通风机自适应智能控制系统的制作方法

本发明涉及一种煤矿通风机的电机智能调速系统，特别是一种通风机自适应智能控制系统。

背景技术：

煤矿通风机是保障安全开采的关键设备，在煤矿灾害中造成群死群伤事故的最主要灾害是瓦斯爆炸,通风机是冲淡和排出井下瓦斯、保证井下工作人员有足够数量且符合要求的空气。目前煤矿的主通风机大多采用同步电机驱动，恒速运转，研究的通风机调速控制也大多是从电气角度进行的程序控制，也有一些模糊控制的研究，但并没用很好的结合矿井实际，不能投入实际应用。因此，目前通风机的运行一方面不能保证工作面瓦斯不超限，另一方面恒速运转也浪费电能。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种通风机自适应智能控制系统，解决传统通风机的运行一方面不能保证工作面瓦斯不超限，另一方面恒速运转浪费电能的问题。

本发明的目的是这样实现的：通风机自适应智能控制系统由矿井环境参数监测单元、信号传输网络和电机控制单元等三部分组成，矿井环境参数监测单元与信号传输网络的输入端连接，信号传输网络的输出端与电机控制单元连接，电机控制单元的输出端与通风机连接；

所述的矿井环境参数监测单元由瓦斯动态监测传感器、瓦斯浓度传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器和环境温度传感器组成；

所述的信号传输网络可以有多种方式，包括无线传输、CAN总线传输和工业以太网传输，也可以多种通信网络结合的方式，完成有线和无线的传输；所述的信号传输网络为CAN总线；或者所述的信号传输网络为CAN总线和光纤工业以太网构成，CAN总线的输出端通过网关与工业以太网连接；或者所述的信号传输网络为无线通信网络和光纤工业以太网构成，无线通信的输出端通过无线网关与工业以太网连接；

所述的电机控制单元为调频控制器。

所述的矿井环境参数监测单元中的瓦斯动态监测传感器、瓦斯浓度传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器和环境温度传感器根据矿井环境监测要求，各有若干个，分布在采掘工作面等重要场所，监测矿井的环境参数。

矿井环境参数监测单元中的瓦斯动态监测传感器，是一种能够监测瓦斯异常涌出动态变化的传感器，通过该传感器的信息，可以控制加大通风风流，防止瓦斯超限。

通风机自适应智能控制系统是一个闭环系统，根据矿井环境参数控制通风机电机转速，调整通风风流，风流的改变会使矿井环境参数发生变化，这种变化通过矿井环境参数监测单元和信号传输网络反馈到通风机的电机控制单元，再根据预设的环境安全参数要求判断是否需要继续调整通风机通风参数，最终使矿井获得一个合理的风流。

有益效果，由于采用了上述方案，矿井环境参数监测单元将矿井瓦斯动态变化、瓦斯浓度、风速、一氧化碳、氧气传感器和环境温度传感器提供的矿井环境信息通过通信网络传输至通风机电机控制单元，电机控制单元根据矿井环境参数调整频率，控制通风机电机的转速，从而给矿井提供合理的通风参数，在保证煤矿安全的前提下，达到电机节能的效果。解决了传统通风机的运行一方面不能保证工作面瓦斯不超限，另一方面恒速运转浪费电能的问题，达到本发明的目的。

优点：克服了传统通风机的电动机恒转速运行耗能大的问题，通风机能够根据工作面瓦斯浓度和动态变化进行自适应控制，避免矿井瓦斯超限事故的发生，同时还可以根据矿井温度、瓦斯浓度变化、瓦斯浓度、一氧化碳和氧气的信息，控制风流，给矿井工作面提供安全舒适的工作环境。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

图2是本发明第二实施例的系统框图。

图3是本发明第三实施例的系统框图。

图4是本发明第四实施例的系统框图。

具体实施方式

实施例1：通风机自适应智能控制系统由矿井环境参数监测单元、信号传输网络和电机控制单元等三部分组成，矿井环境参数监测单元与信号传输网络的输入端连接，信号传输网络的输出端与电机控制单元连接，电机控制单元的输出端与通风机连接；

所述的矿井环境参数监测单元包括有瓦斯动态监测传感器、瓦斯浓度传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器和环境温度传感器；

所述的信号传输网络可以有多种方式，包括无线传输、CAN总线传输和工业以太网传输，也可以多种通信网络结合的方式，完成有线和无线的传输；所述的信号传输网络为CAN总线；或者所述的信号传输网络为CAN总线和光纤工业以太网构成，CAN总线的输出端通过网关与工业以太网连接；或者所述的信号传输网络为无线通信网络和光纤工业以太网构成，无线通信的输出端通过无线网关与工业以太网连接；

