CN111648827A - 巷道风速远程无人化自动测量监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种巷道风速远程无人化自动测量监测系统及方法，其中测量监测系统包括地面监控主机、井下网络交换机、井下集中显示与数据传输装置、PLC可编程控制器、第一纵向杆、第二纵向杆、横向杆、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第一纵向滑块、第二纵向滑块、横向滑块、风速传感器；通过上述设备和控制系统使风速传感器按照设定轨迹在巷道断面运动并实时测量巷道风速，计算巷道平均风速，测量完成后将测量数据上传至地面监控主机，并回复监测状态。本发明能够替代测风人员的井下繁重工作，保证测量数据的准确性，并与风速监测融为一体，有利于促进煤矿少人化、无人化、智能化发展。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下巷道风速测量与监测领域，涉及一种巷道风速远程无人化自动测量监测系统及方法。
背景技术
矿井通风是煤矿的“血液循环系统”，为井下有毒有害气体排放、矿工职业健康等提供了新鲜空气，巷道风量是否充足稳定是煤矿安全生产的关键所在。因此，煤矿巷道风速测量与监测是矿井安全管理的重要工作。
在风速的测量方面，煤矿每旬进行一次人工方式的全矿井主要地点风速测量，这种方式存在以下问题：(1)煤矿需要配备十几人甚至几十人的测风人员队伍；(2)不同测风人员的经验不同，测量数据的准确性差异很大，且没有评判标准；(3)煤矿井下测风地点覆盖范围大，距离远，环境恶劣，测风工作井下劳动强度大；(4)传统人工工作方式无法适应煤矿少人化、无人化、智能化的要求。
在风速的监测方面，煤矿在井下主要地点巷道顶板安装风速传感器，实时采集风速数据上传到地面监控系统，风速传感器的安装和监测过程中仍然存在几个方面的问题：(1)风速传感器的监测是单点监测，安装位置一般根据经验距离顶板400～500mm，难以确保其正好位于巷道平均风速所在位置；(2)井下粉尘浓度大、湿度大，引起传感器准确度的变化，加上井下生产变化引起风速的变化，需要经常调整风速传感器位置，但又缺乏传感器位置调整的依据。这两方面的问题，导致监测数据与实际需要的平均风速差异较大，无法准确掌握巷道实际风量。
目前还没有一种既能替代人工测风，又能以测量结果为依据进行风速传感器监测校正的自动化技术装备。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种巷道风速远程无人化自动测量监测系统及其方法，以远程控制、自动运行的方式替代人工测风，并将风速的测量与监测结合在一起，实现煤矿风速测量的无人化、自动化，确保监测数据的可靠性、准确性。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种巷道风速远程无人化自动测量监测系统，包括地面监控主机、井下网络交换机、井下集中显示与数据传输装置、PLC可编程控制器、第一纵向杆1、第二纵向杆2、横向杆3、第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6、第一纵向滑块7、第二纵向滑块8、横向滑块9、风速传感器10；
所述地面监控主机在地面显示井下测量监测数据，并通过井下环网和井下网络交换机给PLC可编程控制器远程发送地面控制指令；
所述井下集中显示与数据传输装置与PLC可编程控制器通讯连接，在井下实时显示风速传感器测量监测数据和第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6运行状态参数，并发送井下控制指令；
所述PLC可编程控制器控制第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6工作，并将其状态参数传输到井下集中显示与数据传输装置；
所述第一纵向杆1和第二纵向杆2设置在巷道两帮；
所述第一驱动装置4、第二驱动装置5同步驱动第一纵向杆1、第二纵向杆2，通过第一纵向滑块7、第二纵向滑块8带动横向杆3纵向运动；所述第三驱动装置6驱动横向杆3上的横向滑块9带动风速传感器10横向运动；
进一步，所述第三驱动装置6和第一纵向滑块7固定连接；所述横向杆3与两端的第三驱动装置6、第二纵向滑块8固定连接；所述横向滑块9和风速传感器10固定连接。
另一方面，本发明提供一种巷道风速远程无人化自动测量监测方法，包括以下步骤：
S1：初始状态时，风速传感器10位于巷道顶端中部A，监测巷道日常风速变化情况；
S2：风速测量前，发送启动测量准备状态控制指令，风速传感器从巷道顶端中部A移动到巷道测量起始位置B；
S3：启动风速测量状态，PLC可编程控制器按照设定的控制程序发送控制指令给第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6，驱动第一纵向杆1、第二纵向杆2、横向杆3运动，使风速传感器10按照设定运动轨迹运动并实时测量风速，计算巷道平均风速；测量完成后，风速传感器将测量数据上传到井下集中显示与数据传输装置显示，并通过网络交换机、井下环网上传至地面监控主机；
