金矿通风中自动化技术的应用

李天杰

（山东中矿集团有限公司姜家窑金矿，山东 烟台 265418）

金矿的开采与生产过程往往是极为复杂的，需要提供更为有力的安全保障才能够提高开采过程中的安全系数，而对金矿安全工作的建设来讲，最为主要的便是通风系统的建设[1]。

为能够在金矿开采的过程中，实时地监测矿井内部的通风情况，相关企业有必要深度契合当前时代发展潮流，在金矿通风系统中融入相应的自动化技术，其不仅能够帮助企业减小在系统建设中的人力资源以及物力资源的投入，而且还能够准确地调控通风系统中的各种问题，有效提高施工安全性。

1 金矿通风系统以及自动化技术的概述

1.1 设计金矿通风系统的必要性

对金矿和金矿工作人员来讲，最为重要的便是开采金矿过程中的安全性，可以说金矿开采安全性直接关系到矿产企业的未来生存与发展。

金矿的通风系统在保障金矿生产安全性方面，具有不可或缺的重要意义，通风系统是保障矿井深处的工人群体生命安全的核心组成部分[2]。而通风系统的工作原理就是持续不断地为矿井中输送新鲜空气，稀释挖掘金矿过程中产生的各种有害气体，从而行之有效地保护公认群体的安全。目前，我国还在通风系统中设计了相应的环保机制，此举有效提高了金矿生产的绿色化特征。

1.2 自动化技术的概述

将大量监测元件、执行元件以及控制设备等节点相互连接，并通过通信网络来进行统一管理，从而保障此类元件能够在智能化系统的调度下完成相应的工作，提高生产力度[3]。自动化控制技术的核心是对数据内容的整理分析与监控。实际上，早在20世纪90年代，智能化技术便已经渗透到人们的视野中，而在现代，无论是在医疗、军事、交通、生活、教育等方面均能够感受到自动化控制技术的重要作用。

2 影响金矿通风系统安全的因素

具体来讲，将会对煤矿生产通风安全造成影响的主要因素来自于多个方面，其主要包含自然因素、设备因素以及人为因素等等。其中的自然因素主要是因为煤层地质结构过于复杂，随着开采深度的不断增加，工作受影响的程度也会随之增加，例如开采过程中的瓦斯涌出量的飞速增加，其将会大幅增加可出现瓦斯爆炸等安全事故的概率，甚至还有可能引发自然火灾以及粉尘爆炸等等。其次则是来自于人为层面的因素，在金矿下作业的过程中，相关人员并不具备良好的职业素养，其不仅仅不具备良好的安全意识，而且对有关煤矿生产安全的了解也知之甚少，生产过程中存在诸多违章作业的问题，这将会在无形中增加安全事故的出现几率。最后则是来自于设备方面的影响，部分矿井下的防尘设备并不完善，内部常常会堆积有大量粉尘，其浓度升高将会直接威胁到工作人员的安全，与此同时，内部监控系统也亟待升级完善，各项检测数据的真实性以及准确性无法获得保障，这也会对金矿内部的通风安全管理带来威胁。

3 金矿通风系统自动化技术的功能需要

结合金矿通风系统管理中的影响因素来看，如果想要加大在自动化控制技术方面的应用，首要目标便是实现下列功能：

首先，实时监控系统的运作数据。自动化控制系统的建设的前提是具备完整的监控管理系统，通过人工智能以及传感器系统来实现对通风系统各项参数的有效监督管理，包含通风机的运作状态，矿井内部的风压以及风量等等，将上述各项参数进行综合处理，最终做出对通风系统的运作情况的准确判定。

其次，故障检测排查机制。如果通风系统突然出现故障，由于内部系统设置的参数拥有其对应的上下线数值，所以在超出限定范围之后，自动控制系统便能够针对性地发送出相应的故障信号，针对于故障的具体类型来进行警报，同时迅速关掉风机的电源，以此来行之有效地保障当前通风系统的安全，避免系统正常工作受到冲击，威胁工作人员的安全。

最后，安全管理机制，通风系统自动控制系统内部设计更加全面的权限分级系统，不同管理人员所拥有的管理权限是不同的，以此来更为有效地保障系统整体的科学性与合理性，以便于在问题出现的时候能够迅速予以解决，在事故发生后将责任落实到个人，建设出更为全面的工作管理机制。

