測預報方面，需進一步探索研究煤自燃的微觀機理及影響因素，同時繼續(xù)探索、優(yōu)化或研發(fā)煤自燃傾向性測定方法，使得測定結(jié)果準確，對煤自燃傾向等級劃分更加細致明確；進一步探索小型試驗爐或其他方法測試煤自然發(fā)火期，使得測試結(jié)果準確，并達到周期小、成本低、可重復試驗等目的。通過對煤自燃傾向性、煤自然發(fā)火期的進一步研究，使礦井火災預測預報更為準確和及時。
2）對礦井火災預警技術和裝備的研究
現(xiàn)階段的礦井火災預警技術和裝備一般只實現(xiàn)了火災氣體指標的在線監(jiān)測，在線分析預報的功能還不完善，只具有單指標超限報警功能，或多指標共同耦合分析時，指標權重還不夠完善，各類火災監(jiān)測預報指標及系統(tǒng)配合度不高，信息共享差，缺少對火災信息的全面采集、處理和分析，系統(tǒng)誤報、漏報率較高，很難及時準確地判定發(fā)火位置。另外，基本上還沒有一套集火災監(jiān)測、預警、救災預案自動生成和火災控制裝備于一體的比較完善的煤自燃監(jiān)控系統(tǒng)，智能化煤自燃火災預警系統(tǒng)基本上仍處于空白。最后，研發(fā)一種可遠程控制防滅火門尤為關鍵，實現(xiàn)需要采取封閉的方式滅火時，遠程關閉防火門，做到小范圍、高效滅火。
需要進一步挖掘礦井火災預警裝置體系化、智能化的潛力，提高煤自燃預報的準確度和可靠性，進行礦井火災預警技術與裝備的系統(tǒng)研究，并加大在應用方面的投入力度，全面提高礦井安全生產(chǎn)和管理水平，改善礦井安全生產(chǎn)形勢。
四、瓦斯防治智能
4.1瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問題
據(jù)有關調(diào)查顯示，我國大多數(shù)煤礦企業(yè)在開采過程中所應用的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)基本都是以環(huán)境監(jiān)測和生產(chǎn)監(jiān)測為主要手段，并結(jié)合單片機、PLC、計算機網(wǎng)絡以及其他關鍵技術推進煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)功能的完善。但在實際應用當中，也出現(xiàn)了通信問題、設備連接問題、傳感器問題以及現(xiàn)場管理問題，直接制約著煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的應用效果。下面展開詳細論述。
1）技術手段
環(huán)境監(jiān)測和生產(chǎn)監(jiān)測作為煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)主要的技術監(jiān)測手段，其是對煤礦生產(chǎn)的周圍環(huán)境和實際情況進行分析，從而保障煤礦巷道的生產(chǎn)安全。首先，環(huán)境監(jiān)測是利用環(huán)境傳感器來監(jiān)測煤礦巷道內(nèi)部的瓦斯含量以及其他有毒、有害氣體，并由監(jiān)測結(jié)果來判斷煤礦巷道的開采環(huán)境和作業(yè)條件是否合格。
其次，對生產(chǎn)監(jiān)測側(cè)重點在于對煤礦巷道井下和井上的生產(chǎn)操作技術和生產(chǎn)參數(shù)的監(jiān)測，通過及時分析煤礦生產(chǎn)設備的各項參數(shù)，達到保護設備正常運轉(zhuǎn)的效果。常見的生產(chǎn)監(jiān)測技術的參數(shù)包括了水倉水位、煤倉的煤位、供電電流和電壓以及各設備的運行功率等；并通過嚴格監(jiān)控水泵、局扇以及提升機的運行情況，為煤礦生產(chǎn)工作的進行創(chuàng)造更加合適的環(huán)境，保障其安全生產(chǎn)和高效生產(chǎn)。
2）影響問題
調(diào)查顯示，在現(xiàn)階段煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的應用中，通信、設備連接、傳感器應用、現(xiàn)場管理等是影響煤礦瓦斯監(jiān)控效果的重要因素，并構成了系統(tǒng)應用的主要影響問題。其表現(xiàn)方式如圖3所示。
