本發(fā)明涉及一種煤礦通風(fēng)機(jī)的電機(jī)智能調(diào)速系統(tǒng)，特別是一種通風(fēng)機(jī)自適應(yīng)智能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

煤礦通風(fēng)機(jī)是保障安全開采的關(guān)鍵設(shè)備，在煤礦災(zāi)害中造成群死群傷事故的最主要災(zāi)害是瓦斯爆炸,通風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)大多采用同步電機(jī)驅(qū)動，恒速運轉(zhuǎn)，研究的通風(fēng)機(jī)調(diào)速控制也大多是從電氣角度進(jìn)行的程序控制，也有一些模糊控制的研究，但并沒用很好的結(jié)合礦井實際，不能投入實際應(yīng)用。因此，目前通風(fēng)機(jī)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(zhuǎn)也浪費電能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要提供一種通風(fēng)機(jī)自適應(yīng)智能控制系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)通風(fēng)機(jī)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(zhuǎn)浪費電能的問題。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：通風(fēng)機(jī)自適應(yīng)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(wǎng)絡(luò)和電機(jī)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(wǎng)絡(luò)的輸入端連接，信號傳輸網(wǎng)絡(luò)的輸出端與電機(jī)控制單元連接，電機(jī)控制單元的輸出端與通風(fēng)機(jī)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(fēng)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；

所述的信號傳輸網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)傳輸，也可以多種通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式，完成有線和無線的傳輸；所述的信號傳輸網(wǎng)絡(luò)為CAN總線；或者所述的信號傳輸網(wǎng)絡(luò)為CAN總線和光纖工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成，CAN總線的輸出端通過網(wǎng)關(guān)與工業(yè)以太網(wǎng)連接；或者所述的信號傳輸網(wǎng)絡(luò)為無線通信網(wǎng)絡(luò)和光纖工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成，無線通信的輸出端通過無線網(wǎng)關(guān)與工業(yè)以太網(wǎng)連接；

所述的電機(jī)控制單元為調(diào)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?、風(fēng)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，是一種能夠監(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(fēng)風(fēng)流，防止瓦斯超限。

通風(fēng)機(jī)自適應(yīng)智能控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)控制通風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)整通風(fēng)風(fēng)流，風(fēng)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(wǎng)絡(luò)反饋到通風(fēng)機(jī)的電機(jī)控制單元，再根據(jù)預(yù)設(shè)的環(huán)境安全參數(shù)要求判斷是否需要繼續(xù)調(diào)整通風(fēng)機(jī)通風(fēng)參數(shù)，最終使礦井獲得一個合理的風(fēng)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(fēng)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(wǎng)絡(luò)傳輸至通風(fēng)機(jī)電機(jī)控制單元，電機(jī)控制單元根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)調(diào)整頻率，控制通風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而給礦井提供合理的通風(fēng)參數(shù)，在保證煤礦安全的前提下，達(dá)到電機(jī)節(jié)能的效果。解決了傳統(tǒng)通風(fēng)機(jī)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(zhuǎn)浪費電能的問題，達(dá)到本發(fā)明的目的。

優(yōu)點：克服了傳統(tǒng)通風(fēng)機(jī)的電動機(jī)恒轉(zhuǎn)速運行耗能大的問題，通風(fēng)機(jī)能夠根據(jù)工作面瓦斯?jié)舛群蛣討B(tài)變化進(jìn)行自適應(yīng)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)舛取⒁谎趸己脱鯕獾男畔?，控制風(fēng)流，給礦井工作面提供安全舒適的工作環(huán)境。

附圖說明

圖1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。

具體實施方式

實施例1：通風(fēng)機(jī)自適應(yīng)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(wǎng)絡(luò)和電機(jī)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(wǎng)絡(luò)的輸入端連接，信號傳輸網(wǎng)絡(luò)的輸出端與電機(jī)控制單元連接，電機(jī)控制單元的輸出端與通風(fēng)機(jī)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(fēng)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)傳輸，也可以多種通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式，完成有線和無線的傳輸；所述的信號傳輸網(wǎng)絡(luò)為CAN總線；或者所述的信號傳輸網(wǎng)絡(luò)為CAN總線和光纖工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成，CAN總線的輸出端通過網(wǎng)關(guān)與工業(yè)以太網(wǎng)連接；或者所述的信號傳輸網(wǎng)絡(luò)為無線通信網(wǎng)絡(luò)和光纖工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成，無線通信的輸出端通過無線網(wǎng)關(guān)與工業(yè)以太網(wǎng)連接；

