自动无压风门系统结构

我国矿井生产条件比较恶劣，对矿井安全生产造成严重的危害，特别是重特大恶性事故(如瓦斯爆炸、火灾)更是给矿井、生命财产造成巨大损失[31]。矿井一旦发生重大灾害，会造成煤炭资源和设备的重大损失以及人员的重大伤亡，如果应对决策不及时或不恰当往往又会使矿井灾害进一步扩大，而且仅凭救灾指挥者的经验基础远远不能满足日益复杂的救灾决策需要。因此，需要亟待建立以风流远程控制硬件设备和矿井灾害智能决策系统为架构基础的井下自动风门监控系统，使井下风流控制和抗灾决策实现智能化、网络化、可视化等，确保矿井安全高效开采。

在矿井灾害的发生、发展过程中，井下风门监控系统能够有效地进行预防和控制煤矿事故。因此，有必要建立风门监控系统以保障其控制风门运行的科学性、合理性、有效性。风门监控系统主要由地面采集监控主服务器、Web 服务器、路由器、光纤交换机、井下工业以太环网光纤主干道、光纤终端转换装置、智能采集装置、彩色低照高清摄像头、防火救灾自动控制风门、矿用风门语音灯光联锁控制装置、全自动智能控制风门、木质风门以及粉尘浓度、风速、温度、CO、烟雾等多种环境参数测量传感器等部分组成。其设备分布结构如图 3.1 所示。

图 3.1  自动无压风门监测系统结构图

基于监控系统的元件组成，研发了集控制设备、监测系统、网络系统为一体的远程控制系统，按实现功能不同可以划分为 3 大功能模块。

 

（1）自动无压风门控制及运行参数检测模块

此模块主要负责监测“井下抗灾救灾风门”、“全自动智能风门”、“木质风门”等相关风门的开/关位置、故障类型等运行状态；实现人员及车辆通过风门时的自动语音提示及控制；执行地面远程控制防火风门的开/关、井下现场本地（按钮和遥控器）控制防火风门的开/关、喷雾的开/关等功能。实现灾变设施远程控制与本地控制相结合的管理方式，保证井下火灾发生时，灾变设施能按救灾抢险预案正常运作，确保第一时间正确操作灾变设施。全自动智能风门通过局部改造可以实现风门附近两路图像的监视，同时可以进行地面控制复位功能。

（2）自动无压风门音、视频监控信号采集模块

此模块主要负责采集管理井下救灾风门（或全自动风门）处的实时动态高清图像信息及地面语音广播功能。每台防火救灾风门主机提供两路视频接入（视频监控采用模块化设计，可根据现场不同需求扩展成多路视频）。为地面人员随时掌握风门的实际运行状态及风门处实际环境状况提供可能。同时可实时监视井下工作人员及车辆通过风门的情况，为地面调度中心提供实时图像监视及历史图像查询，可用于实时追踪或历史再现井下工作人员、车辆的行走路线；实时图像可以通过网络或模拟 (BNC) 方式接入矿方视频监控系统。语音模块的功能，主要实现地面调度中心通过系统语音平台，在未发生灾害时可以用于广播播放或自由选择播放会议录音文件、其它音频文件等；当井下灾害发生时可通过此语音系统通报救灾路线及灾情的发展情况，便于井下被困人员根据提示及时逃离灾害现场，避免人员的伤亡。

环境传感器信号采集模块此模块主要用于管理井下防火救灾风门附近关键监测点的粉尘浓度、风速、温度、 CO、烟雾等环境传感器信息的采集接入，实时掌握风门附近巷道处的环境状况等信息。当采集到的环境信息（如烟雾、温度）超标时，风门自动报警提示并记录异常状态。同时地面软件监控系统立即记录异常事件并通过语音报警，提醒地面工作人员了解巷道环境变化，提前发现异常情况，第一时间处理突发事件，预防事态的进一步恶化，为抢险救灾赢得宝贵时间。