圖3 煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)影響問題表現(xiàn)形式
結(jié)合圖3，在煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)應用中，第1個影響問題直接表現(xiàn)為系統(tǒng)通信的缺失。這是由于煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)是針對煤礦的實際情況而進行設計的，其單一性、個性突出，導致其在使用時由于自身獨特的通信系統(tǒng)，會產(chǎn)生通信系統(tǒng)之間的兼容問題，從而成為制約系統(tǒng)升級和有效通信的主要限制。而反映到煤礦企業(yè)自身，其經(jīng)常采用的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)會限制其對通信設備的操作方法，長時間使用同一型號的設備，方法會被束縛，從而無法對系統(tǒng)進行升級改造。
第2個影響問題，表現(xiàn)為設備傳輸問題，例如超長掘進工作面長度約6000 m，結(jié)合工作面實際，一般需對粉塵、瓦斯、一氧化碳及風筒狀態(tài)等監(jiān)控，監(jiān)測設備數(shù)量眾多，線纜連接結(jié)構復雜，隨著供電傳輸距離增長，電壓損耗一般最遠傳輸距離不足2000 m，造成維護量大。
第3個影響問題，現(xiàn)階段各種傳感器基本都存在使用壽命短、工作穩(wěn)定性差、靈敏度漂移等缺點，嚴重制約了煤礦的有害氣體檢測。另外現(xiàn)在煤礦很多傳感器必須進行定期調(diào)校，調(diào)校工作對相關人員的技術水平要求較高，如不能按規(guī)定對傳感器進行調(diào)校、維護，也會影響礦井瓦斯監(jiān)測。
第4個問題是現(xiàn)場管理問題，表現(xiàn)在高產(chǎn)高效大型礦井，井下范圍大，測點多，需要投入大量人力物力進行安裝調(diào)試。如果現(xiàn)場人員專業(yè)技能一般，容易使煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)中各設備的安裝效果未能達到預期水平，進而造成了系統(tǒng)內(nèi)部設備之間的配置問題和傳感器校對問題，無法更為全面地達到監(jiān)測煤礦瓦斯含量的效果，進而影響到安全生產(chǎn)的推進。并且在進行例行巡檢打卡時，瓦檢員大部分都是單崗作業(yè)，工作強度較大，很容易產(chǎn)生疏忽。
4.2研究方向
煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)應用的關鍵技術如圖4所示。
圖4 煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)應用的關鍵技術
1）單片機技術
利用單片機進行煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的應用設計，其是通過上下位的主從結(jié)構方案，使得系統(tǒng)的應用更加具有層次性和等級性。同時，在傳感器當中設定檢測功能，分析煤礦環(huán)境內(nèi)的瓦斯介質(zhì)存在成分含量，并通過電壓信號輸出大小進行轉(zhuǎn)換，進而在反射到中央處理器之后，由控制器處理并輸出最終的智能化信號，用于系統(tǒng)執(zhí)行或者改變控制內(nèi)容，進而做出報警等警示信號或者自動采取預防措施，降低危險。這種單片機技術煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)智能化改變的初次設計，在實際應用中也存在較為明顯的限制內(nèi)容，需要在應用過程中，加以改造升級。
2）PLC技術
一般的PLC技術設計結(jié)構都采用了冗余設計模式，由多個I/O分站來采集煤礦巷道內(nèi)部不同監(jiān)測位置的瓦斯參數(shù)，并通過PLC控制中心的系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息傳輸功能，使其在控制中心的數(shù)據(jù)分析下，自動啟動煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的其他輔助設備，如煤礦通風機、報警系統(tǒng)、設備電源系統(tǒng)等，實現(xiàn)智能化、自動化的煤礦礦井通風、瓦斯含量預警、設備斷電保護等具體操作。這種以瓦斯介質(zhì)參數(shù)為依據(jù)的PLC技術聯(lián)動智能控制，可以更為高效地達到系統(tǒng)控制效果，并且應用的可靠性和實用性更為突出。