所述的电机控制单元为调频控制器。

矿井环境参数监测单元将矿井瓦斯动态变化、瓦斯浓度、风速、一氧化碳、氧气传感器和环境温度传感器提供的矿井环境信息通过通信网络传输至通风机电机控制单元，电机控制单元根据矿井环境参数调整电机的供电频率，控制通风机电机的转速。

所述的瓦斯动态监测传感器采用动态补偿的催化传感器或基于声波原理的瓦斯涌出传感器；瓦斯浓度传感器采用催化传感器或红外甲烷传感器；风速传感器采用热线或超声波原理的传感器；一氧化碳传感器采用红外或电化学原理的传感器；氧气传感器采用电化学原理的传感器；环境温度传感器采用集成温度传感器。

所述的CAN总线通信网络采用PHILIPS公司的82C250芯片，无线通信网络采用NRF401或无线通信模块，光纤工业以太网为矿井现有的通信网络，需要根据传感器信号传输方式选择接入网关，将传感器的信号通过无线或有线方式接入光纤传输网，然后传输至地面的通风机电机控制器。

所述的矿井环境参数监测单元中的瓦斯动态监测传感器、瓦斯浓度传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器和环境温度传感器根据矿井环境监测要求，各有若干个，分布在采掘工作面等重要场所，监测矿井的环境参数。

矿井环境参数监测单元中的瓦斯动态监测传感器，是所有环境参数监测传感器中最重要的装置，它能够监测瓦斯异常涌出动态变化的传感器，通过该传感器的信息，可以及时控制通风风流，防止瓦斯超限。

信号传输网络可以有多种方式，包括无线传输、CAN总线传输和工业以太网传输，也可以多种通信网络结合的方式，完成有线和无线的传输。

通风机自适应智能控制系统是一个闭环系统，根据矿井环境参数控制通风机电机转速，调整通风风流，风流的改变会使矿井环境参数发生变化，这种变化通过矿井环境参数监测单元和信号传输网络反馈到通风机的电机控制单元，再根据预设的环境安全参数要求判断是否需要继续调整通风机通风参数，最终使矿井获得一个合理的风流。所述的合理的风流，是一个适合矿井正常生产所需要的风流，既能保证矿井正常生产，而又不浪费能源，节省了电能。所谓正常生产除了指矿工获得含有正常氧气的新鲜空气外，同时也避免工作面瓦斯涌出造成的超限事故。瓦斯超限按照安全规定要停产，人员撤离。

下面结合附图对本发明作进一步描述：

在图1中，通风机自适应智能控制系统主要由矿井环境参数监测单元、信号传输网络和电机控制单元等三部分组成，矿井环境参数监测单元主要由瓦斯动态监测传感器、瓦斯浓度传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器和环境温度传感器组成；信号传输网络由CAN总线、无线通信网络或光纤工业以太网组成；电机控制单元主要有调频控制器组成。矿井环境参数监测单元将矿井瓦斯动态变化、瓦斯浓度、风速、一氧化碳、氧气传感器和环境温度传感器提供的矿井环境信息通过通信网络传输至通风机电机控制单元，电机控制单元根据矿井环境参数调整电机的供电频率，控制通风机电机的转速。

实施例2：在图2中，通风机自适应智能控制系统中矿井环境参数监测单元中的瓦斯动态监测传感器、瓦斯浓度传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器和环境温度传感器，通过CAN总线通信方式，直接将环境监测信号传输至通风机电机控制器，通风机电机控制器输出调频供电给通风机电机，控制通风机的转速，调整合理的通风参数。其他与实施例1同。

实施例3，在图3中，通风机自适应智能控制系统中矿井环境参数监测单元中的瓦斯动态监测传感器、瓦斯浓度传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器和环境温度传感器，通过CAN总线通信方式，将环境监测信号传输至网关，通过网关将监测信号传输至工业以太网，再通过工业以太网将信号传输至通风机电机控制器，通风机电机控制器输出调频供电给通风机电机，控制通风机的转速，调整合理的通风参数。其他与实施例1同。

实施例4：在图4中，通风机自适应智能控制系统中矿井环境参数监测单元中的瓦斯动态监测传感器、瓦斯浓度传感器、风速传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器和环境温度传感器，通过无线通信模块，将环境监测信号传输至无线基站，无线基站将信号传输至无线网关，通过无线网关将监测信号传输至工业以太网，再通过工业以太网将信号传输至通风机电机控制器，通风机电机控制器输出调频供电给通风机电机，控制通风机的转速，调整合理的通风参数。其他与实施例1同。