CN104564156A - 一种煤矿粉尘监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种煤矿粉尘监控系统及方法，该系统包括：光吸收型浓度传感器，用于采集实时粉尘浓度数据；当实时粉尘浓度数据为异常值时，数据处理系统生成警戒启动信号，当实时粉尘浓度数据由异常值变为正常值时，数据处理系统生成警戒消除信号；控制系统，用于控制喷雾降尘单元启动或停止喷雾处理。本申请实施例公开的系统中，采集到的粉尘浓度数据为实时粉尘浓度数据，避免了类似于现有技术中的由于粉尘浓度数据的实时性较差而可能引发粉尘爆炸的情况，降低了粉尘发生爆炸的可能性；另外，控制系统能够控制喷雾降尘单元停止喷雾处理，避免了类似于现有技术中的由于人员疏忽而引起的喷雾装置长期处于喷雾状态的情况，提高水资源的利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及粉尘浓度监控技术领域，特别涉及一种煤矿粉尘监控系统及方法。
背景技术
目前，煤炭的生产过程往往会产生大量的粉尘，过高的粉尘浓度容易引起生产现场发生爆炸，从而造成严重的生命财产损失。
现今，国内煤矿企业普遍是通过测定一段时间内的平均粉尘浓度来判断作业现场的粉尘浓度是否超标，当平均粉尘浓度超标时，通过人工控制的方式，对喷雾装置进行启动，达到降尘目的。
然而，引起粉尘爆炸的原因常常是某一时刻下的粉尘浓度过高，而采用平均测量的方式对现场粉尘浓度进行测量时，得到的平均粉尘浓度数据的实时性较差，即便得到的一段时间内的平均粉尘浓度没有超标，也很有可能出现在这段时间内的某一时刻的粉尘浓度是超标的情况，这样也就存在发生粉尘爆炸的可能性，另外，通过人工启动喷雾装置的方式来对粉尘浓度进行控制时，容易出现由于人员的疏忽，导致喷雾装置长期处于喷雾状态，从而造成水资源的浪费，降低了水资源的利用效率。
综上所述可以看出，如何降低粉尘发生爆炸的可能性，提高水资源的利用效率是目前亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种煤矿粉尘监控系统及方法，降低了粉尘发生爆炸的可能性，提高了水资源的利用效率。其具体方案如下：
一种煤矿粉尘监控系统，包括现场监控系统，数据处理系统和控制系统，现场监控系统包括分布在不同位置区域的N个现场监控模块，N为正整数，每一个现场监控模块均包括光吸收型浓度传感器和喷雾降尘单元；
光吸收型浓度传感器，用于按照预设的采样周期，对现场的粉尘进行实时粉尘浓度数据的采集，并将实时粉尘浓度数据发送到数据处理系统；
数据处理系统，用于对实时粉尘浓度数据进行判断，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据为异常值时，生成警戒启动信号，并将警戒启动信号发送到控制系统，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据由异常值变为正常值时，生成警戒消除信号，并将警戒消除信号发送到控制系统；
控制系统，用于根据警戒启动信号，生成喷雾启动控制信号，通过喷雾启动控制信号，控制相应的喷雾降尘单元启动喷雾处理，根据警戒消除信号，生成喷雾停止控制信号，通过喷雾停止控制信号，控制相应的喷雾降尘单元停止喷雾处理。
一种煤矿粉尘监控方法，包括：
现场监控系统的光吸收型浓度传感器按照预设的采样周期，对现场的粉尘进行实时粉尘浓度数据的采集，并将实时粉尘浓度数据发送到数据处理系统，现场监控系统包括分布在不同位置区域的N个现场监控模块，N为正整数，每一个现场监控模块均包括光吸收型浓度传感器和喷雾降尘单元；
数据处理系统对实时粉尘浓度数据进行判断，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据为异常值时，生成警戒启动信号，并将警戒启动信号发送到控制系统，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据由异常值变为正常值时，生成警戒消除信号，并将警戒消除信号发送到控制系统；
控制系统根据警戒启动信号，生成喷雾启动控制信号，通过喷雾启动控制信号，控制相应的喷雾降尘单元启动喷雾处理，根据警戒消除信号，生成喷雾停止控制信号，通过喷雾停止控制信号，控制相应的喷雾降尘单元停止喷雾处理。