4.2.1 其他關鍵技術
首先，在高產(chǎn)高效礦井瓦斯檢測方面，可通過研究一種巡回移動檢測與定點監(jiān)測數(shù)據(jù)聯(lián)動裝置，來進行井下有害氣體數(shù)據(jù)檢測分析，實現(xiàn)“機器替人”減人目標。在瓦斯檢測傳感器通信傳輸方面，可通過實現(xiàn)無線傳輸解決長距離供電及通信傳輸問題，解決生產(chǎn)實際問題，另外通過創(chuàng)新瓦斯傳感器種類，如催化燃燒式甲烷傳感器、紅外甲烷傳感器、激光甲烷傳感器、激光甲烷遙測儀以及光干涉式傳感器等，可以針對煤礦的實際情況而選擇精度適合、安全可靠的傳感器類型。
圖5智能瓦斯巡檢機器人研制構架
其次，對系統(tǒng)軟件的開發(fā)與研究，可以通過優(yōu)化系統(tǒng)本身設計算法的方法，提高煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)運行的可靠性、科學性，提升其對瓦斯傳感器傳輸數(shù)據(jù)分析的準確性，并給出更加可靠、安全的控制指令來保障煤礦安全。同時，結(jié)合定期測試系統(tǒng)程序和信號傳輸效果的管理方法，可以及時簡化程序的繁瑣設計，并做到程序改良，進而提供安全、簡潔、高效的系統(tǒng)運行模式。
五、結(jié)論
5.1礦井智能通風系統(tǒng)分為基礎設施建設和軟件平臺建設兩部分。基礎設施主要包含精準測風裝置與精準控風裝置，智能通風軟件平臺包含四個子系統(tǒng)，分別為智能監(jiān)測子系統(tǒng)、預警診斷子系統(tǒng)、風網(wǎng)解算與決策子系統(tǒng)、智能控制子系統(tǒng)，軟件平臺負責通風管理分析與決策。通過創(chuàng)建礦井通風三維數(shù)據(jù)模型、精準調(diào)節(jié)風窗風阻模型、變頻風機風量模型、通風系統(tǒng)預警模型、礦井巷道風量模型實現(xiàn)對礦井智能通風數(shù)字模型化管理。
5.2礦井粉塵智能化防控目前最主要難點仍舊在粉塵防治技術上，礦井差異性導致礦井粉塵產(chǎn)生及運移規(guī)律出現(xiàn)較大差異，粉塵防治與職業(yè)健康息息相關，由單一的粉塵治理到礦井空氣凈化是粉塵治理的總體工作思路，防塵智能化發(fā)展道路任重而道遠。
5.3礦井火災預警研究基礎理論和方法，主要基于氣體測試和溫度測試2個方面，結(jié)合礦井火災預警技術和裝備對我國目前的研究現(xiàn)狀進行總結(jié)，分析了現(xiàn)有研究中存在的局限性，并對未來的發(fā)展趨勢進行展望。應進一步加強煤自燃基礎理論的研究，加深對煤自燃過程的認識與了解，從而優(yōu)化煤自燃傾向性預測方法和煤自然發(fā)火期的精準預測，從理論上為煤自燃預測預報提供依據(jù)。進一步加強對煤自燃預警技術和裝置研究的科研力度，努力挖掘和實現(xiàn)礦井火災預警技術和裝置的體系化、智能化、一體化潛力，提高煤自燃預測預報的準確性和可靠度，同時實現(xiàn)集礦井火災預測預報、預警、應急響應、智能化滅火和救災于一體的綜合性系統(tǒng)，全面提高礦井安全，保障礦井的正常生產(chǎn)和人員安全。
5.4煤礦瓦斯智能監(jiān)控系統(tǒng)不僅為煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的完善提供了更加豐富多樣的選擇，而且對改進煤礦瓦斯監(jiān)控設備、創(chuàng)新煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)技術應用產(chǎn)生了積極影響。通過不斷創(chuàng)新煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)和智能瓦斯巡檢系統(tǒng)的關鍵技術，進而提高煤礦瓦斯監(jiān)測效果，實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。
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