CN109794121A - 一种具有光伏供电的煤矿降尘系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有光伏供电的煤矿降尘系统，喷洒管路上设有控制管路喷洒水通断的电磁阀；太阳能光伏板依次与MPPT太阳能控制器，逆变器以及交流变压器输入端连接；交流变压器输出端与电磁阀和喷洒水泵连接；太阳能光伏板发出的电通过MPPT太阳能控制器输出至逆变器进行直交转换形成交流电，交流电再经过交流变压器变压，输出给喷洒水泵供电，同时交流变压器变压给电磁阀供电。由太阳能光伏板发电后直接给降尘喷洒装置，不需要电网给降尘喷洒装置供电，既节约了电能，而且还避免了由柴油机供电对环境的污染。还避免了耗费柴油。通过太阳能光伏板发电能够充分利用太阳能满足降尘需要。

Description

一种具有光伏供电的煤矿降尘系统
技术领域
本发明涉及煤矿降尘技术领域，尤其涉及一种具有光伏供电的煤矿降尘系统。
背景技术
目前环保保护已经成为当前煤矿储存或使用区域所要解决的一个重要问题。其中煤矿储存或使用区域会产生大量粉尘，粉尘漂浮的空气中会严重影响大气，给环境带来极大的影响。人吸入过多的粉尘容易对身体健康造成影响。
目前，煤粉或煤块的储存及堆积区域通过喷水方式来降尘，通常是在一个区域放置一定数量的喷水装置来进行喷洒降尘。如果区域不是很大，由人工喷洒，但由人工喷洒容易导致喷洒不及时，喷洒不到位而引起扬尘，影响环境。目前的喷水装置的喷洒方式是由电网供电，有些区域电网覆盖不到的话，需要重新布设电力电路来满足喷水装置的喷洒，满足降尘要求。这样虽然做到的降尘保护环境的功能，但是无法做到节能的要求，通常煤矿储存或使用面积较为广阔，基于煤粉或煤块堆积的原因，供电网络无法覆盖到煤粉或煤块堆积的每个区域，有的喷洒水装置无法得到有效的供电，导致无法进行有效的降尘，而影响到降尘防护。还有些区域采用柴油机来进行供电喷洒水降尘，由于柴油机需要耗费柴油，需要关注油量，而且柴油机的运行对环境也会带来污染以及经济性较差。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种具有光伏供电的煤矿降尘系统，其特征在于，包括：煤矿存放区，煤矿存放区设有多个降尘节点；
降尘节点包括：降尘喷洒装置，太阳能光伏板，MPPT太阳能控制器，逆变器以及交流变压器；
降尘喷洒装置包括：喷洒管路和喷头；
喷洒管路一端与喷头连接，喷洒管路另一端通过喷洒水泵与供水管路连接；喷洒管路上设有控制管路喷洒水通断的电磁阀；
太阳能光伏板依次与MPPT太阳能控制器，逆变器以及交流变压器输入端连接；
交流变压器输出端与电磁阀和喷洒水泵连接；
太阳能光伏板发出的电通过MPPT太阳能控制器输出至逆变器进行直交转换形成交流电，交流电再经过交流变压器变压，输出给喷洒水泵供电，同时交流变压器变压给电磁阀供电。
优选地，还包括：电容C1，电感L1以及电感L2；
MPPT太阳能控制器的正极输出端，电容C1第一端，逆变器第一输入端共同连接；
MPPT太阳能控制器的负极输出端，电容C1第二端，逆变器第二输入端共同连接；
逆变器第一输出端通过电感L1连接交流变压器第一输入端；
逆变器第二输出端通过电感L2连接交流变压器第二输入端；
在MPPT太阳能控制器输出电能的电流方向与逆变器输出的电流方向相同时，电感L1以及电感L2吸收能量，电容C1释放能量；
在MPPT太阳能控制器输出电能的电流方向与逆变器输出的电流方向相反时，电感L1以及电感L2释放能量，电容C1吸能储能；
电感L1以及电感L2抑制输出电流谐波；
