一种矿用不间断供电智能空气循环系统

技术领域

本发明涉及一种风机控制系统，更具体的说是一种矿用不间断供电智能空气循环系统。

背景技术

矿井中作业环境复杂，有毒有害气体危害作业人员生命、易燃易爆气体聚集发生爆炸、阴暗潮湿导致线路故障的事故时有发生，对空气中有毒有害气体浓度、温度、湿度、压力的监测、预警以及处理尤为重要。

目前矿井中主要采用风机来实现井下的通风和除尘工作，风机大多独立运行，而由于异常断电不可避免，导致风机停运，矿井中温度上升、易燃易爆气体聚集，对矿井作业有着致命风险。

发明内容

本发明的目的是针对矿井中空气质量和突发断电等问题，提出一种可实现实时监测空气质量、多路风机协同作业、不间断供电、异常预警的矿用不间断供电智能空气循环系统。

本发明所述的一种矿用不间断供电智能空气循环系统，其特征在于，由监控平台层、总线驱动控制层、电气执行层组成，其中监控平台层包括：数据管理系统、人机交互系统、紧急预警控制系统；总线驱动控制层包括：主控制器、空气质量检测系统、电池管理系统、预警控制系统、逆变器控制系统、风机供电控制系统；电气执行层包括多点传感器组、主电源、副电源、备用电源（蓄电池、斩波器、逆变器、变压器）、预警电路模块、开关组、风机组1、风机组2、风机组3。

所述的监控平台层位于矿山地面监控室，与总线驱动层采用以太网通信，总线驱动层各模块安装于隔爆箱体内，通过CAN总线相连，电气执行层中蓄电池、斩波器、逆变器和变压器均安装于隔爆箱体内；所述的人机交互系统可实时显示矿井中有毒有害气体浓度（包括甲烷、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氨气）、温度、湿度、压力，主电源、副电源、备用电源的工作情况，同时可远程控制主电源、副电源、备用电源、逆变器的启停，数据管理系统可存储、调用、分析历史数据；所述的空气质量检测系统可检测多点空气中有毒有害气体浓度、温度、湿度、压力，可设定阈值，预警电路模块包含漏电检测、掉电检测、短路检测和多点报警装置。所述的蓄电池为336V铅酸蓄电池，主电源和副电源为660V三相交流电。

本发明所述的一种矿用不间断供电智能空气循环系统的优点在于：

实时监测矿井中多点位有毒有害气体浓度（包括甲烷、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氨气），根据不同情况智能控制三路电源供电，实现多组风机高效能协同运行，提高矿井中空气循环效率。

在远端主电源和副电源均供电异常的情况下，自动启动备用电源并预警，通知人员撤离，有效防止因突发断电，井下空气不流通，造成的人员伤亡。

值班人员在矿山地面监控室手动启动备用电源，进一步保障作业人员的人身安全。

监控平台层位于矿山地面监控室，可远程监测矿井中实时空气质量数据，可调取并分析历史数据。

附图说明：

图1是本发明一种矿用不间断供电智能空气循环系统的结构框图。

图2是本发明实施例提供的空气质量监测与风机协同运行流程图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明提出的一种矿用不间断供电智能空气循环系统结构图。由监控平台层、总线驱动控制层、电气执行层组成，其中监控平台层包括：数据管理系统、人机交互系统、紧急预警控制系统；总线驱动控制层包括：主控制器、空气质量检测系统、电池管理系统、预警控制系统、逆变器控制系统、风机供电控制系统；电气执行层包括多点传感器组、主电源、副电源、备用电源（蓄电池、斩波器、逆变器、变压器）、预警电路模块、开关组、风机组1、风机组2、风机组3。

如图2所示，是本发明实施例提供的空气质量监测与风机协同运行流程图。在矿用不间断供电智能空气循环系统工作时，首先对供电电源进行检测，当主电源供电异常时，启动副电源，当主电源、副电源供电均异常时，启动备用电源，当备用电源供电异常，则启动预警系统。当主电源、副电源、备用电源均供电正常时，启动风机组1，读取空气质量检测系统测量的空气质量指数AQI，系统设定3个阈值，当AQI小于第1阈值达到T1时间时，启动风机组1和风机组2，当AQI大于第1阈值且小于第2阈值，且持续时间超过T2时，启动风机组1、风机组2、风机组3，当AQI大于第2阈值且小于第3阈值，且持续时间超过T3时，启动预警系统，通知作业人员撤离。

下面对空气质量指数AQI的计算方法，以及AQI的3个阈值进行说明：

被测的空气质量参数（甲烷浓度、一氧化碳浓度、硫化氢浓度、二氧化硫浓度、二氧化氮浓度、氨气浓度、温度、湿度、压力）设为a1、a2、a3…an，定义：

AQI为一个一维数组[a1,a2,a3…an]，可允许的空气质量参数最高值为AMAX=[M1,M2,M3…Mn]，规定3个阈值系数分别为α、β、γ，定义：

第1阈值X1=α×[M1,M2,M3…Mn]=[αM1,αM2,αM3…αMn]；

第2阈值X2=β×[M1,M2,M3…Mn]=[βM1,βM2,βM3…βMn]，

第3阈值X3=γ×[M1,M2,M3…Mn]=[γM1,γM2,γM3…γMn]，

当AQI中任一个元素大于第1阈值X1中任一个元素，则认为AQI>第1阈值X1,据此，可判定AQI与第1阈值X1、第2阈值X2、第3阈值X3的大小，确定程序执行范围。