一种用于矿井通风调节的风门自动控制装置的制作方法

1.本发明涉及矿井施工技术领域，具体为一种用于矿井通风调节的风门自动控制装置。


背景技术：

2.矿井通风是指将新鲜空气输入矿井下，增加氧气浓度，以稀释并排除矿井中有毒、有害气体和粉尘。矿井通风的基本任务是：供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要；冲淡井下有害气体和粉尘，保证安全生产；调节井下气候，创造良好的工作环境。
3.随着煤矿采掘活动的接替，开采深度也随之加深，井下局部地点的风压不可忽视。
4.在通风井的风量的加大，风压也随之增大，导致风门打开非常费力，同时，风门打开和闭合的自动化程度也较低，现有的通风井在开启和关闭时，通常只能是定时的，只能先设定时间，后打开，难以根据井下的环境做出相应的操作。
5.基于此，为解决上述提出的技术缺陷，现提出一种用于矿井通风调节的风门自动控制装置。


技术实现要素：

6.(一)解决的技术问题
7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于矿井通风调节的风门自动控制装置，通过设置通风组件，翻转组件与遮挡组件，所述风门控制器还包括检测单元、处理单元及控制模块；其中，所述检测单元，获取气体检测信息，进行评估并获取评估值，并进行分析，获取分析结果并形成控制策略，由控制模块接收控制策略，并形成相应的控制指令；对翻转组件及遮挡组件或者通风组件形成控制，自动对风门控制器进行控制，确保通气口下方的空气质量能够随时符合需求，解决了背景技术中的问题。
8.(二)技术方案
9.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：包括风门控制器，所述风门控制器包括控制器本体及风门本体，在风门本体的中间位置贯穿开设有供空气通过的通气口，在通气口的上方设置有通风组件：
10.在风门本体外缘处上方设置有翻转组件，所述翻转组件包括闭合壳体，闭合壳体朝向通气口所在的一侧转动设置有闭合板，所述闭合壳体的内部容纳有输入动力的第一电机，第一电机的输出端通过联动组件与闭合板活动连接，使闭合板沿着闭合壳体边缘处由倾斜向水平转动，对通气口可供气体流通的截面进行调整；
11.在闭合壳体远离闭合板的一侧设置有遮挡组件，所述遮挡组件包括与闭合壳体相贴附的外壳体，遮挡板的内部容纳有输出动力第二电机，第二电机的输出端通过传动组件连接有遮挡板，使遮挡板由外壳体的内部向外部穿出，对通气口的外缘处形成遮挡；
12.所述风门控制器还包括检测单元、处理单元及控制模块；其中，所述检测单元，对风门本体下方的矿井中的空气条件进行检测，获取气体检测信息；所述处理单元，获取气体
检测信息，进行评估并获取评估值，并进行分析，获取分析结果并形成控制策略，由控制模块接收控制策略，并形成相应的控制指令；对翻转组件及遮挡组件或者通风组件形成控制；
13.其具体的控制方法如下：在通气口下方气体条件低于阈值时，由翻转组件及遮挡组件增加通气口的通气面积，并使通风组件从通气口处向送入空气；在通气口下方气体条件不低于阈值时，由翻转组件及遮挡组件减少通气口的通气面积，减低通气口处交换量。
14.进一步的，所述联动组件包括两个相邻设置于闭合壳体内底端的第一安装板，两个第一安装板之间转动穿设有驱动螺杆，驱动螺杆与第一电机输出端相连，第一电机在输出动力之后，能够驱动驱动螺杆在两个第一安装板之间转动，驱动螺杆的外部螺纹旋合有外螺纹套；外螺纹套通过限位件连接有推杆，推杆与闭合板相铰接。
15.进一步的，所述限位件包括固定穿设于外螺纹套一侧的第一外套管，第一外套管的内部滑动穿设有第二滑动杆，第二滑动杆的顶端固定连接有限位外环，外螺纹套的一侧斜向设置有斜向支撑杆，斜向支撑杆的顶端铰接有推杆；在推杆的一侧固定连接有限位块，限位块沿着限位外环的内部滑动。
16.进一步的，所述传动组件包括与第二电机的输出端相连接齿轮件，齿轮件的两侧均设置有滑动的第一滑动杆，靠内侧的一个第一滑动杆通过推板与外壳体固定连接，靠外侧的一个第一滑动杆贯穿推板并延伸至外壳体的侧边，推板推动到外壳体从遮挡板的内部向外部伸出；从而方便对通气口的外缘处进行进一步的遮挡。
17.进一步的，所述外壳体的内部设置有两两对称第二安装板，两个横向设置的第二安装板之间滑动贯穿设置第一滑动杆，所述齿轮件包括与第二电机的输出端同轴转动的外齿环，第一滑动杆的外部套接有第二外套管，第二外套管靠近第二电机的侧边紧密贴附有齿条，齿条与外齿环相啮合。