电容C1，电感L1以及电感L2起到滤波，吸能放能作用，根据输出的交流电压、电流及频率波形图，来避免光伏发电输出电能中存在的电流谐波以及孤岛状态的影响。
优选地，降尘节点还包括：控制箱体；
控制箱体内部设有辐射传感器，微控制器，电源电路，直流变压电路，稳压电路以及无线通信模块；
辐射传感器和无线通信模块分别与微控制器连接；
辐射传感器获取太阳辐射强度数据，并将太阳辐射强度数据传输至微控制器，微控制器通过无线通信模块将太阳辐射强度数据上传至煤矿监控中心；
电源电路输入端与MPPT太阳能控制器的输出端连接；电源电路输出端依次通过直流变压电路和稳压电路给辐射传感器和微控制器供电。
优选地，降尘节点还包括：获取降尘区域地面湿度的湿度传感器，用于获取降尘区域风量的风量传感器，用于检测降尘区域粉尘量的粉尘检测仪以及用于获取环境温度的温度传感器；
喷洒水泵，电磁阀，湿度传感器，风量传感器，粉尘检测仪以及温度传感器分别与微控制器连接；微控制器将获取的降尘区域粉尘量与预设值进行比对，当降尘区域粉尘量超出阈值时，微控制器控制电磁阀开启，控制喷洒水泵启动进行喷洒降尘；当降尘区域地面湿度大于湿度阈值时，微控制器控制电磁阀关闭，控制喷洒水泵停止进行喷洒降尘。
优选地，还包括：煤矿监控主机；
煤矿监控主机设置在煤矿监控中心；
煤矿监控主机分别与每个降尘节点的微控制器连接，获取每个降尘节点的环境信息以及降尘喷洒装置当前的工作信息，通过显示屏进行显示；
煤矿监控主机具有数据采集、数据存储、数据处理以及数据备份功能；
煤矿监控主机包括：数据库Oracle数据库、MySQL数据库，用以储存数据信息。
优选地，微控制器还用于获取太阳能光伏板工作状态参数，获取MPPT太阳能控制器工作状态参数以及获取逆变器工作状态参数；将太阳能光伏板工作状态参数， MPPT太阳能控制器工作状态参数以及逆变器工作状态参数传输至煤矿监控主机；
还包括：多个移动终端；
每个移动终端分别与煤矿监控主机通信连接；
煤矿监控主机通过HTTP通信协议接收移动终端传输的数据获取指令，对数据获取指令，进行解析处理，并向移动终端返回响应信息，同时反馈移动终端要获取降尘节点的状态信息。
优选地，煤矿监控主机配置对太阳能光伏板发电功率监测的时间点，当到达预定监测时间点时，启动太阳能光伏板发电功率检测进程，持续获得太阳能光伏板当前的发电功率数据链，将太阳能光伏板发电功率与喷洒水泵所需供电数据进行比对，判断是否符合喷洒水泵的供电需求。
优选地，微控制器还用于将上传至煤矿监控主机的降尘节点信息配置校验数据首位和校验数据末位；
微控制器将具有校验数据首位和校验数据末位的降尘节点信息上传至煤矿监控主机；
煤矿监控主机接收的具有校验数据首位和校验数据末位的降尘节点信息中，将校验数据首位与预设首位进行比对判断是否符合，将校验数据末位与预设首位进行比对判断是否符合，如均符合则数据接收完整准确；
如均不符合则判断当前数据错误；向所述微控制器发送数据错误指令，并使所述微控制器重新发送数据信息，并再接收降尘节点信息进行再验证。
优选地，每个降尘节点按照时间接续的方式，每经过一预设时长向煤矿监控主机发送具有校验数据首位和校验数据末位的降尘节点信息，煤矿监控主机将校验数据首位与预设首位进行比对判断是否符合，将校验数据末位与预设首位进行比对判断是否符合，如均符合则数据接收完整准确；
如校验数据末位不符合时，向所述微控制器发送重发控制指令，并将接收的降尘节点信息与再先的降尘节点信息进行叠置比对，提出重复位，保留非重复位，形成当前时间点的降尘节点信息。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