4 金矿通风中自动化技术的应用

4.1 传感器系统的设计

如果想要行之有效地提高通风系统的工作效率与工作质量，就必须要对系统内部的各种信号作出准确判断，所以，全方位地优化传感器系统的设计情况就显得极为重要，这是需要考量的首要问题，其主要作用是收集并传输各种信息元素[4]。正常来讲，通风系统做传输多元化信号数据的过程中，其输出方式主要有两种：分别为频分制传输以及十分制传输，前者主要利用不同路段发送来的信号的频率区分，而后者则主要通过对各路段信号的时序的差异区分。通过对二者的工作原理的分析，可以明确频分制传输的电路构造更为简单，在传输过程中出现故障的频率相对较低。具体来讲，模拟量输入模块将会从过程中发送而来的模拟信号转化为PLC内部处理信号，用于对矿井内部环境以及通风量作出准确地测算，同时针对性地分析矿井内部的有害气体的浓度，这是全面推进金矿通风系统建设的前提要素。当然，以此系统来处理工作之前，必须要优先完善金矿井内的环网系统方可，只有这样才能执行后续操作。

4.2 通风系统的设计

就金矿通风系统的基本设计情况来看，普遍存在两种调节风量的方式：首先，通过对通风系统内部的百叶窗以及风门来进行风量调节工作，具体来讲便是在需要通风量产生变化的过程中，百叶窗的安装角度或者风门的角度会随之产生相应的变动，用以实现风量的控制[5]。此种调节方法的原理是百叶窗以及风门的运作状态信号在经受频率发生器之后传递到地面控制系统内，而后控制系统结合发生器传递的数据，针对性地调节百叶窗和风门的角度，从而满足金矿通风系统的基本需要；其次，为强化对风机运作情况的监管，可以加入风机振动检测模块，用以更为精准地监测风机的轴承垂直方向以及其水平方向，清晰地掌控风机的具体运作形式。当然，由于现场设施的限制，因此振动监测模块可以直接放置在电机表面，以此来间接获取风机的振动情况。系统风量检测处于0～20000m3/min之间，而风压检测则处于0～5000Pa之间，精度被控制在0.5%F.S.，能耗为30w以下。

4.3 视频监控系统的设计

视频监控系统向来都是金矿通风系统中的重要组成部分，其能够帮助有关工作人员精准地判定矿井内部的工作情况，对故障系统做出更为精准地处理。而在金矿内部的通风系统中，全方位地优化视频监控系统的设计也是极为重要的，例如在招远市姜家窑金矿中，主要通过海康威视数字摄像机来监控控制间的工作状态，而后摄像机将各种信号通过光纤网络转移到地表监控室中。集中控制层中包含有工业控制计算机以及操作台，其中的工业控制机作为系统中的上位机，起到对整个通风系统的工艺流程的设计，由于通风系统从属于系统性整体，所以准备将其和原有的通风系统进行整合处理，用于作出统一的监督管理。

4.4 中央控制系统的设计

金矿通风系统的中央控制系统为微型计算机，其主要负责中转计算各项数据内容。随着现代信息技术和计算机技术的不断发展完善，现下机身具备多个接口的微型计算机已经具备足够强悍的拓展能力，相关金矿企业完全可以借助于微型计算机来完成中央控制系统的设计，满足通风系统的多项任务。如果从自动化控制技术角度着手，微型计算机的作用包含两种，其不仅能够全面强化对自动化系统执行速度，实现精密管理，而且还具备丰富的指令集，便于后续操作调整。使得自动化控制技术能够更为有效地满足金矿通风系统的工作需要。中央控制系统在通风系统中的核心功能是收集并处理各项数据信息，对通风系统的实际通风量需求进行计算并针对性地调控，如果系统内部出现故障问题，中央控制系统可以迅速发出警告，用于避免经济损失，此外还需要具备相应的安全性保护措施，用于避免工作人员的失误操作而引发的安全事故问题。可以说，中央控制系统是整个金矿通风系统中最为重要的组成部分，其所发挥出的意义不容忽略。

5 结语

总之，现代社会的迅猛发展使得自动化控制技术的应用越发广泛，其不仅能够满足当下人们日渐提升的生活需求，而且还能够提高各行业的生产工作效率，对部分矿产企业来讲，更是如此。尤其是在金矿开采的过程中，工作人员常常会面临巨大的安全风险，通风系统的科学性在此种情况下尤为重要，在将自动化控制技术引入其中之后，通风系统的工作将会更为有效安全，进而便能够为安全施工提供大量保障，所以有关企业有必要加强对自动化控制技术的应用。