新型远程红外自动控制风门设计及应用

摘 要 开磷井下矿山的主进风巷、主回风巷绝大部分都是井下运输的主要通道。由于井下通风的需要，需在这些巷道内设置风门进行风量调节、阻断风流。如果布置手动风门，井下巷道断面约16m2，风门比较笨重，开关吃力且时间长，再加之车辆、设备通过频繁，手动风门达不到通风的效果，并且开闭时易发生安全事故，而且还需专人从事该项工作。造成人力资源的浪费。如果安装自动风门，这些问题便可迎刃而解。

关键词 红外；自动控制；风门

中图分类号TD87 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）95-0192-02

1 概述

1.1矿山地理位置及气候情况

开磷集团磷矿山位于贵州省开阳县金钟镇境内，地处云贵高原东部中、低山地带呈NNE向长垣状展布，属河谷地貌。矿区地表冲沟发育洋水河是矿区唯一的小河，河水由南向北流过矿区最终汇入乌江，地表水系属乌江水系。本区属北温带云贵高原亚热带季风温润气候区，最高气温36.5℃，最低气温-7.6℃。有冬无严寒，夏无酷暑的气候特征。

1.2 矿山主要开拓方式和运输方式

开磷地下矿山主要采取平硐、斜坡道、胶带斜井联合开拓系统。分中段加盘区联合开采方式，充填采矿法。矿石由铲运机经分层平巷进入盘区溜矿井，再由井下运矿卡车经中段大巷进入中段主溜矿井，最后由皮带运输到地表卸矿场。

2通风方式概述

开磷地下矿山现有通风系统为中央进风两翼对角抽出式通风系统，新鲜风流主要通过主平硐、斜坡道、贯通地表的一些临时措施风井及采空区进风。经过中段大巷进入各个盘区，然后经过采场，污风进入上一中段回风巷道，最后由安装在两端的主风机抽出地表。独头掘进工作面采用安装局扇解决通风问题。

3自动风门在矿山井下的运用

3.1 安装自动风门的前提

矿山的井下开采离不开通风，要搞好井下通风，就必须形成完善的通风系统，然而通风系统除主进风井、主回风井、进风巷、回风巷、主风机等外，还须设置若干的通风构筑物来阻断风流、调节风量、改变风向等。其中风门就是通风构筑物最重要的部分。那么选择风门位置和种类是搞好通风的关键环节。从开磷井下矿山开拓系统、运输方式、通风系统可以知道，井下的铲装设备、运矿卡车、材料运送、行人等的主要通道都是井下进入新鲜风流的主要通道（中段大巷）。特别是运矿卡车通过十分频繁，主要生产中段大巷平均一天通过的车辆可达500车/次～1000车/次。不按装风门，井下通风得不到保证，安装用人工开关的风门，就必须24小时有专人负责开闭。一组风门需要2人，按8小时/班计算，一组风门就需要6人，这样就造成人力资源的浪费，再加之中段大巷的断面较大（16㎡左右），制作风门都又大重，频繁的开关容易发生安全事故。要解决以上存在的问题就只有在主要运输大巷安装自动风门。

3.2 自动风门的工作原理

3.3系统组成

矿用自动风门由控制装置、液压传动装置、红外传感器、磁控开关、车辆传感器、摄像仪、工控机、工业环网、语音箱及控制箱组成。

1） KN305自动控制装置KN305自动控制装置部分由控制PLC、管理控制软件、手动集中操作面板组成。控制计算机和管理控制软件组成自动监控系统，负责将模块传输来的数据整理分析，并将数据记录存储。手动集中操作面板与自动监控系统平行实现控制功能。（1）用于将各检测的传感器数据进行采集、整理、输出。通过可编辑的逻辑关系、各传感器的动作返回信号，将采集的数据记录、存储。输出控制信号用于；风门的开启、关闭；（2）内置阀门开关驱动装置用于电动闸阀开启时的供电；（3）电磁阀驱动装置用于油、气电磁阀开启时的供电；（4） KN305型智能测控装置是以西门子PLC为核心的智能化矿用电子设备，能方便地与多种传感器、执行器配接，构成矿用监控子系统，完成数据采集处理、信息编码传输、超限报警断电、远方控制、就地控制等功能，它可以与多种型号的综合监控系统配套使用。主要技术参数： 传输速度：19200bps ； 传输距离不小于45km；传输信道： 两芯矿用屏蔽低频通信电缆或光缆；传输方式： 异步时分制基带传输；转换误差不大于0.5%（相当于1bit）；开关量输入信号：无电位接点或高低电平，高电平不小于3V，低电平不大于1V；开关量输出信号： 输出电流大于2mA时，输出电压不小于6V；输入电流为2mA时，输出端电压应不大于1V；供电电源：12V，0.5A。

地面主机通过传输接口的放大和隔离向测控器发送初始化、测试命令，测控器则根据主机的命令类型回送相应的信息，根据主机的初始化信息对各有关的输入口进行采集和处理，并将所有的信息放入发送缓冲区等待发送。发送给地面主机的信息在CRT上或模拟盘上进行显示。

2）远端监控指挥：远端监控指挥部分由计算机、管理软件、网络传输部分组成，通过计算机网络，同步显示现场工况。远端监控具有开放的接口，可以扩展功能或接入其他系统。

3）视频监控每个风门安装1台摄像机，管理人员可实时了解现场情况。

通讯系统：通讯系统由以太网模块通过光纤传送到工业环网。4.适用标准：《金属非金属矿山安全规程》GB16423-2006；《低压配电设计规范》GB50054-1995；《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 DL/T620-1997；遵守IEC标准；现行国家电工委员会标准及其他有关标准；结构组成：由控制装置、红外传感器、磁控开关、语音箱及控制箱组成。

3.4技术参数

1）自动控制装置：

额定工作电压：AC380V，允许电压波动范围10% ～25%；额定功率：15W；最高直流工作电压：DC24V；

2）声光语音箱：最高工作电压：DC24V；额定电流：500mA；音响响度：85dB；光可见距离：80m。

3）控制箱：电压380V；功率1.5kW；

4）磁控开关传感器：输入电压：DC12V；触点的额定负载容量：10ma～100 mA；传感器与磁铁有效感应距离0mm～40mm。

3.5用途

风门自动控制装置适用于单扇或双扇、行人、行车或人车共用风门等设施处全自动控制，可控制两道或单道风门。设备安装后，风门能满足反风要求，在停电时可靠人力开闭风门，安装方便，便于维护、动作灵活、安全可靠。

4取得的效果

自动风门通过多个传感器可以完全实现自动开闭；可以有效的阻断风流和风量调节，在自动风门上开两个可以调节大小的孔，便可通过调节孔的大小来调节风量，完全能满足通风的要求；通过远程控制，能有效的监控风门的开闭情况，远程操作；与计算机连接具有自检功能，当系统中传感器、分站、主站、传输电缆等设备发生故障时，报警并记录故障时间，故障设备，以供查询。以便于及时查找发生故障的原因和恢复；由于自动风门不需要人工开关，节省了大量的人力、物力，有效避免了人工开关风门时安全事故的发生；自动风门的开闭要比人工开闭的时间短，车辆、设备、行人等的通过时间就短，保持畅通，提高了井下生产效率。

参考文献

[1]黄元平.矿井通风.中国矿业学院出版社.

[2]吴超主.矿井通风与空气调节.中南大学出版社.

[3]李桂兰，王广云著.煤矿井下风门自动控制系统设计.煤炭工程，2008（6）.