CN201896625U - 一种煤矿风机节能与安全控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种煤矿风机节能与安全控制系统，包括瓦斯传感器、压力传感器、变送器、无线传输模块、单片机、频率控制器与谐波控制单元，所述的瓦斯传感器和所述的压力传感器分别与变送器连接；所述的变送器与无线传输模块连接；所述的无线传输模块与单片机的输入端无线连接；所述的单片机的输出端与所述的频率调节器连接；所述的谐波控制单元与所述的频率调节器连接。本实用新型提供了一种煤矿风机节能与安全控制系统，这种系统将实时采集的信号数据通过无线方式传输给控制中心，安装方便，准确率高，系统可以自动运行，智能控制，风机状态切换简单，很好地达到节能与安全的效果。
Description
技术领域
本实用新型属于电气领域、电子计算机领域，涉及一种风机控制系统，尤其是一种煤矿风机节能与安全控制系统。
背景技术
长期以来，瓦斯事故的数量在煤矿事故总数中占有很高的比例。瓦斯是煤矿井下常见的一种有害气又叫沼气，是一种无色无臭无味、易燃易爆的气体。它平时依附在煤层中，在煤层开采过程中会自动散放出来。当空气中瓦斯浓度达到一定程度时，有明火的情况下就会发生爆炸，而浓度在9.5％时爆炸威力最大，破坏性最强。瓦斯爆炸时会产生高温、高压、冲击波并放出有毒气体。为了减少和避免瓦斯事故，按照有关安全规程的要求，必须在煤矿的出风口处设置用于抽风和压风的风机和风机控制系统。
目前，现有的技术中，风机控制系统中的数据传输多采用有线传输。由于矿井内环境复杂，信号线的安装难度大。风机挡板的开启度是根据矿井的深度和进入的人数来人为判断控制，而且设备启动时电流冲击大，电能消耗大，同时影响电网质量及电网上的用电设备，人工操作，安全性低。另外，风机运行状态切换操作复杂，当矿井内需要将抽风状态切换成压风状态时，需要先停止风机后再关闭原配电系统的抽风匝刀，然后抬起压风的匝刀再启动风机。整个过程较复杂，且不容有失，否则会造成安全事故。因此有必要研发出一种新型的风机控制系统，使其具备无线信号传输，安装方便，可以自动运行，智能控制，状态切换简单，并且节能安全的功效。
发明内容
本实用新型针对现有技术的问题，提出一种具备无线信号传输，安装方便，可以自动运行，智能控制，状态切换简单，并且节能安全的煤矿风机节能与安全控制系统。
为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型所述的一种煤矿风机节能与安全控制系统，包括瓦斯传感器、压力传感器、变送器、无线传输模块、模拟\数字转换模块、单片机、频率控制器、谐波控制单元和抽送风机，所述的瓦斯传感器、压力传感器分别与所述的变送器电连接；所述的变送器用于将瓦斯传感器和压力传感器采集到的浓度和压力值转换成标准电流信号，所述的变送器与所述的模拟\数字转换模块连接；所述的模拟\数字转换模块将标准电流模拟信号转换成量化的数字信号，所述的模拟\数字转换模块与所述的无线传输模块连接；所述的无线传输模块与所述的单片机的输入端无线连接，所述的无线传输模块用于将变送器转换的信号通过无线形式传送给单片机；所述的单片机用于处理计算接收到浓度和压力值数据，所述单片机的输出端与所述的频率控制器连接；所述的谐波控制单元用于抑制线路中谐波对弱电信号的干扰，同时减少设备启动时对电网的冲击。所述的谐波控制单元与所述的频率控制器电连接，所述的谐波控制单元与所述的频率控制器分别与抽送风机连接。
更具体地，所述的瓦斯传感器和压力传感器安装于矿井内的不同位置，分别用于探测矿井内各处的实时瓦斯浓度和空气压力值，所述变送器将传感器采集到的浓度和压力值转换为420mA的标准电信号。
进一步地，所述的无线传输模块将变送器送来的信号通过无线形式传送给设置在外围的单片机，不需牵引传输线缆，所述无线传输模块是采用基于ZIGBEE协议的无线传输模块。
更具体地，所述的单片机对接收到的矿井内各处的浓度和压力值数据进行比较计算和处理，并控制频率控制器的运行频率，使风机以最优的转速运行，实现节能和自动控制，所述单片机是ATMEGA8L-8AU单片机。
进一步地，所述的频率控制器还设置有转向模块，所述的转向模块用于控制抽送风机的正向转动反向转动，仅通过简单的正转、反转按钮即可实现状态转换，无需操作匝刀等高压器件，很好地降低了事故的发生率。
进一步地，所述的频率控制器还连接有空开开关，通过空开开关与三相交流电网电连接。
进一步地，所述的频率控制器还连接有交流接触器，通过交流接触器与抽送风机电连接。
进一步地，所述的抽送风机还连接有旁路配电电路，所述的旁路配电电路是由运行接触器，热继电器和空开开关组成，抽送风机与热继电器，运行接触器，空开开关依次顺序连接，抽送风机通过旁路配电电路与三相交流电网电连接。