由太阳能光伏板发电后直接给降尘喷洒装置，不需要电网给降尘喷洒装置供电，既节约了电能，而且还避免了由柴油机供电对环境的污染。还避免了耗费柴油。通过太阳能光伏板发电能够充分利用太阳能满足降尘需要。
太阳能控制水泵系统移动变电站有显著的经济效益和社会效益，同时随着新工艺、新材料的发展，光伏水泵系统及其配套设施的成本将会逐年递减，系统可靠性进一步提高，太阳能控制水泵系统移动变电站提水的效益也会逐渐提高，使该产业具有更广阔的发展前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为具有光伏供电的煤矿降尘系统示意图；
图2为具有光伏供电的煤矿降尘系统实施例示意图；
图3为控制箱体内部模块示意图；
图4为具有光伏供电的煤矿降尘系统实施例示意图。
具体实施方式
本发明提供一种具有光伏供电的煤矿降尘系统，如图1所示，包括：煤矿存放区，煤矿存放区设有多个降尘节点；
降尘节点包括：降尘喷洒装置1，太阳能光伏板2，MPPT太阳能控制器3，逆变器4以及交流变压器5；降尘喷洒装置1包括：喷洒管路7和喷头6；
喷洒管路7一端与喷头6连接，喷洒管路7另一端通过喷洒水泵9与供水管路连接；喷洒管路7上设有控制管路喷洒水通断的电磁阀8；太阳能光伏板2依次与MPPT太阳能控制器3，逆变器4以及交流变压器5输入端连接；交流变压器5输出端与电磁阀8和喷洒水泵9连接；太阳能光伏板2发出的电通过MPPT太阳能控制器3输出至逆变器4进行直交转换形成交流电，交流电再经过交流变压器5变压，输出给喷洒水泵9供电，同时交流变压器5变压给电磁阀8供电。
这里由太阳能光伏板2发电后直接给降尘喷洒装置1，不需要电网给降尘喷洒装置1供电，既节约了电能，而且还避免了由柴油机供电对环境的污染。还避免了耗费柴油。通过太阳能光伏板2发电能够充分利用太阳能满足降尘需要。
太阳能控制水泵系统移动变电站有显著的经济效益和社会效益，同时随着新工艺、新材料的发展，光伏水泵系统及其配套设施的成本将会逐年递减，系统可靠性进一步提高，太阳能控制水泵系统移动变电站提水的效益也会逐渐提高，使该产业具有更广阔的发展前景。
本发明利用来自太阳的持久能源，日出而作，日落而歇，无需人员看管，不需要柴油、不需要电网，可与滴灌、喷灌、渗灌等灌溉设施配套应用，节水节能，可大幅降低使用化石能源电力的投入成本。
太阳能光伏板2与MPPT太阳能控制器3，MPPT太阳能控制器3还可以输出直流电，并经过直流变压器，稳压器等等设备进行处理，供给需要直流条件工作下的设备。可以提供+12v电压，或+24v电压等等。
本发明中，如图2所示，系统还包括：电容C1，电感L1以及电感L2；
MPPT太阳能控制器3的正极输出端，电容C1第一端，逆变器4第一输入端共同连接；
MPPT太阳能控制器3的负极输出端，电容C1第二端，逆变器4第二输入端共同连接；
逆变器4第一输出端通过电感L1连接交流变压器5第一输入端；
逆变器4第二输出端通过电感L2连接交流变压器5第二输入端；
在MPPT太阳能控制器3输出电能的电流方向与逆变器4输出的电流方向相同时，电感L1以及电感L2吸收能量，电容C1释放能量；在MPPT太阳能控制器3输出电能的电流方向与逆变器4输出的电流方向相反时，电感L1以及电感L2释放能量，电容C1吸能储能；电感L1以及电感L2抑制输出电流谐波；电容C1，电感L1以及电感L2起到滤波，吸能放能作用，根据输出的交流电压、电流及频率波形图，来避免光伏发电输出电能中存在的电流谐波以及孤岛状态的影响。
本发明中，如图3所示，降尘节点还包括：控制箱体；