所述的電機(jī)控制單元為調(diào)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?、風(fēng)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(wǎng)絡(luò)傳輸至通風(fēng)機(jī)電機(jī)控制單元，電機(jī)控制單元根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)調(diào)整電機(jī)的供電頻率，控制通風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

所述的瓦斯動態(tài)監(jiān)測傳感器采用動態(tài)補(bǔ)償?shù)拇呋瘋鞲衅骰蚧诼暡ㄔ淼耐咚褂砍鰝鞲衅鳎煌咚節(jié)舛葌鞲衅鞑捎么呋瘋鞲衅骰蚣t外甲烷傳感器；風(fēng)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(xué)原理的傳感器；氧氣傳感器采用電化學(xué)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(wǎng)絡(luò)采用PHILIPS公司的82C250芯片，無線通信網(wǎng)絡(luò)采用NRF401或無線通信模塊，光纖工業(yè)以太網(wǎng)為礦井現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，需要根據(jù)傳感器信號傳輸方式選擇接入網(wǎng)關(guān)，將傳感器的信號通過無線或有線方式接入光纖傳輸網(wǎng)，然后傳輸至地面的通風(fēng)機(jī)電機(jī)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(fēng)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(fēng)風(fēng)流，防止瓦斯超限。

信號傳輸網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)傳輸，也可以多種通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式，完成有線和無線的傳輸。

通風(fēng)機(jī)自適應(yīng)智能控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)控制通風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)整通風(fēng)風(fēng)流，風(fēng)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(wǎng)絡(luò)反饋到通風(fēng)機(jī)的電機(jī)控制單元，再根據(jù)預(yù)設(shè)的環(huán)境安全參數(shù)要求判斷是否需要繼續(xù)調(diào)整通風(fēng)機(jī)通風(fēng)參數(shù)，最終使礦井獲得一個合理的風(fēng)流。所述的合理的風(fēng)流，是一個適合礦井正常生產(chǎn)所需要的風(fēng)流，既能保證礦井正常生產(chǎn)，而又不浪費能源，節(jié)省了電能。所謂正常生產(chǎn)除了指礦工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(chǎn)，人員撤離。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

在圖1中，通風(fēng)機(jī)自適應(yīng)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(wǎng)絡(luò)和電機(jī)控制單元等三部分組成，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(fēng)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(wǎng)絡(luò)由CAN總線、無線通信網(wǎng)絡(luò)或光纖工業(yè)以太網(wǎng)組成；電機(jī)控制單元主要有調(diào)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(fēng)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(wǎng)絡(luò)傳輸至通風(fēng)機(jī)電機(jī)控制單元，電機(jī)控制單元根據(jù)礦井環(huán)境參數(shù)調(diào)整電機(jī)的供電頻率，控制通風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

實施例2：在圖2中，通風(fēng)機(jī)自適應(yīng)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)舛葌鞲衅鳌L(fēng)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，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(fēng)機(jī)電機(jī)控制器，通風(fēng)機(jī)電機(jī)控制器輸出調(diào)頻供電給通風(fēng)機(jī)電機(jī)，控制通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)整合理的通風(fēng)參數(shù)。其他與實施例1同。

實施例3，在圖3中，通風(fēng)機(jī)自適應(yīng)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(fēng)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，通過CAN總線通信方式，將環(huán)境監(jiān)測信號傳輸至網(wǎng)關(guān)，通過網(wǎng)關(guān)將監(jiān)測信號傳輸至工業(yè)以太網(wǎng)，再通過工業(yè)以太網(wǎng)將信號傳輸至通風(fēng)機(jī)電機(jī)控制器，通風(fēng)機(jī)電機(jī)控制器輸出調(diào)頻供電給通風(fēng)機(jī)電機(jī)，控制通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)整合理的通風(fēng)參數(shù)。其他與實施例1同。

實施例4：在圖4中，通風(fēng)機(jī)自適應(yīng)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(fēng)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，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(wǎng)關(guān)，通過無線網(wǎng)關(guān)將監(jiān)測信號傳輸至工業(yè)以太網(wǎng)，再通過工業(yè)以太網(wǎng)將信號傳輸至通風(fēng)機(jī)電機(jī)控制器，通風(fēng)機(jī)電機(jī)控制器輸出調(diào)頻供電給通風(fēng)機(jī)電機(jī)，控制通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)整合理的通風(fēng)參數(shù)。其他與實施例1同。