KHTG矿井火灾与通风管理系统的设计与应哟.pdf

新产品 新工艺 文章编号 1003 - 496X200103 - 0038 - 03 KHTG矿井火灾与通风管理系统的 设计与应用 张秀琨,鲍 杰,张彤琳 天能集团公司,江苏 徐州221002 摘 要介绍了KHTG矿井火灾与通风管理系统的组成、 硬软件系统的结构、 技术 特点、 功能和应用方法。 关键词火灾与通风;管理系统;计算机 中图分类号 TD752. 3 文献标识码 B KHTG矿井火灾通风管理系统是针对煤 矿井下胶带、 电缆、 油料、 木材、 煤炭等外因火 灾,结合我国煤矿火灾与通风管理特点,采用国 内外矿山安全监测、 火灾模拟和计算机技术等 先进经验和技术研究开发的。该系统采用模块 化结构,将矿井通风管理、 安全监测、 火灾通风 模拟、 火灾事故防治与处理等子系统有机地结 合起来,形成具有综合功能的计算机管理系统。 该系统对于提高矿井通风安全管理水平,预防 矿井火灾和最大限度地减少火灾事故损失,具 有重大意义。 1 主要性能和技术特点 1. 1 系统配制和结构 KHTG系统集安全监测、 火灾通风模拟、 火灾事故处理、 通风管理于一体。系统主机采 用64位PC系列微机、 网络技术、 组态控制软 件。该系统技术先进、 功能齐全、 存储容量大、 运转速度快。井下监测系统采用32位单片微 型机,提高了系统的功能和可靠性。其系统框 图如图1所示。 1系统采用灵活的结构,根据用户的不同 要求,监测对象的不同需要,灵活配置设备。 PC系列微机既可作矿井火灾管理工作站,又可 作矿务局管理总站。井下监测系统监测分站 设备配置根据井下实际情况,可采用分散、 集中 或分散集中兼容式。 图1 KHTG系统框图 2系统可监测CO、CO2、CH4含量及风 速、 风压、 风向、 气体温度、 风门状态、 胶带机托 辊温度等环境参数。传感器类型、 量程、 状态、 报警地点和报警方式等均可在地面任意设置或 调整。 1. 2 系统的图形处理功能 1绘制矿井通风系统平面图和立体示意 图。系统根据矿井通风系统和立体示意图的特 点,采用人机交互式图形处理系统,直接在屏幕 83 第3期 煤矿安全 2001年3月 上绘制矿井通风系统平面图和立体示意图。也 可由数字化仪拷贝已有的矿井通风系统平面图 和立体示意图;从AutoCAD等图形交换文件 DXF中读取矿井通风系统图。 2绘制矿井通风网络图。利用节点和分 支绘制命令可以在不间断井下监测的同时,在 线方便地绘制矿井通风网络图。在绘制节点 时,只要给出节点号和节点位置,系统就会在指 定位置绘制出节点圆圈和标注节点号,并可随 意改变节点圆圈的大小和节点号的字形;绘制 分支时,先绘制其始末节点,然后绘制始末节点 间的连线,连线可由任意多条直线和圆弧组合 而成,因而可以绘制出任意形状的网络图。对 于已有的矿井通风网络图,可用数字化仪,以图 形拷贝方式将网络图快速输入。 3自动处理功能。系统能将单线条通风 系统图自动转变为双线条系统图或网络图,自 动进行巷道分叉点的连通关系处理,空间交错 点的消隐处理,根据用户需要可自动串、 并联的 简化或相邻节点的合并。可以人机交互地进行 变形、 简化和修改等,大大节省绘制双线通风系 统图、 通风网络图的工作量和时间。 4图形的显示控制。通过图层操作,可以 改变各图层上的颜色、 线型及它们的可见性,通 过窗口放大命令,可将图形中的任意细节放大 或缩小,以利于观察和修改图形的细节,通过选 择不同的标注内容,可以在系统图或网络图各 分支线上标注不同的分支参数。 5网络数据的标注和修改。系统可以方 便地在系统图或网络图上标注各种中英文字符 号和图形符号,本系统提供了多种矢量英文字 体和汉字字体及各种常用通讯图形符号,文字 及图形符号可以在图中任意位置大小和方向绘 制。系统可以随时进入分支数据的修改状态, 每条分支的数据包括始末节点、 分支名称、 分支 类型、 断面形状、 阻力系数、 巷道长度、 断面面 积、 分支风阻和需风量等。 6通风图形的简化、 修改和变形。系统可 以对选定的串联、 并联和封闭型复杂子网络自 动合并,或将给定的多个节点进行合并,以实现 对系统图或网络图的任意简化,也可以对图件 进行删除、 移动,修改分支连线的形状和改变分 支号或始末节点号等。 7图件的存储与输出。系统绘制的通风 系统图、 网络图,通过存盘命令以多种图形文件 格式存盘,可以输出AutoCAD的图形交换文件 DXF ;也可以由打印机或绘图仪按任意比例 输出整个图形或图形任意部分。 1. 3 系统的数据处理功能 1系统能实时采集、 显示和计算图形结构 数据和物理图形数据。图形结构数据即网络分 支与节点连接关系,物理图形数据即网络图的 节点坐标和分支形状等。 2表格式数据编辑器。编辑器具有 “自由 格式数据输入” 和 “表格式数据输入” 两种输入 状态,并可随时转换。