本发明中，光吸收型浓度传感器采集到的粉尘浓度数据为实时粉尘浓度数据，当任一位置区域的光吸收型浓度传感器探测到的实时粉尘浓度数据为异常值时，数据处理系统会相应地生成警戒启动信号，控制系统接收到警戒启动信号后，会通过生成的喷雾启动控制信号，控制相应的喷雾降尘单元启动喷雾处理，避免了类似于现有技术中的由于粉尘浓度数据的实时性较差而可能引发粉尘爆炸的情况，从而降低了粉尘发生爆炸的可能性；另外，当光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据从异常值变为正常值时，数据处理系统会生成警戒消除信号，控制系统接收到警戒消除信号后，会通过生成的喷雾停止控制信号，控制相应的喷雾降尘单元停止喷雾处理，从而避免了类似于现有技术中的由于人员疏忽而引起的喷雾装置长期处于喷雾状态的情况，提高了水资源的利用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的煤矿粉尘监控系统的示意图；
图2为本发明实施例一公开的煤矿粉尘监控系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种煤矿粉尘监控系统，参见图1所示，该系统包括现场监控系统11，数据处理系统12和控制系统13，现场监控系统11包括分布在不同位置区域的N个现场监控模块，N为正整数，每一个现场监控模块均包括光吸收型浓度传感器和喷雾降尘单元；
光吸收型浓度传感器，用于按照预设的采样周期，对现场的粉尘进行实时粉尘浓度数据的采集，并将实时粉尘浓度数据发送到数据处理系统12；
数据处理系统12，用于对实时粉尘浓度数据进行判断，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据为异常值时，生成警戒启动信号，并将警戒启动信号发送到控制系统13，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据由异常值变为正常值时，生成警戒消除信号，并将警戒消除信号发送到控制系统13；
控制系统13，用于根据警戒启动信号，生成喷雾启动控制信号，通过喷雾启动控制信号，控制相应的喷雾降尘单元启动喷雾处理，根据警戒消除信号，生成喷雾停止控制信号，通过喷雾停止控制信号，控制相应的喷雾降尘单元停止喷雾处理。
上述公开的煤矿粉尘监控系统中，光吸收型浓度传感器采集到的粉尘浓度数据为实时粉尘浓度数据，当任一位置区域的光吸收型浓度传感器探测到的实时粉尘浓度数据为异常值时，数据处理系统12会相应地生成警戒启动信号，控制系统13接收到警戒启动信号后，会通过生成的喷雾启动控制信号，控制相应的喷雾降尘单元启动喷雾处理，避免了类似于现有技术中的由于粉尘浓度数据的实时性较差而可能引发粉尘爆炸的情况，从而降低了粉尘发生爆炸的可能性；另外，当光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据从异常值变为正常值时，数据处理系统12会生成警戒消除信号，控制系统13接收到警戒消除信号后，会通过生成的喷雾停止控制信号，控制相应的喷雾降尘单元停止喷雾处理，从而避免了类似于现有技术中的由于人员疏忽而引起的喷雾装置长期处于喷雾状态的情况，提高了水资源的利用效率。
图2为本发明实施例一公开的一种煤矿粉尘监控系统，该系统包括现场监控系统21，数据处理系统22和控制系统23，现场监控系统21包括分布在不同位置区域的N个现场监控模块，N为正整数。
每一个现场监控模块中的光吸收型浓度传感器为预先经过误差校正处理的传感器，也即，在光吸收型浓度传感器正式投入使用前，先利用标准粉尘浓度探测器，对该光吸收型浓度传感器进行误差校正处理。上述误差校正处理主要过程包括，令待校正的光吸收型粉尘浓度传感器和标准粉尘浓度探测器同时对同一现场的粉尘浓度进行粉尘浓度数据测量，得到由标准粉尘浓度探测器采集到的标准粉尘浓度数据和由待校正的光吸收型粉尘浓度传感器采集到的实验粉尘浓度数据，将上述标准粉尘浓度数据和实验粉尘浓度数据发送到误差校正系统，误差校正系统将上述标准粉尘浓度数据和实验粉尘浓度数据进行对比分析，得到误差校正值，然后将误差校正值发送到上述待校正的光吸收型粉尘浓度传感器中，当待校正的光吸收型粉尘浓度传感器被正式投入使用后，光吸收型粉尘浓度传感器利用上述误差校正值，对采集到的原始浓度数据进行误差校正，得到相对更加准确的粉尘浓度数据。另外，上述光吸收型浓度传感器是基于朗伯比尔定律进行开发的，即便在现场粉尘浓度较低的情况下，基于朗伯比尔定律开发的光吸收型浓度传感器也可以保持较高的测量精度。
光吸收型浓度传感器的采样周期为自调整式采样周期，也即，当光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据较大时，采样周期会相应地调整为较短的采样周期，当光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据较小时，采样周期会相应地调整为较长的采样周期，例如，当实时粉尘浓度数据为0.5mg/m3时，采样周期为30秒，当实时粉尘浓度数据为5mg/m3时，采样周期为6秒，当实时粉尘浓度数据为0.1mg/m3时，采样周期为60秒。
