一、核心工作原理

1. 數(shù)據(jù)感知與采集

• 傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：

• 風(fēng)速 / 風(fēng)量傳感器：安裝于風(fēng)窗前后，通過超聲波或熱式原理測(cè)量風(fēng)流速度，計(jì)算實(shí)時(shí)風(fēng)量（單位：m3/min）。

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• 風(fēng)壓傳感器：檢測(cè)風(fēng)窗前后的壓力差（單位：Pa），判斷通風(fēng)阻力變化。

• 環(huán)境參數(shù)傳感器：如瓦斯傳感器（監(jiān)測(cè) CH?濃度）、粉塵傳感器（監(jiān)測(cè) PM 值）、溫度傳感器等，為調(diào)節(jié)策略提供多維數(shù)據(jù)。

• 數(shù)據(jù)傳輸：傳感器通過 RS485 總線、CAN 總線或無線通信模塊（如 Zigbee），將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至本地控制器或地面監(jiān)控中心。

2. 控制邏輯與決策

• 本地控制器（PLC / 單片機(jī)）：

• 自動(dòng)模式：基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)節(jié)，無需人工干預(yù)；

• 遠(yuǎn)程模式：接收地面監(jiān)控中心的指令（如調(diào)度員手動(dòng)設(shè)定開度）；

• 手動(dòng)模式：通過本地按鈕臨時(shí)操作（如檢修時(shí)強(qiáng)制固定開度）。

• 內(nèi)置 PID 控制算法、模糊控制算法或自適應(yīng)控制算法，根據(jù)預(yù)設(shè)目標(biāo)（如目標(biāo)風(fēng)量、瓦斯閾值）與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的偏差，計(jì)算風(fēng)窗葉片的最佳開度（如目標(biāo)風(fēng)量為 500 m3/min，當(dāng)前實(shí)測(cè) 450 m3/min，則需增大開度）。

• 支持 多模式切換：

• 聯(lián)動(dòng)控制：與局部通風(fēng)機(jī)、主通風(fēng)機(jī)、風(fēng)門等設(shè)備聯(lián)動(dòng)，例如：

• 當(dāng)局部通風(fēng)機(jī)啟停時(shí)，風(fēng)窗自動(dòng)調(diào)整開度以維持巷道風(fēng)量穩(wěn)定；

• 檢測(cè)到瓦斯超，優(yōu)先執(zhí)行應(yīng)急程序（如全開風(fēng)窗快速稀釋瓦斯）。

3. 電動(dòng)執(zhí)行與反饋

• 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作：

• 控制器輸出電信號(hào)至防爆電機(jī)（如三相異步電機(jī)，符合 Ex d I Mb 防爆標(biāo)準(zhǔn)），電機(jī)通過 齒輪箱、絲杠螺母或鏈條傳動(dòng) 帶動(dòng)風(fēng)窗葉片轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)。

• 例如：百葉窗式風(fēng)窗通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，改變通風(fēng)截面積；插板式風(fēng)窗通過電機(jī)拉動(dòng)擋板平移，調(diào)整過風(fēng)間隙。

• 防爆電機(jī) + 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：

• 執(zhí)行精度：開度控制誤差≤±1%，響應(yīng)時(shí)間≤10 秒（從數(shù)據(jù)觸發(fā)到動(dòng)作完成）。

• 狀態(tài)反饋：

• 位置傳感器（如編碼器、電位器）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)葉片開度，并反饋至控制器，形成閉環(huán)控制（即 “檢測(cè) - 調(diào)節(jié) - 再檢測(cè) - 再調(diào)節(jié)"）。

• 若執(zhí)行過程中出現(xiàn)過載（如葉片卡頓），電機(jī)電流驟增，控制器立即觸發(fā)保護(hù)機(jī)制（停機(jī)并報(bào)警）。

二、關(guān)鍵工作場(chǎng)景與流程

場(chǎng)景 1：正常通風(fēng)調(diào)節(jié)

1. 數(shù)據(jù)采集：風(fēng)速傳感器測(cè)得當(dāng)前風(fēng)量為 480 m3/min，目標(biāo)風(fēng)量為 500 m3/min，偏差 - 20 m3/min。

2. 控制計(jì)算：控制器根據(jù) PID 算法計(jì)算需將開度從 60% 增大至 65%（假設(shè)開度與風(fēng)量呈線性關(guān)系）。

3. 執(zhí)行動(dòng)作：電機(jī)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)葉片打開至 65%，同時(shí)位置傳感器反饋開度到位信號(hào)。

4. 閉環(huán)驗(yàn)證：30 秒后再次檢測(cè)風(fēng)量，若達(dá)到 500 m3/min 則維持狀態(tài)；若未達(dá)標(biāo)，繼續(xù)微調(diào)直至滿足需求。

場(chǎng)景 2：瓦斯超限應(yīng)急

1. 觸發(fā)條件：瓦斯傳感器檢測(cè)到 CH?濃度達(dá) 1.2%（超過安全閾值 1%）。

2. 應(yīng)急響應(yīng)：控制器立即發(fā)送指令至電機(jī)，強(qiáng)制將風(fēng)窗開度調(diào)至 100%（全開狀態(tài)），同時(shí)向地面監(jiān)控中心發(fā)送報(bào)警信號(hào)。

3. 聯(lián)動(dòng)協(xié)同：通知局部通風(fēng)機(jī)加大功率運(yùn)行，加速瓦斯稀釋；若濃度持續(xù)升高，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉附近非必要區(qū)域的風(fēng)門，集中風(fēng)流至超限區(qū)域。

場(chǎng)景 3：遠(yuǎn)程人工干預(yù)

1. 地面操作：調(diào)度員通過上位機(jī)軟件發(fā)現(xiàn)某巷道風(fēng)量波動(dòng)異常，手動(dòng)輸入開度指令（如從 70% 調(diào)至 50%）。

2. 指令傳輸：通過工業(yè)以太網(wǎng)將指令下發(fā)至本地控制器。

3. 執(zhí)行與反饋：電機(jī)驅(qū)動(dòng)葉片調(diào)整至 50%，控制器返回 “操作成功" 狀態(tài)，上位機(jī)實(shí)時(shí)更新風(fēng)窗狀態(tài)數(shù)據(jù)。

三、核心技術(shù)特點(diǎn)

1. 防爆與可靠性：

• 電機(jī)、控制器等電氣部件均為礦用防爆型，適應(yīng)井下易燃易爆環(huán)境；

• 配備 UPS 備用電源，確保停電時(shí)仍可執(zhí)行至少 2 小時(shí)的應(yīng)急調(diào)節(jié)。

2. 高精度與低滯后：

• 風(fēng)量控制精度 ±5%，開度調(diào)節(jié)誤差 ±1%，響應(yīng)速度快于傳統(tǒng)人工調(diào)節(jié)（人工調(diào)節(jié)需 5-10 分鐘，電動(dòng)調(diào)節(jié)僅需 10-30 秒）。

3. 智能化與集成化：

• 支持與礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)（如 KJ90X）、通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)無縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)全礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同優(yōu)化。