CN101906987A - 矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统 - Google Patents

矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统 Download PDF

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程学珍
曹茂永
梁慧宾
杨芬
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Abstract

本发明公开一种矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统，包括上位机与至少一个井下控制单元，各井下控制单元包括井下传感器群、井下PLC控制器及井下外围设备；井下传感器群包括粉尘浓度传感器、温湿度传感器、流量传感器及红外传感器；井下PLC控制器将接收到的传感器群发送数据信号进行分析、筛选和对比后形成控制信号后输出给井下外部设备；井下外部设备包括喷雾系统与报警装置；上位机与井下PLC控制器通过通信模块进行数据信号传输，能够进行在线实时监控。本发明能使井下作业场所的相关点的粉尘浓度、湿度、温度等环境参数被传感器群实时测得，且能够进一步采取相应控制措施如报警、喷雾除尘及降温等。

Description

矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统
技术领域
本发明涉及矿山安全检测与控制领域，更为具体地说是涉及一种矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统。
背景技术
煤矿粉尘是指煤矿在生产过程中产生的煤炭、岩石等细微固体颗粒的总称。煤矿井下的各个生产环节都可能产生粉尘，如钻眼、炸药爆破、掘进机掘进、采煤机割煤、装煤、采煤支护放顶、巷道支护、装载运输转载卸载提升等。粉尘危害不仅能使煤矿工人得尘肺病，而且易引发爆炸，造成重大安全事故。据统计到2009年，全国63.9万尘肺病例中，89.37％的病例为矿工尘肺，并且以每年约1万例的速度递增，平均每年死亡2500人以上。我国煤矿普遍具有煤尘爆炸性危险。2009年原国有重点煤矿有532处矿井煤尘有爆炸危险，占87.4％。自2000年以来全国发生特大煤尘爆炸的事故有13起，造成889人死亡。粉尘危害每年造成直接经济损失达数十亿元。
以上所述足见矿井粉尘的危害性之大，同时也说明了粉尘监测与防治的重要性。因此，矿井粉尘的防治问题日益受到社会的广泛关注，如何将粉尘浓度控制在一个安全合适的范围也一直是一个摆在工程技术人员面前亟待解决的问题。目前，对矿井粉尘浓度的监测和控制已成为有效防止粉尘危害的重要手段，世界各国在对矿井粉尘的监测方面都做了大量的研究工作，研制了一系列粉尘监测的仪器，如粉尘采样器、测尘仪、粉尘浓度传感器等。通过查阅相关资料得知，国外某些发达国家(如英国Mitchell公司、德国的丁达尔等)已开发出粉尘浓度计算机检测系统，能够实现连续自动检测，但这些系统均不考虑环境因素，只单一测量粉尘浓度，且其价格昂贵，维护不便，不适合我国煤矿井下的现场实际。因此针对我国煤矿井下现状，研发适合我国井下特点的粉尘浓度及环境参数检测与控制系统意义重大。
发明内容
本发明就是为了解决上述国内井下现状而提供的一种矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统，该系统能使井下作业场所的相关点的粉尘浓度、湿度、温度等环境参数被传感器群实时测得，且能够进一步采取相应控制措施如报警及喷雾除尘等。
其技术解决方案是：
一种矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统，包括位于井上的上位机与至少一个井下控制单元，各井下控制单元包括：
井下传感器群，井下传感器群包括用于测量所处环境粉尘浓度信号的粉尘浓度传感器，用于测量所处环境温度与湿度的温湿度传感器，用于反映喷雾系统的输水管路水流量状态的流量传感器，及用于反映是否有行人经过喷雾区的红外传感器；
井下PLC控制器，井下PLC控制器与井下传感器群中的各传感器通过有线或无线的方式进行连接，将接收到的来自上述井下传感器群方向的数据信号进行分析、筛选和对比后形成控制信号后输出给下述井下外部设备；
井下外部设备，包括用于除尘和/或降温的喷雾系统，以及用于提示报警的报警装置，喷雾系统与报警装置分别通过控制线路连接上述井下PLC；
上述上位机与井下PLC控制器通过通信模块进行数据信号传输，能够进行在线实时监控。
上述粉尘浓度传感器、温湿度传感器及流量传感器与井下PLC控制器之间设置有模拟量扩展模块与A/D转换模块。
上述上位机包括文本显示器，文本显示器为TD200文本显示器。
上述上位机是基于组态王作的上位机界面平台，除能进行在线连续实时监控外，还能综合现场的各种数据信息作出准确的分析，绘出各种关系曲线，产生报警提示，储存历史及实时数据，提醒工作人员对现场进行调控。
本发明具有以下有益技术效果：
