一、项目研发背景

矿井通风是矿山生产环节中最基本的一环，发挥着为安全生产保驾护航的作用，也是智慧矿山建设和智能化开采安全保障的重要内容，符合矿井节能减排、绿色高效发展的必然要求，同时智能通风是灾变应急的基础，是防灾减灾的最有效途径。

二、现状分析

针对现场的情况分析，存在以下问题：

东风井、西风井、冗半主风机监测监控、人员定位系统过于分散。

局扇和辅扇启停主要依靠现场人员操作，容易出现人员离开作业面未关闭风机造成电能浪费。

井下风机的状态和作业面工作情况无法在控制室监控。

三、建设内容

作业面的设备及人员识别技术研究

矿山已经建设人员定位系统，通过检测装置集成箱对人员/设备进出检测及声光报警灯控制。对定位系统以及采集检测装置回传至风机监控服务端的信息进行分析判断，从而实现对风机的启停控制。

风机启动箱的电路改造及自动启停控制模块研发

基于原风机启动箱进行改装，在原风机启动箱上添加了一个三位的凸轮转换开关和一个急停按钮。其中三位凸轮转换开关对应检修、本地、远程三种工作模式。风机控制管理模式总共分为于远程模式、检修模式、本地模式、应急模式四种。

作业面自动化通风控制技术及逻辑设计

本次作业面局部通风与全矿通风系统进行了技术匹配。

四、主要科技创新

创新点一：通风自动控制系统的开发

通风自动控制系统作为远程控制风机启停的软件工具，操作简单，既解决了风机远程控制问题，又解决了原来三个风机监测监控系统管理分散的难题，同时能实现实时的工作面设备、人员状态监控。

创新点二：远程控制风机启停

对原有风机改装，满足远程控制条件。支持通过通风软件远程启停风机，并能联合人员定位系统远程自动启停风机，还结合安装在作业面入口附近的检测箱设备，利用红外线对人员进入离开行为检测，为风机启停控制提供除人员定位设备之外的判定依据。

创新点三：按需通风，节省能耗

考虑人员和设备进入井下工作面时开启风机，离开后关闭风机，减少局扇的无效运行时间。粗略估算本系统使用后每天可为每台风机节省至少4小时的无效运行时间。

创新点四：风机箱多模式

风机自身设计为4种模式选择；本地模式（返回现场手动控制模式，远程无法控制，可监控设备状态）、远程模式（通过软件远程遥控启停风机、或通过人员定位及红外线自动控制风机）、应急模式（应对突发情况的现场控制模式，强制停止风机）、检修模式（使风机立即停止，远程无法控制关闭风机、远程无法遥控控制，现场无法手动控制，可监控设备状态）。

创新点五：风机的启动控制

在平台设置固定时间启动、关闭风机；在平台设置风机启动方式为现场工人使用的三起二停，避免风机启动时对风筒造成不可逆的破坏；在平台设置风机最短运行时间并进行限制，延长风机使用寿命；设置风机箱启动风机模式，分为联动启动及单机启动。

创新点六：配套风机建设检测箱

检测箱配套风机箱提供多种特殊工序选择，目前提供爆破、出渣、装药、排烟四种可选特殊工序，对应模式有不同的风机远程控制规则，以及告警功能，声光报警灯会对进入该作业面的人员进行语音报警提示，目前作业面进行的具体工序内容，警示进入人员；红外检测装置实现人员进入后启动或关闭风机的另一种判定方式。

五、效益分析

该项目成果能够为矿山企业取得了良好的经济效益、管理效益。主要表现在：

节省大量能源。井下采掘作业面约为25个，一个循环作业总时间为15.4小时/工作面，日均需通风时间约为18小时/工作面，风机停止工作时间为6小时/风机/天。由于作业面多及作业衔接的不确定性，作业面无作业时，靠人工关闭风机难以实现。假设风机在不需通风时及时关闭，保守计算，每台风机每天可减少运行时间4小时，则每年井下可节约198万KWH的电能消耗（风机实际平均运行功率60KW，年工作时间330天），即每年井下节约电费约99万元。

实时在线监控。通过对东风井、西风井、冗半主风机监测监控、人员定位系统集中整合，统一在平台中实时在线监控（如风机运行状态，电压电流、电能时使用情况），及时发现风机、作业面、人员的异常情况，便于及时进行设备检修，保障人员和设备的安全，避免不必要的经济损失。

随着智慧矿山建设的不断推进，安全、绿色、高效、智慧已成为采矿业发展的趋势，该技术的应用促进企业的节能减排，资源节约利用，降低企业生产成本，因此具有广阔的推广应用前景和社会需求。