本实用新型所述的一种煤矿风机节能与安全控制系统的工作原理是：瓦斯传感器和压力传感器分别实时地感应矿井内的瓦斯浓度和空气压力值，通过变送器输出相应的电流模拟信号传送给模拟\数字转换模块。模拟\数字转换模块把这些模拟信号转换成量化的便于计算机处理的数字信号再传送到无线传输模块，无线传输模块再以无线信号的形式向外发射。然后，单片机通过无线接收单元接收到各个无线传输模块发出的信号数据，通过比较计算处理后得出最优的风机转速和相应的运行频率，并控制频率控制器输运行到该频率，从而实现风机的风量根据矿井的瓦斯浓度和井内空气压力值进行自动调节的功能，实现工况要求。另外，设备启动和频率改变时会产生冲击波以及谐波干扰，谐波控制单元与频率控制器连接，可有效地抑制线路中的谐波干扰和使设备匀速启动，保证电网质量。
本实用新型的优点在于：提供了一种煤矿风机节能与安全控制系统，传感器将实时采集的信号数据通过无线方式传输给控制中心，环境适应性强且安装方便；系统可以自动运行，单片机处理数据并智能控制，数据查询方便且准确率高；风机状态切换简单，运行频率自动控制，很好地达到节能与安全的效果。
附图说明
图1是本实用新型所述的一种煤矿风机节能与安全控制系统的组成方框示意图；
图2是本实用新型所述的一种煤矿风机节能与安全控制系统的电路原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种煤矿风机节能与安全控制系统的组成，包括瓦斯传感器、压力传感器、变送器、模拟\数字转换模块、无线传输模块、单片机、频率控制器、谐波控制单元和抽送风机，瓦斯传感器和压力传感器分别与变送器电连接；变送器与模拟\数字转换模块、无线传输模块依次顺序连接；无线传输模块与所述的单片机的输入端无线连接；单片机的输出端与所述的频率控制器连接；谐波控制单元与频率控制器电连接。为了使用方便，在频率控制器上还设有转向模块，并设置有相对应的正转反转按钮，将按扭按到对应的挡位即可使风机实现正转或反转，无线传输模块采用基于ZIGBEE传输协议的无线传输模块。
如图2所示，一种煤矿风机节能与安全控制系统的电路原理图，包括节能与安全控制电路和旁路配电电路。节能与安全控制电路包括变送器、无线传输模块、单片机、频率控制器、谐波控制单元、交流接触器、空开开关。变送器与无线传输模块连接，无线传输模块与无线接收单元通过无线信号连接，无线接收单元与单片机输入端连接，单片机输出端与频率控制器连接，谐波控制单元与频率控制器连接，抽送风机与交流接触器、频率控制器、空开开关依次顺序连接，空开开关与三相交流电网连接；旁路配电电路由热继电器，运行接触器和空开开关组成，抽送风机与热继电器，运行接触器，空开开关依次顺序连接，空开开关与三相交流电网连接。当节能与安全控制电路设备发生故障时，断开空开开关可以方便地切断供电电源，方便维修，同切换到使用旁路配电电路以保证风机的正常运行，实现旁路功能。
Claims (7)
1.一种煤矿风机节能与安全控制系统，其特征在于，包括瓦斯传感器、压力传感器、变送器、模拟\数字转换模块、无线传输模块、单片机、频率控制器、谐波控制单元和抽送风机；
所述的瓦斯传感器、压力传感器分别与所述的变送器电连接；
所述的变送器、模拟\数字转换模块、无线传输模块顺序电连接；
所述的无线传输模块与所述的单片机的输入端无线连接；
所述单片机的输出端分别与所述的频率控制器和谐波控制单元电连接；
所述的谐波控制单元与所述的频率控制器电连接；
所述的谐波控制单元与所述的频率控制器分别与抽送风机连接。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿风机节能与安全控制系统，其特征在于，所述的频率控制器还设置有转向模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种煤矿风机节能与安全控制系统，其特征在于，所述的频率控制器还连接有空开开关，通过空开开关与三相交流电网电连接。
4.根据权利要求3所述的一种煤矿风机节能与安全控制系统，其特征在于，所述的频率控制器还连接有交流接触器，通过交流接触器与抽送风机电连接。
5.根据权利要求4所述的一种煤矿风机节能与安全控制系统，其特征在于，所述的抽送风机还连接有旁路配电电路，所述的旁路配电电路是由运行接触器，热继电器和空开开关组成；所述的抽送风机与热继电器，运行接触器，空开开关依次顺序连接；抽送风机通过旁路配电电路与三相交流电网电连接。
6.根据权利要求5所述的一种煤矿风机节能与安全控制系统，其特征在于，所述的无线传输模块是基于ZIGBEE协议的无线传输模块。
7.根据权利要求6所述的一种煤矿风机节能与安全控制系统，其特征在于，所述的单片机是ATMEGA8L-8AU单片机。
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|---|---|---|---|---|
| CN103321933A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-09-25 | 北京工业大学 | 基于ARM和ZigBee的风机状态在线监测系统及方法 |
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