每一个现场监控模块还包括光学系统清洁装置，控制系统23根据警戒消除信号，生成清洁启动控制信号，通过清洁启动控制信号，控制相应的光学系统清洁装置对相应的光吸收型浓度采集传感器中的光学系统启动清洁处理，清洁处理持续的时间为预设的清洁时间，例如，将清洁时间设定为15秒。
每一个现场监控模块还包括红外探测器，红外探测器用于当相应的喷雾降尘单元处于喷雾处理状态时，启动对现场环境进行探测的工作模式，当探测到人体红外信号时，将人体红外信号发送到控制系统23，控制系统23根据人体红外信号，生成喷雾暂停控制信号，通过喷雾暂停控制信号，控制相应的喷雾降尘单元启动暂时停止喷雾处理，例如，可以设定喷雾动作暂停15秒。
每一个现场监控模块还包括风速传感器，风压传感器和湿度传感器，分别用于探测现场的实时风速数据，实时风压数据和实时湿度数据，数据处理系统22根据每一个现场监控模块监测到的历史粉尘浓度数据，历史风速数据，历史风压数据和历史湿度数据，建立关于矿井的环境评估体系。根据环境评估体系，结合每一个现场监控模块监测到的各种实时数据，对矿井环境进行实时评估，得到环境实时评估分值。
数据处理系统22还包括显示模块，显示模块用于对每一个现场监控模块监测到的各种实时数据和环境实时评估分值进行实时显示。
每一个现场监控模块还包括电源装置，电源装置用于为相应的现场监控模块中的各种电气设备提供电力，也即意味着每一个现场监控模块中都有一个独立的电源装置，为该现场监控模块中的各种传感器，光学系统清洁装置，红外探测器和喷雾降尘单元提供电力，该电源装置可以提供多路具有不同电压值的电压输出，以适应各个电气设备的不同工作电压的需求。
实施例一公开的煤矿粉尘监控系统中，光吸收型浓度传感器为预先经过误差校正处理的传感器，使得测量出来粉尘浓度数据的准确度更高；另外，本实施例中的光吸收型浓度传感器是基于朗伯比尔定律进行开发的，在现场粉尘浓度较低的情况下，基于朗伯比尔定律开发的光吸收型浓度传感器也可以保持较高的测量精度；其次，光吸收型浓度传感器的采样周期为自调整式采样周期，在不同的粉尘浓度环境下，光吸收型浓度传感器能够采用适当的采样周期，减少了不必要的功耗，有利于提高传感器的工作寿命；进一步的，现场监控模块中还包括红外探测器，避免了喷雾降尘单元在进行喷雾处理时，工作人员无法通过相关区域的情况发生；本系统还可以对矿井进行实时的环境评估，让人们及时了解当前工作环境的好坏。
本发明还公开了一种煤矿粉尘监控方法，该方法包括：
现场监控系统的光吸收型浓度传感器按照预设的采样周期，对现场的粉尘进行实时粉尘浓度数据的采集，并将实时粉尘浓度数据发送到数据处理系统，现场监控系统包括分布在不同位置区域的N个现场监控模块，N为正整数，每一个现场监控模块均包括光吸收型浓度传感器和喷雾降尘单元；
数据处理系统对实时粉尘浓度数据进行判断，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据为异常值时，生成警戒启动信号，并将警戒启动信号发送到控制系统，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据由异常值变为正常值时，生成警戒消除信号，并将警戒消除信号发送到控制系统；
控制系统根据警戒启动信号，生成喷雾启动控制信号，通过喷雾启动控制信号，控制相应的喷雾降尘单元启动喷雾处理，根据警戒消除信号，生成喷雾停止控制信号，通过喷雾停止控制信号，控制相应的喷雾降尘单元停止喷雾处理。
上述公开的煤矿粉尘监控方法中，光吸收型浓度传感器采集到的粉尘浓度数据为实时粉尘浓度数据，当任一位置区域的光吸收型浓度传感器探测到的实时粉尘浓度数据为异常值时，数据处理系统会相应地生成警戒启动信号，控制系统接收到警戒启动信号后，会通过生成的喷雾启动控制信号，控制相应的喷雾降尘单元启动喷雾处理，避免了类似于现有技术中的由于粉尘浓度数据的实时性较差而可能引发粉尘爆炸的情况，从而降低了粉尘发生爆炸的可能性；另外，当光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据从异常值变为正常值时，数据处理系统会生成警戒消除信号，控制系统接收到警戒消除信号后，会通过生成的喷雾停止控制信号，控制相应的喷雾降尘单元停止喷雾处理，从而避免了类似于现有技术中的由于人员疏忽而引起的喷雾装置长期处于喷雾状态的情况，提高了水资源的利用效率。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种煤矿粉尘监控系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种煤矿粉尘监控系统，其特征在于，包括现场监控系统，数据处理系统和控制系统，所述现场监控系统包括分布在不同位置区域的N个现场监控模块，所述N为正整数，每一个现场监控模块均包括光吸收型浓度传感器和喷雾降尘单元；
