一种矿井安全系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及矿井安全技术领域，特别是涉及一种矿井安全系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]矿井下，在煤矿的开采过程中，由于机械与煤矿的接触导致大量的固体微粒游离与空气中，且能够长时间游离在空气中，这种能够长时间游离与空气中的固体微粒叫粉尘，粉尘中含有大量有害物质。
[0003]在矿井下作业的工作人员吸入较高浓度粉尘可引起肺部弥漫性、进行性纤维化为主的全身疾病，可在支气管壁上溶解而被吸收，由血液带到全身各部位，引起全身性中毒，因此，对矿井下粉尘的监测和处理尤为重要；其次矿井下存在瓦斯爆炸、粉尘自然的危险，因此，对矿井下温度和瓦斯浓度的监测和处理同样尤为重要。
[0004]现有技术中有实时监测粉尘和处理粉尘系统、也有检测温度和瓦斯浓度的装置，能够及时监测矿井下粉尘的浓度、温度和瓦斯浓度，并能够对采集到的信息进行处理，然而，由于粉尘、温度和瓦斯的监测和处理与工作人员的关联度不高，仍然导致在矿井下作业的工作人员的身体健康被粉尘所危害，人身安全被瓦斯爆炸和粉尘自然所威胁。
【发明内容】
[0005]本发明提供的矿井安全系统及控制方法，能够实时监测和处理矿井下粉尘的浓度、温度和瓦斯浓度，其一通过检测某个区域粉尘浓度值，结合工作人员在此区域工作时间，工作人员的肺活量来计算出工作人员每天粉尘吸入量，通过大数据可以知道一个人的职业健康状况；其二通过检测温度或者瓦斯浓度大于预设值时，结合人员定位系统，了解该区域有多少人员处于危险状况，通过语音系统能够及时通知工作人员撤离，保证了工作人员矿井作业的安全。本发明提供的技术方案如下:
[0006]一种矿井安全系统，包括，用于实时监测矿井下预设位置粉尘浓度，并当所述预设位置粉尘浓度大于预设浓度时进行除尘的除尘装置；
[0007]用于实时监测矿井下工作人员位置的定位装置；
[0008]用于实时检测矿井下预设位置温度和瓦斯浓度，并当所述预设位置温度或瓦斯浓度大于预设值时，结合所述定位装置和语音广播装置通知危险区域内工作人员进行撤离；
[0009]优选地，所述除尘装置包括，
[0010]安装在所述矿井下所述预设位置的喷雾机构；
[0011]安装在所述矿井下所述预设位置的送风机构；
[0012]安装在所述矿井下所述预设位置的粉尘检测机构；
[0013]以及，根据所述粉尘检测机构所检测的所述预设位置粉尘浓度大于预设值时，用于控制所述喷雾机构与所述送风机构运行的除尘控制机构。
[0014]优选地，所述除尘装置还包括，用于增强所述喷雾机构内水压的增压机构，所述增压机构与所述除尘控制机构连接，所述除尘控制机构还用于在所述喷雾机构与所述送风机构运行后，矿井下所述预设位置的粉尘浓度大于预设浓度时，控制所述增压机构运行。
[0015]优选地，所述喷雾机构包括，设置在所述预设位置的喷头，通过管道与所述喷头连接的电动球阀，通过管道与电动球阀连接的水栗，以及通过管道与所述水栗连接的水源，所述增压机构与所述水栗连接。
[0016]优选地，所述送风机构包括进风口与出风口，所述粉尘检测机构包括分别设置在所述进风口与所述出风口的粉尘传感器。
[0017]优选地，所述定位装置包括，设置在工作人员上的标识卡与用于实时读取所述标识卡位置的读卡机构，以及，与所述读卡机构连接，用于显示所述标识卡实时位置的显示机构。
[0018]优选地，所述预警装置包括，安装在所述矿井下所述预设位置的温度传感器；安装在所述矿井下所述预设位置的瓦斯传感器；安装在所述矿井下所述预设位置的风速检测装置；安装在所述矿井下所述预设位置的送风机构；以及，所述温度传感器或瓦斯传感器所检测的所述预设位置温度或者瓦斯浓度大于预设值时，用于控制所述送风机构运行以及与风速检测装置相连的预警控制机构。
[0019]优选地，所述通信装置包括，通信控制机构与安装在矿井下的音箱，所述通信控制机构与所述音箱连接，当所述预警装置监测到矿井下所述预设位置温度或瓦斯浓度大于预设值时，结合定位装置了解该危险区域工作人员运动轨迹，并通过所述通信控制机构控制所述音箱通知相关人员撤离。
