1 引言

煤礦井下中央變電所是礦井供電系統(tǒng)的核心樞紐，承擔(dān)著整個(gè)礦井的電力分配與控制任務(wù)。其內(nèi)部設(shè)有大量的高壓開關(guān)柜、變壓器、電纜等電氣設(shè)備，在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，因設(shè)備絕緣老化、電纜接頭松動(dòng)、過載發(fā)熱等原因極易引發(fā)火災(zāi)。由于變電所空間相對(duì)封閉，且通常采用無人值守運(yùn)行模式，一旦發(fā)生火災(zāi)，傳統(tǒng)滅火設(shè)施往往無法在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并撲滅火源，可能導(dǎo)致火勢(shì)迅速蔓延，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，更可能引發(fā)全礦性停電、瓦斯爆炸等次生災(zāi)害，嚴(yán)重威脅礦工生命安全和礦井安全生產(chǎn)。

目前，許多煤礦井下變電所仍主要依靠沙箱、沙袋和手提式滅火器等傳統(tǒng)滅火設(shè)施，這些設(shè)備需要在人員發(fā)現(xiàn)火情后近距離操作，在火災(zāi)初期響應(yīng)慢、滅火效率低，尤其當(dāng)火災(zāi)迅速蔓延時(shí)，人員難以靠近實(shí)施有效滅火。針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)一套能夠自動(dòng)探測(cè)、預(yù)警并快速滅火的智能系統(tǒng)，對(duì)于提高煤礦井下變電所的消防安全水平具有重要意義。

近年來，隨著煤礦智能化技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)防滅火系統(tǒng)在煤礦井下的應(yīng)用逐漸普及。如柴里煤礦在中央變電所設(shè)計(jì)了溫度超溫報(bào)警裝置和抑爆器干粉自動(dòng)滅火器，實(shí)現(xiàn)了預(yù)防與控制一體聯(lián)鎖；霍州煤電龐龐塔煤礦對(duì)井下變電所自動(dòng)防滅火系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了地面遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控；柴家溝井成功引入了由光纖測(cè)溫系統(tǒng)、火焰?zhèn)鞲衅?/strong>和多種滅火裝置組成的煤礦區(qū)域火災(zāi)預(yù)警及自動(dòng)滅火系統(tǒng)。這些實(shí)踐表明，自動(dòng)滅火系統(tǒng)已成為煤礦井下變電所防火的發(fā)展趨勢(shì)。

2 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

煤礦井下中央變電所自動(dòng)滅火系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)理念，由多個(gè)子系統(tǒng)協(xié)同工作，共同完成火災(zāi)的監(jiān)測(cè)、預(yù)警和撲救任務(wù)。系統(tǒng)整體架構(gòu)由火災(zāi)探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、控制處理系統(tǒng)、滅火執(zhí)行系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)四部分組成，形成一個(gè)完整的火災(zāi)防控閉環(huán)。

2.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

系統(tǒng)采用分布式控制架構(gòu)，既保證了本地控制的快速響應(yīng)，又實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。各子系統(tǒng)之間通過本安型信號(hào)傳輸連接，確保在煤礦井下易燃易爆環(huán)境中的安全可靠性。

火災(zāi)探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)由多種傳感器組成，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集變電所環(huán)境參數(shù)，包括礦用本安型火焰?zhèn)鞲衅?/strong>、煙霧傳感器、分布式光纖溫度傳感器、本質(zhì)安全型溫度控制器等。這些傳感器布置在變電所的關(guān)鍵位置，如高壓開關(guān)柜周邊、電纜溝、電纜夾層等火災(zāi)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，形成全方位的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

控制處理系統(tǒng)是自動(dòng)滅火系統(tǒng)的"大腦"，核心部件為礦用本安型區(qū)域自動(dòng)噴粉滅火裝置控制器和礦用隔爆兼本安直流電源?？刂破髫?fù)責(zé)接收、處理傳感器傳來的信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)邏輯進(jìn)行火災(zāi)判斷，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令。電源系統(tǒng)則為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)，確保在市電故障時(shí)系統(tǒng)仍能正常工作。

