礦用全自動智能調節風窗組成結構

1. 感知層設備

• 多參數傳感器組：除傳統的風速、風量傳感器外，還集成瓦斯濃度傳感器、溫濕度傳感器、粉塵濃度傳感器等。這些傳感器實時采集巷道內環境參數，為智能調節提供數據基礎。例如，瓦斯濃度傳感器可精準監測瓦斯含量，當濃度異常時觸發相應調節策略。

• 高精度角度傳感器：采用絕對值編碼器或磁致伸縮傳感器，精確測量風窗窗葉的開啟角度，分辨率可達 0.1°，確保調節動作的精確反饋。

2. 智能控制系統

• 邊緣計算單元：內置高性能微處理器或小型 PLC，具備本地數據處理和邏輯運算能力。可對傳感器數據進行實時分析，并執行預設的智能控制算法，實現快速響應。

• 人工智能模塊：部分 產品集成 AI 芯片，支持機器學習算法，能通過歷史數據學習巷道通風規律，優化調節策略。

3. 執行機構

• 伺服電動執行器：相比普通電動執行器，伺服電機具備更高的控制精度和響應速度，配合高精度減速器，可實現風窗角度的精確調節，定位誤差小于 0.5°。

• 智能氣動執行單元：配備壓力傳感器和流量控制閥，可根據控制指令實時調整氣缸推力和動作速度，適應不同工況需求。

4. 通信與交互系統

• 5G / 工業以太網通信模塊：支持高速、低延遲的數據傳輸，實現與地面監控中心的實時交互。同時兼容井下現有的 Wi-Fi、ZigBee 等通信網絡。

• 人機交互終端：配備觸摸屏或液晶顯示屏，支持可視化操作界面，工作人員可在現場查看設備狀態、手動調節參數，并接收系統報警信息。

5. 能源管理系統

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• 智能電源模塊：具備電源監測、浪涌保護和冗余供電功能，確保設備在復雜電網環境下穩定運行。

• 能量回收裝置：在電動執行器制動過程中，通過能量回饋技術將機械能轉化為電能，提高能源利用效率。

工作原理

1. 數據采集與傳輸：各類型傳感器持續采集巷道內風速、風量、瓦斯濃度、溫度、濕度等環境數據，以及風窗自身的運行狀態數據（如開啟角度、執行器電流等）。這些數據通過通信模塊實時傳輸至邊緣計算單元和地面監控中心。

2. 智能分析與決策

• 邊緣計算：邊緣計算單元對采集的數據進行初步處理，運用預設的數學模型和控制算法（如 PID 控制、模糊控制、神經網絡算法等），結合礦井通風設計參數，計算出當前工況下風窗的 開啟角度或調節策略。例如，當檢測到某區域瓦斯濃度升高時，系統優先考慮增加該區域風量，同時平衡其他區域的通風需求。

• 云端協同：對于復雜工況或需要全局優化的場景，邊緣計算單元將數據上傳至云端服務器。云端利用大數據分析和人工智能算法，對整個礦井的通風網絡進行模擬仿真，生成 通風方案，并下發至各智能調節風窗執行。

3. 精準調節執行：邊緣計算單元根據分析結果向執行機構發送控制指令。伺服電動執行器或智能氣動執行單元接收到指令后，精確控制風窗窗葉的開合，使通風量達到目標值。調節過程中，角度傳感器實時反饋窗葉位置，形成閉環控制，確保調節精度。

4. 自適應學習與優化：系統通過機器學習算法對歷史運行數據進行分析，學習不同生產時段、地質條件下的通風規律。例如，通過分析采煤工作面推進過程中的通風需求變化，自動優化調節策略，提高通風系統的適應性和穩定性。隨著運行時間增加，系統調節策略將不斷優化，趨近 解。

5. 聯動與應急響應：智能調節風窗可與礦井其他安全設備（如風機、風門、瓦斯抽放泵等）實現聯動控制。遇到瓦斯超限、火災等緊急情況時，系統自動切換至應急通風模式，按照預設應急預案快速調節風窗，保障井下人員安全。同時，通過聲光報警和短信推送等方式，及時通知相關人員。