18.进一步的，检测单元包括风压检测模块、换气量检测模块及风速检测模块；所述风压检测模块，对通气口上方风压进行检测，形成风压信息fy；所述换气量检测模块，检测通气口处的气体交换量，形成交换量信息jh；所述风速检测模块，检测通气口下方的空气风速，形成风速信息fs。
19.进一步的，所述是处理单元包括评估模块、预测模块及判断模块；所述评估模块接收风压信息fy、交换量信息jh及风速信息fs，进行关联后，获取评估值p；其中，所述评估值p的关联获取方法如下：
20.将风压信息fy、交换量信息jh及风速信息fs先进行归一化处理，综合后形成评估值p，评估值p的判断逻辑如下：
[0021][0022]
其中，γ及θ为可变更常数参数，0≤γ≤1，0≤θ≤1，且0≤γ+θ≤1，用户可以按照实际情况进行调整；c为修正系数，通过模拟软件，确定c的具体值。
[0023]
进一步的，所述预测模块，沿着时间轴获取若干组评估值，依据线性回归法预测下一时刻的预测评估值p1，所述判断模块，获取评估值p后与相应的阈值相比，判断是否超过阈值；获取预测评估值p1，与相应的阈值进行对比，判断是否低于过阈值；在评估值p1 及评估值p中至少一个超过阈值时，形成第一控制策略；在其他的情况下形成第二控制策略。
[0024]
进一步的，由控制模块接收第一控制策略或者第二控制策略，并形成相应的第一
控制指令或者第二控制指令；对翻转组件及遮挡组件或者通风组件形成控制；其具体的控制方法如下：接收第一控制指令时，由翻转组件及遮挡组件增加通气口的通气面积，并使通风组件从通气口处向送入空气；接收第二控制指令时，由翻转组件及遮挡组件减少通气口的通气面积，减低通气口处交换量。
[0025]
(三)有益效果
[0026]
本发明提供了一种用于矿井通风调节的风门自动控制装置。具备以下有益效果：
[0027]
通过设置翻转组件，能够在需要时，对通气口进行闭合，对井下的空气条件进行调整，而且由于两个翻转组件成相对设置，也使在对通气口的贯穿面积进行调整时，调整区间较大，控制的更为细致；
[0028]
通过设置遮挡组件，利用遮挡板对闭合板进行遮挡，在遮挡板向上伸出时，减少闭合板在移动时所受到的风力，降低闭合板移动的难度，同时在闭合板处于开启状态下时，遮挡板也能够对通气口处形成遮挡，减少气体的流量，在通气口处的进气量进行调整时，控制的更为细致；
[0029]
通过配置检测单元及处理单元，通过形成评估值来度对井下的空气情况进行判断及预判，从而在无人化的条件下，自动对风门控制器进行控制，确保通气口下方的空气质量能够随时符合需求，提高操作的效率。
附图说明
[0030]
图1为本发明风门控制器本体的正视结构示意图；
[0031]
图2为本发明矿井风门本体的正视结构示意图；
[0032]
图3为本发明遮挡组件剖视结构示意图；
[0033]
图4为本发明图3中的a处结构放大示意图；
[0034]
图5为本发明翻转组件的剖视结构示意图；
[0035]
图6为本发明图5中的b处结构放大示意图；
[0036]
图7为本发明矿井通风调节的风门自动控制系统结构示意图。
[0037]
图中：
[0038]
10、风门控制器；11、控制器本体；12、风门本体；13、通气口；
[0039]
20、翻转组件；21、闭合板；22、闭合壳体；23、第一电机；24、第一安装板；25、驱动螺杆；26、外螺纹套；27、斜向支撑杆；28、限位外环；29、限位块；210、第二滑动杆；211、第一外套管；212、推杆；
[0040]
30、遮挡组件；31、遮挡板；32、外壳体；33、推板；34、第二安装板；35、第一滑动杆；36、第二外套管；37、齿条；38、第二电机；39、外齿环；
[0041]
40、检测单元；41、风压检测模块；42、换气量检测模块；43、风速检测模块；
[0042]
50、处理单元；51、评估模块；52、预测模块；53、判断模块；
[0043]
60、控制模块；70、通风组件。
具体实施方式
[0044]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045]
实施例1
[0046]
请参阅图1-7，本发明提供一种用于矿井通风调节的风门自动控制装置，包括风门控制器10，所述风门控制器10包括控制器本体11及风门本体12，在风门本体12的中间位置贯穿开设有供空气通过的通气口13，在通气口13的上方设置有通风组件70，用于在风门本体12下方的空气流通量较低的时候，将风门本体12的上方空气向矿井的下方输入；
[0047]