控制箱体内部设有辐射传感器12，微控制器11，电源电路13，直流变压电路14，稳压电路15以及无线通信模块16；辐射传感器12和无线通信模块16分别与微控制器11连接；辐射传感器12获取太阳辐射强度数据，并将太阳辐射强度数据传输至微控制器11，微控制器11通过无线通信模块16将太阳辐射强度数据上传至煤矿监控中心；电源电路13输入端与MPPT太阳能控制器3的输出端连接；电源电路13输出端依次通过直流变压电路14和稳压电路15给辐射传感器12和微控制器11供电。
这里所描述的技术可以实现在硬件，软件，固件或它们的任何组合。所述的各种特征为模块，单元或组件可以一起实现在集成逻辑装置或分开作为离散的但可互操作的逻辑器件或其他硬件设备。在一些情况下，电子电路的各种特征可以被实现为一个或多个集成电路器件，诸如集成电路芯片或芯片组。本发明中还可以设置蓄电池，将太阳能光伏板发出的电能储存在蓄电池中，在阴天或者太阳光照度不够的情况下，有蓄电池给用电供电，实现降尘作用。
本发明中，降尘节点还包括：获取降尘区域地面湿度的湿度传感器17，用于获取降尘区域风量的风量传感器18，用于检测降尘区域粉尘量的粉尘检测仪19以及用于获取环境温度的温度传感器21；喷洒水泵9，电磁阀8，湿度传感器17，风量传感器18，粉尘检测仪19以及温度传感器21分别与微控制器11连接；微控制器11将获取的降尘区域粉尘量与预设值进行比对，当降尘区域粉尘量超出阈值时，微控制器11控制电磁阀8开启，控制喷洒水泵9启动进行喷洒降尘；当降尘区域地面湿度大于湿度阈值时，微控制器11控制电磁阀8关闭，控制喷洒水泵9停止进行喷洒降尘。
微控制器11可以是软件和/或固件由处理电路包括一个或多个处理器执行，如一个或多个数字信号处理器(DSP)，通用微处理器，特定应用集成电路（ASICs），现场可编程门阵列(FPGA)，或者其它等价物把集成电路或离散逻辑电路。因此，术语“处理器，”由于在用于本文时可以指任何前述结构或任何其它的结构更适于实现的这里所描述的技术。另外，在一些方面，本公开中所描述的功能可以提供在软件模块和硬件模块。
本发明中，如图4所示，还包括：煤矿监控主机22；煤矿监控主机22设置在煤矿监控中心；煤矿监控主机22分别与每个降尘节点的微控制器11连接，获取每个降尘节点的环境信息以及降尘喷洒装置1当前的工作信息，通过显示屏进行显示；煤矿监控主机22具有数据采集、数据存储、数据处理以及数据备份功能；煤矿监控主机22包括：数据库Oracle数据库、MySQL数据库，用以储存数据信息。
本发明中，微控制器11还用于获取太阳能光伏板2工作状态参数，获取MPPT太阳能控制器3工作状态参数以及获取逆变器4工作状态参数；将太阳能光伏板2工作状态参数，MPPT太阳能控制器3工作状态参数以及逆变器4工作状态参数传输至煤矿监控主机22；
系统还包括：多个移动终端23；
每个移动终端23分别与煤矿监控主机22通信连接；
煤矿监控主机22通过HTTP通信协议接收移动终端23传输的数据获取指令，对数据获取指令，进行解析处理，并向移动终端23返回响应信息，同时反馈移动终端23要获取降尘节点的状态信息。这样监控人员不仅通过煤矿监控主机22实现对现场环境的监测监控，还可以通过移动终端23来对现场环境进行监控。同时还可以通过移动终端23来控制各个降尘节点的工作状态。
本发明中，煤矿监控主机22配置对太阳能光伏板2发电功率监测的时间点，当到达预定监测时间点时，启动太阳能光伏板2发电功率检测进程，持续获得太阳能光伏板2当前的发电功率数据链，将太阳能光伏板2发电功率与喷洒水泵9所需供电数据进行比对，判断是否符合喷洒水泵9的供电需求。
本发明中，微控制器11还用于将上传至煤矿监控主机22的降尘节点信息配置校验数据首位和校验数据末位；