所述光吸收型浓度传感器，用于按照预设的采样周期，对现场的粉尘进行实时粉尘浓度数据的采集，并将所述实时粉尘浓度数据发送到所述数据处理系统；
所述数据处理系统，用于对所述实时粉尘浓度数据进行判断，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据为异常值时，生成警戒启动信号，并将所述警戒启动信号发送到所述控制系统，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据由异常值变为正常值时，生成警戒消除信号，并将所述警戒消除信号发送到所述控制系统；
所述控制系统，用于根据所述警戒启动信号，生成喷雾启动控制信号，通过所述喷雾启动控制信号，控制相应的喷雾降尘单元启动喷雾处理，根据所述警戒消除信号，生成喷雾停止控制信号，通过所述喷雾停止控制信号，控制相应的喷雾降尘单元停止喷雾处理。
2.根据权利要求1所述的煤矿粉尘监控系统，其特征在于，所述采样周期为自调整式采样周期。
3.根据权利要求1所述的煤矿粉尘监控系统，其特征在于，所述每一个现场监控模块还包括光学系统清洁装置，所述控制系统根据所述警戒消除信号，生成清洁启动控制信号，通过所述清洁启动控制信号，控制相应的光学系统清洁装置对相应的光吸收型浓度采集传感器中的光学系统启动清洁处理，所述清洁处理持续的时间为预设的清洁时间。
4.根据权利要求1所述的煤矿粉尘监控系统，其特征在于，所述光吸收型浓度传感器为预先经过误差校正处理的传感器。
5.根据权利要求1所述的煤矿粉尘监控系统，其特征在于，所述每一个现场监控模块还包括红外探测器，所述红外探测器，用于当相应的喷雾降尘单元处于喷雾处理状态时，启动对现场环境进行探测的工作模式，当探测到人体红外信号时，将所述人体红外信号发送到所述控制系统，所述控制系统根据所述人体红外信号，生成喷雾暂停控制信号，通过所述喷雾暂停控制信号，控制相应的喷雾降尘单元启动暂时停止喷雾处理。
6.根据权利要求1所述的煤矿粉尘监控系统，其特征在于，所述每一个现场监控模块还包括风速传感器，风压传感器和湿度传感器，分别用于探测现场的实时风速数据，实时风压数据和实时湿度数据，所述数据处理系统根据每一个现场监控模块监测到的历史粉尘浓度数据，历史风速数据，历史风压数据和历史湿度数据，建立关于矿井的环境评估体系。
7.根据权利要求1至6任一项所述的煤矿粉尘监控系统，其特征在于，所述每一个现场监控模块还包括电源装置，所述电源装置用于为相应的现场监控模块中的各种电气设备提供电力。
8.根据权利要求6所述的煤矿粉尘监控系统，其特征在于，所述数据处理系统，根据所述环境评估体系，结合每一个现场监控模块监测到的各种实时数据，对矿井环境进行实时评估，得到环境实时评估分值。
9.根据权利要求8所述的煤矿粉尘监控系统，其特征在于，所述数据处理系统还包括显示模块，所述显示模块，用于对每一个现场监控模块监测到的各种实时数据和所述环境实时评估分值进行实时显示。
10.一种煤矿粉尘监控方法，其特征在于，包括：
现场监控系统的光吸收型浓度传感器按照预设的采样周期，对现场的粉尘进行实时粉尘浓度数据的采集，并将所述实时粉尘浓度数据发送到数据处理系统，所述现场监控系统包括分布在不同位置区域的N个现场监控模块，所述N为正整数，每一个现场监控模块均包括光吸收型浓度传感器和喷雾降尘单元；
所述数据处理系统对所述实时粉尘浓度数据进行判断，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据为异常值时，生成警戒启动信号，并将所述警戒启动信号发送到所述控制系统，当任一光吸收型浓度传感器采集到的实时粉尘浓度数据由异常值变为正常值时，生成警戒消除信号，并将所述警戒消除信号发送到所述控制系统；
所述控制系统根据所述警戒启动信号，生成喷雾启动控制信号，通过所述喷雾启动控制信号，控制相应的喷雾降尘单元启动喷雾处理，根据所述警戒消除信号，生成喷雾停止控制信号，通过所述喷雾停止控制信号，控制相应的喷雾降尘单元停止喷雾处理。
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