本发明通过其各井下控制单元中的井下传感器群，使井下作业场所的相关点的粉尘浓度、湿度、温度等环境参数被传感器实时测出，且井下传感器群中的各传感器与井下PLC控制器组成的控制系统成为互为联系的一体，各个测量区域(点)通过井下PLC控制器，控制采取诸如报警、喷雾降尘与降温等措施。本发明能对整个煤矿井下环境的粉尘浓度测量、温湿度测量及显示、报警，并独立成一个完整的粉尘浓度监控、防爆和除尘降温系统；能够避免粉尘浓度过高，使作业场所工人的身体健康得以保证，还可大大延长各种设备的使用寿命；同时，一旦监控到有故障状态出现，可以及时采取措施，也就降低了井下发生爆炸的可能性，提高了设备运行的安全性，进一步提高了生产作业的效率。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图为本发明一种实施方式的结构原理示意框图。
具体实施方式
参看附图，一种矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统，包括位于井上的上位机1与至少一个井下控制单元2。井下控制单元2的数量可根据井下作业区(点)不同情况进行自由配置，可将一个井下控制单元所在布置区域作为一个测量区(点)。本实例示出的是三个井下控制单元。下面以一个井下控制单元为例对其进行说明：其包括井下传感器群、一只井下PLC控制器201以及井下外部设备；井下传感器群包括粉尘浓度传感器202、温湿度传感器203、流量传感器204与红外传感器205，其中粉尘浓度传感器202用于测量所处环境的粉尘浓度，可安装在测量点处矿井巷道上方，测得的粉尘浓度信号反映所处环境粉尘的浓度值，是特别主要的反馈信号，为一种模拟量信号；温湿度传感器203用于测量所处环境的温度与湿度，所作出的信号为一种模拟量信号；流量传感器204用于反映喷雾系统的输水管路的水流量状态，所作出信号为一种模拟量信号；红外传感器205可安装于喷雾系统的喷水处，由其所作出的红外信号状态反映是否有人经过此处，信号有效时表示有人经过，控制部分实施控制，以防止喷雾系统继续喷水淋湿过往行人，所作出信号为开关量信号；井下PLC控制器201与井下传感器群中的各传感器通过有线或无线的方式进行连接即数据信号传输，在上述粉尘浓度传感器、温湿度传感器及流量传感器与井下PLC控制器之间设置有模拟量扩展模块与A/D转换模块，井下PLC控制器将接收到的来自上述井下传感器群方向的数据信号进行分析、筛选和对比后形成控制信号后输出给下述井下外部设备；井下外部设备，包括用于除尘和/或降温的喷雾系统206，以及用于提示报警的报警装置207，喷雾系统与报警装置分别通过控制线路连接上述井下PLC。上述上位机1与所有井下PLC控制器通过通信模块进行数据信号传输，上位机包括文本显示器，文本显示器为TD200文本显示器；一种优选方式为：上述上位机是基于组态王作出的上位机界面平台，除能进行在线连续实时监控外，还能综合现场的各种数据信息作出准确的分析，绘出各种关系曲线，产生报警提示，储存历史及实时数据，提醒工作人员对现场进行调控。
上述方式中未述及的技术内容本领域技术人员采用已有技术，或借鉴已有技术、无需创造性劳动，即能实现。
需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所作出的任何等同替换方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统，包括位于井上的上位机与至少一个井下控制单元，其特征是各井下控制单元包括：
井下传感器群，井下传感器群包括用于测量所处环境粉尘浓度信号的粉尘浓度传感器，用于测量所处环境温度与湿度的温湿度传感器，用于反映喷雾系统的输水管路水流量状态的流量传感器，及用于反映是否有行人经过喷雾区的红外传感器；
井下PLC控制器，井下PLC控制器与井下传感器群中的各传感器通过有线或无线的方式进行连接，将接收到的来自上述井下传感器群方向的数据信号进行分析、筛选和对比后形成控制信号后输出给下述井下外部设备；
井下外部设备，包括用于除尘和/或降温的喷雾系统，以及用于提示报警的报警装置，喷雾系统与报警装置分别通过控制线路连接上述井下PLC；
上述上位机与井下PLC控制器通过通信模块进行数据信号传输，能够进行在线实时监控。
2.根据权利要求1所述的矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统，其特征在于：所述粉尘浓度传感器、温湿度传感器及流量传感器与井下PLC控制器之间设置有模拟量扩展模块与A/D转换模块。
3.根据权利要求1所述的矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统，其特征在于：所述上位机包括文本显示器，文本显示器为TD200文本显示器。
4.根据权利要求3所述的矿井粉尘浓度及环境参数自动检测与控制系统，其特征在于：所述上位机是基于组态王作的上位机界面平台，除能进行在线连续实时监控外，还能综合现场的各种数据信息作出准确的分析，绘出各种关系曲线，产生报警提示，储存历史及实时数据，提醒工作人员对现场进行调控。
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