滅火執(zhí)行系統(tǒng)由滅火劑儲(chǔ)存裝置、管路系統(tǒng)和噴頭組成。根據(jù)變電所的環(huán)境特性和火災(zāi)類型，可選擇全氟己酮、超細(xì)干粉滅火裝置或氣體滅火裝置等不同類型的滅火設(shè)備。執(zhí)行系統(tǒng)接收控制器的指令，自動(dòng)釋放滅火劑，實(shí)現(xiàn)快速滅火。

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由地面工作站、Web軟件和通信模塊組成，將自動(dòng)滅火系統(tǒng)無縫融入智能綜合管控平臺(tái)。工作人員在智慧調(diào)度指揮中心可通過操作電腦全面掌握滅火設(shè)備運(yùn)行狀況、查詢報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和管理。

2.2 系統(tǒng)工作流程

自動(dòng)滅火系統(tǒng)的工作流程遵循"監(jiān)測(cè)-判斷-報(bào)警-滅火"的閉環(huán)控制策略。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，首先通過各類傳感器實(shí)時(shí)采集變電所環(huán)境參數(shù)；控制器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，一旦檢測(cè)到異常情況（如溫度驟升、煙霧濃度增加、明火等），首先發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提示相關(guān)人員；若火災(zāi)確認(rèn)，控制器則向滅火執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，釋放滅火劑撲滅火源；同時(shí)，系統(tǒng)將全部報(bào)警信息和動(dòng)作狀態(tài)上傳至地面監(jiān)控中心，為管理人員提供決策支持。

3 關(guān)鍵子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

火災(zāi)探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是自動(dòng)滅火系統(tǒng)的"感知器官"，其性能直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性。針對(duì)煤礦井下變電所的復(fù)雜環(huán)境，系統(tǒng)采用多傳感器融合技術(shù)，通過多種類型的傳感器協(xié)同工作，提高火災(zāi)識(shí)別的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

火焰探測(cè)模塊采用礦用本安型火焰?zhèn)鞲衅?/strong>，基于紫外線傳感技術(shù)探測(cè)火災(zāi)。探測(cè)器實(shí)時(shí)采用數(shù)字算法濾波及邏輯處理，將保護(hù)區(qū)內(nèi)的火情信息通過數(shù)字信號(hào)傳輸給控制器。這種傳感器對(duì)明火反應(yīng)靈敏，能在火災(zāi)初期階段快速識(shí)別火苗，為系統(tǒng)早期滅火提供條件。

4 結(jié)語

煤礦井下中央變電所自動(dòng)滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究，對(duì)于提升煤礦消防安全水平、保障礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。本文設(shè)計(jì)了一套集火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警、滅火和遠(yuǎn)程監(jiān)控于一體的自動(dòng)滅火系統(tǒng)，通過多傳感器信息融合、智能控制器分析和快速滅火裝置聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電所火災(zāi)的早期預(yù)警和快速撲救。

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)理念，由火災(zāi)探測(cè)預(yù)警、控制處理、滅火執(zhí)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控四個(gè)子系統(tǒng)組成，可根據(jù)不同煤礦變電所的具體需求靈活配置。實(shí)際應(yīng)用案例表明，該系統(tǒng)能夠顯著提高變電所的火災(zāi)防控能力，減少火災(zāi)損失，保障礦井正常生產(chǎn)秩序。

隨著智慧礦山建設(shè)的不斷深入，煤礦井下中央變電所自動(dòng)滅火系統(tǒng)將朝著更加智能化、集成化和高效化的方向發(fā)展。未來研究應(yīng)聚焦于火災(zāi)識(shí)別算法的優(yōu)化、新型滅火技術(shù)的開發(fā)、系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)以及專業(yè)人才培養(yǎng)等方面，進(jìn)一步提升自動(dòng)滅火系統(tǒng)的性能和可靠性，為煤礦安全生產(chǎn)提供更加堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。