中国现代教育装备
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 教育科技  
智能矿井通风调节演示实验系统的设计与实验研究
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2021-8-21 17:25:18
  [导读]针对现有的通风模拟演示系统设备控制效率低、智能化程度低等问题,设计了智能矿井通风调节演示实验系统。实验系统采用高精度传感器来监测风量,结合了PLC等智能控制部件建立了硬件系统,并使用LabVIEW工程软件编写了软件控制界面,能够达到自动调风演示的目的。通过验证实验,证明了该系统的可靠性及准确性。系统具有操作简单、实时监测、自动响应等优点。

  随着科技的发展,运用自动化设备解决矿井井下安全问题已成为当下矿业领域建设的热点,智慧矿山的提出更为该行业的发展确立了目标。矿井通风系统是矿井“六大系统”之首,煤矿要求“以风定产”,足见煤炭开采生产中通风系统的重要性[1]。所以,矿井通风系统准确、平稳、安全运行是煤矿安全生产的先决保障条件。目前,我国大部分煤炭企业矿井通风系统的管理技术较为落后,工人的劳动量大,通风变化数据实时监控不稳定,严重影响着我国煤炭产业的发展[2-3]。主要存在的问题有:

  第一,井下通风响应不及时。井下大多数风门尚未实现远程智能控制,无法与井下有害气体和风流的相关物理参数产生联动关系,不能快速调整风流。

  第二,设备控制效率低、智能化程度低。矿井通风系统风路操作还停留在人工或半人工阶段,难以实现有效通风和按需供风[4]。

  造成上述问题的根本原因是井下通风系统智能化程度还远远不够,所监测的参数与通风系统的调节动作之间没有形成反馈机制。为了在教学过程中,加强本科生对矿井通风智能化的理解,加深其学习的效果,建立了一个智能矿井通风调节演示实验系统,该系统将实验教学体系与控制技术相结合,使用LabVIEW设置初始风量和目标风量,通过传感器监测实时风压、PLC发送指令、PC接收数据并分析所得到的数据。在教学中开展相关演示实验,满足学生自主学习、自主实践的需求,帮助学生理解通风智能调节的相关理论知识,直观感受通风调节系统的运行状态,为以后的实习、实践打下基础[5-10]。

  1 实验原理

  2 实验平台设计与建设

  3 实验测试

  4 结语

  矿井通风系统智能化是该领域未来的发展趋势,研发相关的实验装置是提高学生实践能力的重要保障。本文通过硬软件系统的设计与搭建,设计建立了智能矿井通风调节演示实验系统,可以有效模拟展示矿井通风系统自动化调节过程。该平台具有较强的实践性和创新性,我校通过相关模拟实验,测试了该通风管路风量自动调节模拟实验平台的总调风响应时间之间的关系。通过实验,能帮助学生更深刻地理解通风系统的工作原理,有效提高了学生的操作能力和教学效果。

  参考文献

  [1] 潘吉龙.浅谈煤矿通风系统现状及智能通风系统设计[J].工程技术,2016,3(29):172.

  [2] 戴良军.基于模糊控制的局部通风机瓦斯智能排放研究[D].西安科技大学,2008.

  [3] 伍春檑.煤矿通风系统安全问题及稳定性探索[J].山东工业技术,2018(9):71.

  [4] 卢新明.矿井通风智能化技术研究现状与发展方向[J].煤炭科学技术,2016,44(7):47-52.

  [5] 于励民,马小平,任中华,等.矿井主通风机不停风倒机控制的研究与实现[J].工矿自动化,2010,36(9):133-137.

  [6] 娄秀涛,徐连杰,赵海发.用低功率可见二极管激光器进行倍频实验[J].实验技术与管理,2019,36(2):127-129.

  [7] 徐晓玲,余佼,张明辉,等.基于LabVIEW的传感器虚拟综合实验系统设计[J].实验技术与管理,2019,36(2):134-136,140.

  [8] 钟凯,温午麒,徐德刚,等.基于Nd:YAG/LBO倍频蓝光的全固态激光综合实验系统[J].实验技术与管理,2019,36(2):113-118.

  [9] 李梦如,陈哲,朱美华,等.液压虚拟仿真实验教学平台建设[J].实验技术与管理,2019,36(2):148-152.

  [10] 李兆玺,黄国勇,高威,等.基于PWM的数字功率放大实验系统设计与实现[J].实验技术与管理,2019,36(5):111-114.

  [11] 王德明.矿井通风与安全[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007.

  [12] 李洪强,孟建兵,曲宝军,等.基于LabVIEW的EPS性能试验台测控系统[J].山东理工大学学报(自然科学版),2019(5):5-9.

程健维1 陈祖云2 郑万成3 刘超3 杨文3

1.中国矿业大学安全工程学院 2.江西理工大学资源与环境工程学院 3.四川省煤炭设计研究院


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