[01594739]基于物联网的矿井通风机智能监控与故障诊断系统关键技术与应用

项目属于先进制造与自动控制类工业自动化工程领域，其研究内容来源于大量实际工程项目，并得到了国家科技部（10C26213201178）、江苏省（BC2009093）、徐州市（XJ09007）计划项目《煤矿主通风机在线监控与故障诊断装置》的资助。国内矿井通风机监控系统其监测功能已比较完善，但在控制方面仅能实现通风机启动、停止，风门开、闭等简单控制。未见能对风机故障，诸如转子不平衡、不对中、流体引发的不稳定（涡动、振荡、喘振、旋转失速）、齿轮故障、滚动轴承等进行识别的应用报道；对矿井多风井通风机之间的匹配，旨在解决通风机运行工况不合理、效率低的问题，实现节能减排，未见文献报道。项目综合利用以传感器网络和云计算为代表的现代物联网技术、自动控制技术，进一步完善风机监控系统的监测、监控功能；应用变频技术将风量在线调节融入监控系统，解决矿井多风井通风机之间的匹配问题，实现节能减排；应用现代信息处理技术完成风机的健康状态、故障状态的感知识别。项目对矿井通风机进行在线监测和故障诊断分析，对于保障矿井安全生产，提高劳动生产率，保护矿工生命和企业财产安全，保证企业节能提效具有重要意义，并且符合国家产业发展战略方向。项目主要创新点如下：1)提出基于物联网的矿井通风机智能监控与故障诊断模式，矿井管技人员、风机生产厂家、系统研制单位、风机故障诊断专家能够在统一云平台上对风机进行智能监控与故障预警诊断。2)提出基于ICA/SVM的风机健康与故障状态模式识别算法，实现风机健康状态的准确感知。3)提出机架组合式风机监控系统结构，利用双均静压环方法实现风量风压的准确测量。4)将全矿井风机监控系统有机结合，解决矿井多风井通风机之间的风量匹配问题。山西潞安矿业集团左权嘉瑞煤矿实施该项目后，由于较好地调节矿内小气候，创造良好工作环境，提高劳动生产率，2012年度多生产原煤3.5万吨，新增产值1750万元；由于变频调节风机风量，节约电费96万元；由于能够使部分岗位无人值守，减人提效节约工资及其他福利25万元。项目自2010年以来，已在20余个矿井得到推广应用，近三年累计新增产值5.5亿元，新增利润1.4亿元，新增税收2800万元，产生了巨大经济效益。项目的运用，极大地改善工人的劳动环境，减少因发生伤亡事故对煤矿正常生产的影响，保障人力资源，增强企业信誉，具有稳定社会环境等重要作用，社会效益显著。项目的研制成功具有重要的技术创新性，取得国家煤安和防爆共同认证产品1项，取得国家授权发明专利2项，国家授权实用新型专利9项，发表论文14篇，其中SCI检索1篇，EI检索1篇。项目融合了多学科先进理论与技术，对提高中国煤矿风机监控与故障诊断技术水平，加快煤矿现代化建设有着极大的推动作用。经中国煤炭工业协会鉴定该项目达到了国内领先水平。项目作为一种成功模式，在中国矿山企业中具有广阔的市场前景。