本编辑器可用于输入和 修改网络数据、 显示网络解算结果。 3风机特性曲线编辑器。本编辑器是一 个由风机风压-风量H- Q 曲线和功率-风 量 N - Q 曲线组成的直角坐标系统。风机特 性曲线的特征点可直观地在图形中输入,软件 中采用二次曲线分段插值法进行拟合处理,可 以准确地得到任意形状的风机曲线。 4矿井通风网络解算。对于一个给定的 通风网络,结构数据是唯一的,但其图形数据多 种多样,在人工或使用AutoCAD等通用绘图软 件绘制网络图后,得到的仅是它的一种图形表 现,而不能自动获得其结构数据和图形数据。 本系统包含了一个先进的计算机网络解算程 序,根据网络结构数据可直接进行通风网络解 算,同时获得网络结构数据和图形数据。 5系统能自动生成各种趋势曲线和报表。 由显示屏、 打印机或绘图仪显示和输出风机工 况点,打印输出数据和解算结果,通风管理班、 日、 月、 年统计报表等。各种曲线、 报表可随时 显示打印,报表格式和内容可根据用户要求自 行定义和编辑。 1. 4 系统的火灾模拟功能 1系统能根据火灾烟流在通风网络中随 风流流动过程中的不断变化,模拟出火灾烟流 93 第3期 煤矿安全 2001年3月 扩散传播过程和火灾烟流浓度在通风网络中随 时间和空间的变化规律。 2系统能根据火灾时期每个时间段火源 参数的不同变化,从着火时刻,自动模拟得到火 灾时期各个时刻的风流状态和矿井火灾时期通 风网络中风流动态变化的全过程,直至达到所 给定的某一平衡状态。 3火灾模拟过程中每个小区间的通风网 络参数,如风机状况、 分支风阻、 结构变化等均 可改变,以模拟采取各种风流控制措施和风流 状态的变化。 4系统在模拟计算过程中,计算的各分支 平均温度、 密度、 位能差、 修正风阻、 独立回路的 热风压、 烟流蔓延和风流状态变化等参数,可随 时存取、 显示和查询。 1. 5 系统的网络功能 系统具有较强的网络功能,既能独立形成 系统或与其它管理微机组成局域网,又能方便 地与局级总站、 生产安全调度网、 互联网和其它 专业网络联网,交换数据和信息,实现资源共 享,完成模拟显示、 远程通讯、 办公自动化等功 能,系统可以灵活地在DOS、Windows98、Win2 dows NTServer、Novell Netware、SCO OpenSe - rver和IBM OS/ 2 warpServer等中英文版网络 上直接运行。 2 系统硬件设计 2. 1 监测分站硬件系统的设计 监测分站系统由监测分站、 电源和不同功 能的传感器等组成。监测分站CPU选用 80C198单片机,内部为32位数据总线、 外部为 16位数据总线,采用多累加结构,内部带有10 位A/ D转换器和高速I/ O接口。程序存储器 选 用EPROM2764 ,数 据 存 储 器 选 用 DS1225AB ,既具有随机存储器的快速性,又具 有只读存储器的非易失性,在欠电压或停电时 能自动保护内部数据。接口扩展选用芯片 81C55 ,该系统硬件可靠,功能强,编程效率高, 电路简单,能完成井下各种监测物理量信号的 采集、 编码、 计数以及与地面矿井工作站数据交 换等。 2. 2 矿井工作站硬件系统的设计 矿井工作站采用PC系列联想奔腾II微 机、Intel Pentium II 300CPU、 内存容量64M、 硬盘容量4GM、 高分辨率彩色显示器、VGA显 示卡、24点 阵EPSON1600K针 式 打 印 机、 CALCOMP3036绘图仪、ECP33480数字化仪、 UPS - 1000不间断电源等。为提高系统性能, 增加异步通信适配器COM1和COM2。系统 采用动态软件Windows98操作平台,界面直 观,运行灵活,操作简便。网络功能强,通过 MODEM可以方便地与矿务局总站或与互联 网接通,实现资源共享、 管理科学化和办公自动 化。 3 软件系统设计 软件系统根据所完成功能的不同,主要有 矿井通风系统图件、 通风网络图件、 通风网络解 算、 火灾预防、 火灾事故处理、 安全监测和火灾 通风模拟等7个软件子系统组成。这些子系统 通过数据文件的共享与调用,构成一个有机的 整体,完成通风安全管理、 事故模拟、 井下环境 参数采集、 处理,数据交换、 显示和输出等。 4 结 论 该系统自研制成功,已在江苏、 安徽、 山东 等省的十几对矿井推广应用,深受专业技术人 员和管理人员的欢迎。该系统的使用,为矿井 通风管理现代化、 通风系统调整和改造提供了 技术支持,为矿井预防和处理火灾事故提供了 科学的技术方案,收到了较好的安全经济效益 和社会效益。 作者简介张秀琨1957 - ,男,高级工程师,1984 年毕业于淮南矿业学院电气自动化专业,现在江苏天 能集团公司从事科研与管理工作,发表论文15篇,获 部、 省、 市级科技进步奖7项。 收稿日期2000 - 05 - 31 ;责任编辑郭瑞年 04 第3期 煤矿安全 2001年3月