在风门本体12外缘处上方设置有翻转组件20，所述翻转组件20包括闭合壳体22，闭合壳体22朝向通气口13所在的一侧转动设置有闭合板21，所述闭合壳体22的内部容纳有输入动力的第一电机23，第一电机23的输出端通过联动组件与闭合板21活动连接，使闭合板21沿着闭合壳体22边缘处由倾斜向水平转动，对通气口13可供气体流通的截面进行调整；
[0048]
在闭合壳体22远离闭合板21的一侧设置有遮挡组件30，所述遮挡组件30包括与闭合壳体22相贴附的外壳体32，遮挡板31的内部容纳有输出动力第二电机38，第二电机38 的输出端通过传动组件连接有遮挡板31，使遮挡板31由外壳体32的内部向外部穿出，对通气口13的外缘处形成遮挡，避免风门本体12水平方向的气流流动至通气口13的内部；
[0049]
所述风门控制器10还包括检测单元40、处理单元50及控制模块60；其中
[0050]
所述检测单元40，对风门本体12下方的矿井中的空气条件进行检测，获取气体检测信息；
[0051]
所述处理单元50，获取气体检测信息，进行评估并获取评估值，并进行分析，获取分析结果并形成控制策略，由控制模块60接收控制策略，并形成相应的控制指令；对翻转组件20及遮挡组件30或者通风组件70形成控制；
[0052]
其具体的控制方法如下：
[0053]
在通气口13下方气体条件低于阈值时，由翻转组件20及遮挡组件30增加通气口13 的通气面积，并使通风组件70从通气口13处向送入空气；在通气口13下方气体条件不低于阈值时，由翻转组件20及遮挡组件30减少通气口13的通气面积，减低通气口13处交换量。
[0054]
实施例2
[0055]
请参阅图5-6，本发明提供一种用于矿井通风调节的风门自动控制装置，本实施例是对实施例1中的翻转组件20做出进一步的公开；所述翻转组件20包括闭合板21、闭合壳体22、第一电机23、第一安装板24及驱动螺杆25、外螺纹套26、斜向支撑杆27、限位外环28、限位块29、第二滑动杆210、第一外套管211、推杆212；其中
[0056]
所述联动组件包括两个相邻设置于闭合壳体22内底端的第一安装板24，两个第一安装板24之间转动穿设有驱动螺杆25，驱动螺杆25与第一电机23输出端相连，第一电机23 在输出动力之后，能够驱动驱动螺杆25在两个第一安装板24之间转动，驱动螺杆25的外部螺纹旋合有外螺纹套26；外螺纹套26通过限位件连接有推杆212，推杆212与闭合板21相铰接。
[0057]
作为进一步的公开：
[0058]
参考图5及图6，所述限位件包括固定穿设于外螺纹套26一侧的第一外套管211，第一外套管211的内部滑动穿设有第二滑动杆210，第二滑动杆210的顶端固定连接有限位外
环28，外螺纹套26的一侧斜向设置有斜向支撑杆27，斜向支撑杆27的顶端铰接有推杆212；在推杆212的一侧固定连接有限位块29，限位块29沿着限位外环28的内部滑动。
[0059]
使用时，在需要对闭合板21的状态进行调整，以对通气口13进行闭合或者开启时，启动第一电机23来输出动力，驱动驱动螺杆25转动，利用驱动螺杆25与外螺纹套26的啮合，驱动外螺纹套26带动斜向支撑杆27沿着驱动螺杆25的长度方向移动，利用第二滑动杆210沿着第一外套管211内部滑动，及限位块29沿着限位外环28的内部滑动，配合形成限位作用，最终对推杆212运动状态形成调整，使闭合板21能够沿着闭合壳体22 的边缘处形成旋转，完成通气口13处贯穿面积形成调整。
[0060]
使用时，利用闭合板21对通气口13开启或者闭合，能够控制通气口13的空气流通与交换，在通气口13上方的风压较大时或者即将变大时，提前对通气口13处进行关闭，减少关闭通气口13的难度。
[0061]
实施例3
[0062]
请参阅图2-4，本发明提供一种用于矿井通风调节的风门自动控制装置，本实施例是对实施例1中的遮挡组件30做出进一步的公开；所述遮挡组件30包括遮挡板31、外壳体 32、推板33、第二安装板34、第一滑动杆35及第二外套管36、齿条37、第二电机38、外齿环39；其中，
[0063]
所述传动组件包括与第二电机38的输出端相连接齿轮件，齿轮件的两侧均设置有滑动的第一滑动杆35，靠内侧的一个第一滑动杆35通过推板33与外壳体32固定连接，靠外侧的一个第一滑动杆35贯穿推板33并延伸至外壳体32的侧边，推板33推动到外壳体 32从遮挡板31的内部向外部伸出；从而方便对通气口13的外缘处进行进一步的遮挡。
[0064]
作为进一步公开：
[0065]
