全自动智能风窗其核心原理可概括为以下四步闭环流程:
通过部署在风窗附近的各类传感器,实时采集通风系统的关键参数:
风量 / 风速传感器:采用超声波或皮托管原理,监测通过风窗的实时风量(单位:m³/min)。
风压传感器:检测风窗前后的静压差(单位:Pa),计算通风阻力。
瓦斯 / 有害气体传感器:监测巷道内瓦斯(CH₄)、一氧化碳(CO)等浓度,作为风量调节的安全触发条件。
设备状态传感器:反馈风窗执行机构(如电机、丝杠)的开度、运行电流等,确保设备工况正常。



数据传输:通过井下工业以太网或无线通信(如 Wi-Fi、5G),将传感器数据实时上传至地面监控中心或本地控制器。
以风量恒定控制为目标,采用经典 PID(比例 - 积分 - 微分)算法:
设定值:根据通风设计规范预设目标风量(如某工作面需风量为 800 m³/min)。
偏差计算:实时风量与设定值的差值(ΔQ = Q 实测 - Q 设定)。
输出调节:控制器根据 ΔQ 及变化率(dΔQ/dt),计算执行机构的开度调整量(如电机转动角度),驱动风窗动作,直至 ΔQ 趋近于 0。
针对复杂场景(如瓦斯超限、风压波动),引入模糊控制、神经网络等智能算法:
与其他通风设备(如局部通风机、风门)及安全系统联动:
控制器输出的电信号驱动执行机构动作,实现风窗开度调节:
驱动方式:采用防爆电机 + 丝杠螺母或液压油缸传动,具有扭矩大、抗粉尘能力强的特点,适应井下恶劣环境。
开度控制:通过编码器或电位器实时反馈风窗叶片(或风门)的角度(如 0°~90°),精度可达 ±1°,确保风量调节的线性度。
安全冗余:配备备用电源(如 UPS)和机械闭锁装置,防止停电或故障时风窗失控,保障通风系统安全。
本地操作:通过风窗附近的防爆触控屏,实时显示运行参数(风量、瓦斯浓度、开度),支持手动 / 自动模式切换及紧急启停。
远程监控:地面监控中心通过组态软件(如 WINCC)实时监测全矿井风窗状态,可远程下发调节指令或修改控制参数(如临时调整某风窗的风量设定值)。
数据分析:系统自动存储历史数据(如风量曲线、故障记录),用于通风系统优化分析(如判断巷道阻力变化趋势、评估设备运行效率)