[0020]优选地，所述通信装置还包括，设置在工作人员上的第一通信机构与设置在控制室的第二通信机构，所述第一通信机构与所述第二通信机构能够进行无线通信。
[0021]优选地，所述通信装置还包括设置在所述通信控制机构上的避雷机构。
[0022]优选地，所述避雷机构为避雷珊。
[0023]优选地，所述矿井安全系统的控制方法包括以下步骤，
[0024]步骤(A)，分别建立矿井内掘进面、综采面及回风巷道的除尘喷雾模型；
[0025]步骤(B)，根据建立的掘进面除尘喷雾模型，对矿井内掘进面进行除尘喷雾处理，
[0026](BI)，检测是否接受到开启送风机构内除尘风机信号，若接受到，则执行(B2);否贝IJ，继续检测；
[0027](B2)，开启除尘风机，运行粉尘检测机构的粉尘采用周期后，通过粉尘检测机构分别检测除尘风机的机头部和机尾部的粉尘含量，计算此时的出除尘效率；
[0028](B3)，若此时的送风机构的除尘效率大于送风机构的既定阀值，则掘进面除尘完毕；否则，执行(B4);
[0029](B4)，开启喷雾机构(101)内的多道喷雾水幕，运行粉尘检测机构的粉尘采用周期后，通过粉尘检测机构再次分别检测除尘风机的机头部和机尾部的粉尘含量，计算出此时的除尘效率；
[0030](B5)，若此时的风机构的除尘效率大于送风机构的既定阀值，则掘进面除尘完毕；否则，执行(B6);
[0031](B6)，通过压力传感器检测管道内水压，若压力值大于既定压力阀值，则重新执行(B4)，否则，执行(B7);
[0032](B7)，开启增压机构，运行粉尘检测机构的粉尘采用周期后，通过粉尘检测机构再次分别检测除尘风机的机头部和机尾部的粉尘含量，计算出除尘效率；
[0033](B8)，若此时的是送风机构的除尘效率大于送风机构的既定阀值，则掘进面除尘完毕；
[0034]步骤(C)，根据建立的综采面及回风巷道的除尘喷雾模型，对矿井内综采面及回风巷道进行除尘喷雾处理，
[0035](Cl)，喷雾机构默认自动开启一道水幕，运行粉尘检测机构的粉尘采用周期后，通过粉尘检测机构再次分别检测除尘风机的机头部和机尾部的粉尘含量，计算此时的出除尘效率；
[0036](C2)，若此时的送风机构的除尘效率大于送风机构的既定阀值，则综采面及回风巷道除尘完毕；否则，执行(C3);
[0037](C3)，喷雾机构(101)开启第二道水幕，通过压力传感器检测管道内的水压，若压力值大于既定压力阀值，则执行(C5);否则，执行(C4);
[0038](C4)，开启增压机构；
[0039](C5)，运行粉尘检测机构的粉尘采用周期后，通过粉尘检测机构再次分别检测除尘风机的机头部和机尾部的粉尘含量，计算出除尘效率；
[0040](C6)，若此时的送风机构的除尘效率大于送风机构的既定阀值，则综采面及回风巷道除尘完毕，否则，执行(C7);
[0041](C7)，喷雾机构开启第三道水幕，重复上述步骤，依次开启喷雾机构的多道水幕，直到综采面及回风巷道除尘完毕；
[0042]步骤(D)，通过建立的矿工职业危害计算模型，结合人员定位装置计时人员在不同尘源点工作时间，累计人员一天的工作时间，个人呼吸性粉尘浓度如公式(I)所示:
[0043]TffA = CT/8
[0044]C:表示空气中粉尘浓度，mg/ Hl2.m ;
[0045]T:(工人)接触时间，h ;
[0046]8: —个工作日工作的时间，h ;
[0047]步骤(E)，根据建立粉尘自燃或爆炸预测计算模型，对矿井内粉尘自燃或瓦斯爆炸进行预警，
[0048](El)，将温度传感器和瓦斯传感器的所采集的温度值和瓦斯浓度值结合矿井3D巷道分布通过云图形式显示出来；
[0049](E2)，若检测到的温度或瓦斯浓度大于预设值，则运行送风机构通过混合式通风送新鲜风流；
[0050](E3)，预警控制机构根据风速检测装置检测的实时风速计算新鲜风流何时到达可能有工作人员存在的爆炸地点；
[0051](E4)，结合定位装置实时采集到的井下人员分布，所述通信控制机构通过所述音箱通知附近工作人员撤离。
[0052]优选地，所述步骤(A)建立