微控制器11将具有校验数据首位和校验数据末位的降尘节点信息上传至煤矿监控主机22；煤矿监控主机22接收的具有校验数据首位和校验数据末位的降尘节点信息中，将校验数据首位与预设首位进行比对判断是否符合，将校验数据末位与预设首位进行比对判断是否符合，如均符合则数据接收完整准确；如均不符合则判断当前数据错误；向所述微控制器11发送数据错误指令，并使所述微控制器11重新发送数据信息，并再接收降尘节点信息进行再验证。
由于煤矿监控主机22监控数据较多，不仅仅涉及每个降尘节点的数据，还可以获取到采煤或矿区设备的运行状态。为了避免数据之间出现重复，如矿区设备的数据与降尘节点的数据发送交叉，或混淆时，将影响采矿正常进行。在传至煤矿监控主机22的降尘节点信息配置校验数据首位和校验数据末位，可以实现基于校验数据首位和校验数据末位的双重校验，如果校验通过则认为是降尘数据，并作为对比处理。并且还可以实现分区储存，便于提取使用。
本发明中，每个降尘节点按照时间接续的方式，每经过一预设时长向煤矿监控主机22发送具有校验数据首位和校验数据末位的降尘节点信息，煤矿监控主机22将校验数据首位与预设首位进行比对判断是否符合，将校验数据末位与预设首位进行比对判断是否符合，如均符合则数据接收完整准确；
如校验数据末位不符合时，向所述微控制器11发送重发控制指令，并将接收的降尘节点信息与再先的降尘节点信息进行叠置比对，提出重复位，保留非重复位，形成当前时间点的降尘节点信息。
这样保证了监控数据的连续性，持续性，使得监控具有实时性，当出现故障或问题时，及时报警提示，作出处理。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种具有光伏供电的煤矿降尘系统，其特征在于，包括：煤矿存放区，煤矿存放区设有多个降尘节点；
降尘节点包括：降尘喷洒装置，太阳能光伏板，MPPT太阳能控制器，逆变器以及交流变压器；
降尘喷洒装置包括：喷洒管路和喷头；
喷洒管路一端与喷头连接，喷洒管路另一端通过喷洒水泵与供水管路连接；喷洒管路上设有控制管路喷洒水通断的电磁阀；
太阳能光伏板依次与MPPT太阳能控制器，逆变器以及交流变压器输入端连接；
交流变压器输出端与电磁阀和喷洒水泵连接；
太阳能光伏板发出的电通过MPPT太阳能控制器输出至逆变器进行直交转换形成交流电，交流电再经过交流变压器变压，输出给喷洒水泵供电，同时交流变压器变压给电磁阀供电。
2.根据权利要求1所述的具有光伏供电的煤矿降尘系统，其特征在于，
还包括：电容C1，电感L1以及电感L2；
MPPT太阳能控制器的正极输出端，电容C1第一端，逆变器第一输入端共同连接；
MPPT太阳能控制器的负极输出端，电容C1第二端，逆变器第二输入端共同连接；
逆变器第一输出端通过电感L1连接交流变压器第一输入端；
逆变器第二输出端通过电感L2连接交流变压器第二输入端；
在MPPT太阳能控制器输出电能的电流方向与逆变器输出的电流方向相同时，电感L1以及电感L2吸收能量，电容C1释放能量；
在MPPT太阳能控制器输出电能的电流方向与逆变器输出的电流方向相反时，电感L1以及电感L2释放能量，电容C1吸能储能；
电感L1以及电感L2抑制输出电流谐波；
电容C1，电感L1以及电感L2起到滤波，吸能放能作用，根据输出的交流电压、电流及频率波形图，来避免光伏发电输出电能中存在的电流谐波以及孤岛状态的影响。
3.根据权利要求1所述的具有光伏供电的煤矿降尘系统，其特征在于，
降尘节点还包括：控制箱体；
控制箱体内部设有辐射传感器，微控制器，电源电路，直流变压电路，稳压电路以及无线通信模块；
辐射传感器和无线通信模块分别与微控制器连接；