在所述外壳体32的内部设置有两两对称第二安装板34，两个横向设置的第二安装板34 之间滑动贯穿设置第一滑动杆35，所述齿轮件包括与第二电机38的输出端同轴转动的外齿环39，第一滑动杆35的外部套接有第二外套管36，第二外套管36靠近第二电机38的侧边紧密贴附有齿条37，齿条37与外齿环39相啮合。
[0066]
使用时，利用第二电机38与齿条37的啮合，在第二电机38的输出端转动时，利用外齿环39与齿条37之间的啮合，使两个第一滑动杆35反向移动，其中的一个第一滑动杆35将外壳体32推出。
[0067]
使用时，通过将遮挡板31从外壳体32内部推出后，能够对通气口13的周围形成遮挡，减少通气口13上方经过的气流的量，减少通气口13处向井下的进风量，而且利用遮挡板31对闭合板21遮挡作用，减少闭合板21在移动时所受到的风力作用，降低闭合板21 开启或者闭合的难度。
[0068]
实施例4
[0069]
请参阅图2-4，本发明提供一种用于矿井通风调节的风门自动控制装置，本实施例是对实施例1中的检测单元40、处理单元50做出进一步的公开；
[0070]
其中，检测单元40包括风压检测模块41、换气量检测模块42及风速检测模块43；
[0071]
所述风压检测模块41，对通气口13上方风压进行检测，形成风压信息fy；
[0072]
所述换气量检测模块42，检测通气口13处的气体交换量，形成交换量信息jh；
[0073]
所述风速检测模块43，检测通气口13下方的空气风速，形成风速信息fs。
[0074]
其中，所述是处理单元50包括评估模块51、预测模块52及判断模块53；
[0075]
所述评估模块51接收风压信息fy、交换量信息jh及风速信息fs，进行关联后，获取评估值p；其中，所述评估值p的关联获取方法如下：
[0076]
将风压信息fy、交换量信息jh及风速信息fs先进行归一化处理，综合后形成评估值p，评估值p的判断逻辑如下：
[0077][0078]
其中，γ及θ为可变更常数参数，0≤γ≤1，0≤θ≤1，且0≤γ+θ≤1，用户可以按照实际情况进行调整；c为修正系数，通过模拟软件，确定c的具体值。
[0079]
所述预测模块52，沿着时间轴获取若干组评估值，依据线性回归法预测下一时刻的预测评估值p1，
[0080]
所述判断模块53，获取评估值p后与相应的阈值相比，判断是否超过阈值；获取预测评估值p1，与相应的阈值进行对比，判断是否低于过阈值；在评估值p1及评估值p中至少一个超过阈值时，形成第一控制策略；在其他的情况下形成第二控制策略；如果评估值 p较低或者即将变低，则意味着井下的空气条件已经较差或者会变得较差，需要保持通风状态。
[0081]
由控制模块60接收第一控制策略或者第二控制策略，并形成相应的第一控制指令或者第二控制指令；对翻转组件20及遮挡组件30或者通风组件70形成控制；
[0082]
其具体的控制方法如下：
[0083]
接收第一控制指令时，由翻转组件20及遮挡组件30增加通气口13的通气面积，并使通风组件70从通气口13处向送入空气；接收第二控制指令时，由翻转组件20及遮挡组件30减少通气口13的通气面积，减低通气口13处交换量。
[0084]
使用时，在本步骤中，利用检测单元40与处理单元50的配合，能够对通气口13下方的情况进行判断，形成评估值p，基于评估值与相应阈值的关系，对通气口13的状态进行控制，从而调整井下的空气情况。
[0085]
综合以上实施例的方案，在本技术取得了以下效果：
[0086]
通过设置翻转组件20，能够在需要时，对通气口13进行闭合，对井下的空气条件进行调整，而且由于两个翻转组件20成相对设置，也使在对通气口13的贯穿面积进行调整时，调整区间较大，控制的更为细致；
[0087]
通过设置遮挡组件30，利用遮挡板31对闭合板21进行遮挡，在遮挡板31向上伸出时，减少闭合板21在移动时所受到的风力，降低闭合板21移动的难度，同时在闭合板21 处于开启状态下时，遮挡板31也能够对通气口13处形成遮挡，减少气体的流量，在通气口13处的进气量进行调整时，控制的更为细致；
[0088]
通过配置检测单元40及处理单元50，通过形成评估值来度对井下的空气情况进行判断及预判，从而在无人化的条件下，自动对风门控制器10进行控制，确保通气口13下方的空气质量能够随时符合需求，提高操作的效率。
[0089]
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些
要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0090]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。