辐射传感器获取太阳辐射强度数据，并将太阳辐射强度数据传输至微控制器，微控制器通过无线通信模块将太阳辐射强度数据上传至煤矿监控中心；
电源电路输入端与MPPT太阳能控制器的输出端连接；电源电路输出端依次通过直流变压电路和稳压电路给辐射传感器和微控制器供电。
4.根据权利要求3所述的具有光伏供电的煤矿降尘系统，其特征在于，
降尘节点还包括：获取降尘区域地面湿度的湿度传感器，用于获取降尘区域风量的风量传感器，用于检测降尘区域粉尘量的粉尘检测仪以及用于获取环境温度的温度传感器；
喷洒水泵，电磁阀，湿度传感器，风量传感器，粉尘检测仪以及温度传感器分别与微控制器连接；微控制器将获取的降尘区域粉尘量与预设值进行比对，当降尘区域粉尘量超出阈值时，微控制器控制电磁阀开启，控制喷洒水泵启动进行喷洒降尘；当降尘区域地面湿度大于湿度阈值时，微控制器控制电磁阀关闭，控制喷洒水泵停止进行喷洒降尘。
5.根据权利要求4所述的具有光伏供电的煤矿降尘系统，其特征在于，
还包括：煤矿监控主机；
煤矿监控主机设置在煤矿监控中心；
煤矿监控主机分别与每个降尘节点的微控制器连接，获取每个降尘节点的环境信息以及降尘喷洒装置当前的工作信息，通过显示屏进行显示；
煤矿监控主机具有数据采集、数据存储、数据处理以及数据备份功能；
煤矿监控主机包括：数据库Oracle数据库、MySQL数据库，用以储存数据信息。
6.根据权利要求5所述的具有光伏供电的煤矿降尘系统，其特征在于，
微控制器还用于获取太阳能光伏板工作状态参数，获取MPPT太阳能控制器工作状态参数以及获取逆变器工作状态参数；将太阳能光伏板工作状态参数， MPPT太阳能控制器工作状态参数以及逆变器工作状态参数传输至煤矿监控主机；
还包括：多个移动终端；
每个移动终端分别与煤矿监控主机通信连接；
煤矿监控主机通过HTTP通信协议接收移动终端传输的数据获取指令，对数据获取指令，进行解析处理，并向移动终端返回响应信息，同时反馈移动终端要获取降尘节点的状态信息。
7.根据权利要求5所述的具有光伏供电的煤矿降尘系统，其特征在于，
煤矿监控主机配置对太阳能光伏板发电功率监测的时间点，当到达预定监测时间点时，启动太阳能光伏板发电功率检测进程，持续获得太阳能光伏板当前的发电功率数据链，将太阳能光伏板发电功率与喷洒水泵所需供电数据进行比对，判断是否符合喷洒水泵的供电需求。
8.根据权利要求5所述的具有光伏供电的煤矿降尘系统，其特征在于，
微控制器还用于将上传至煤矿监控主机的降尘节点信息配置校验数据首位和校验数据末位；
微控制器将具有校验数据首位和校验数据末位的降尘节点信息上传至煤矿监控主机；
煤矿监控主机接收的具有校验数据首位和校验数据末位的降尘节点信息中，将校验数据首位与预设首位进行比对判断是否符合，将校验数据末位与预设首位进行比对判断是否符合，如均符合则数据接收完整准确；
如均不符合则判断当前数据错误；向所述微控制器发送数据错误指令，并使所述微控制器重新发送数据信息，并再接收降尘节点信息进行再验证。
9.根据权利要求8所述的具有光伏供电的煤矿降尘系统，其特征在于，
每个降尘节点按照时间接续的方式，每经过一预设时长向煤矿监控主机发送具有校验数据首位和校验数据末位的降尘节点信息，煤矿监控主机将校验数据首位与预设首位进行比对判断是否符合，将校验数据末位与预设首位进行比对判断是否符合，如均符合则数据接收完整准确；
如校验数据末位不符合时，向所述微控制器发送重发控制指令，并将接收的降尘节点信息与再先的降尘节点信息进行叠置比对，提出重复位，保留非重复位，形成当前时间点的降尘节点信息。
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