S4：巷道风速测量与数据上传工作完成后，风速传感器移动至巷道顶端中部A，并以测定的巷道平均风速为依据，调整风速传感器上下位置。
进一步，风速传感器的设定运动轨迹根据线路测风法或定点测风法要求的路线在PLC可编程控制器设置内嵌程序，通过PLC可编程控制器控制第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6，分别驱动第一纵向杆1、第二纵向杆2、横向杆3，带动风速传感器10在巷道断面按照设置的运动轨迹运动，实现风速测量与监测。
本发明的有益效果在于：本发明提出的巷道风速远程无人化自动测量监测系统及其方法，给出了井下风速传感器自动运行机构和远程无人化控制系统及其实现方法，可有效替代测风人员的井下繁重工作，保证测量数据的准确性，并与风速监测融为一体，有利于促进煤矿少人化、无人化、智能化发展。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1是本发明巷道风速远程无人化自动测量监测系统架构图；
图2是本发明巷道风速远程无人化自动测量监测系统井下设备布置立体图；
图3是本发明道风速远程无人化自动测量监测系统井下设备布置平面图；
图4是本发明巷道风速远程无人化自动测量监测方法图。
附图标记：第一纵向杆1、第二纵向杆2、横向杆3、第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6、第一纵向滑块7、第二纵向滑块8、横向滑块9、风速传感器10。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1和图2，本申请实施方式提供一种巷道风速远程无人化自动测量监测系统，包括地面监控主机、井下网络交换机、井下集中显示与数据传输装置、PLC可编程控制器、第一纵向杆1、第二纵向杆2、横向杆3、第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6、第一纵向滑块7、第二纵向滑块8、横向滑块9、风速传感器10；其中：
所述地面监控主机在地面显示井下测量监测数据，并通过井下环网和井下网络交换机给PLC可编程控制器远程发送地面控制指令；
所述井下集中显示与数据传输装置带有RS485、WIFI或蓝牙模块，与PLC可编程控制器、风速传感器10通讯，在井下实时显示风速传感器10测量监测数据和第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6运行状态参数，并就地发送井下控制指令；
所述PLC可编程控制器控制第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6工作，并将其状态参数传输到井下集中显示与数据传输装置；
所述第一纵向杆1和第二纵向杆2可选用丝杆或同步带滑台，竖向固定安装在巷道两帮；
所述第一驱动装置4、第二驱动装置5同步驱动第一纵向杆1、第二纵向杆2，通过第一纵向滑块7、第二纵向滑块8带动横向杆3纵向运动；所述第三驱动装置6驱动横向杆3，通过横向滑块9带动风速传感器10横向运动；
所述第三驱动装置6和第一纵向滑块7固定连接；所述横向杆3与两端的第三驱动装置6、第二纵向滑块8固定连接；所述横向滑块9和风速传感器10固定连接。
为了便于解释本申请的实现步骤，以图3平面图标明道风速远程无人化自动测量监测系统井下设备布置情况。
请参阅图4，巷道风速远程无人化自动测量监测方法，其实现步骤包括：
S1：如图4(a)，初始状态时，风速传感器位于巷道顶端中部A，监测巷道日常风速变化情况。
S2：如图4(b)，风速测量前，通过地面监控主机或井下集中显示与数据传输装置发送启动测量准备状态控制指令，风速传感器从巷道顶端中部A移动到巷道左侧测量起始位置B；
S3：如图4(c)，启动风速测量状态，PLC可编程控制器按照设定的控制程序发送控制指令给第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6，第一纵向杆1、第二纵向杆2、横向杆3在第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6的驱动下运动，使风速传感器10按照设定运动轨迹B→C→D→E→F→G→H→I→J→K→L→M运动并实时测量风速，计算巷道平均风速；测量完成后，风速传感器将测量数据上传到井下集中显示与数据传输装置显示，并通过网络交换机、井下环网上传至地面监控主机；
S4：如图4(d)，巷道风速测量与数据上传工作完成后，风速传感器由风速测量终止点M移动至巷道顶端中部A，并以测定的巷道平均风速为依据，调整风速传感器上下位置，使风速传感器监测值与测量的巷道平均风速误差不大于5％。
进一步地，所述方法中，风速传感器的设定运动轨迹可根据线路测风法、定点测风法(本实例中按照线路测风法中的六线式测风路线)要求的路线在PLC可编程控制器设置内嵌程序，通过PLC可编程控制器控制第一驱动装置4、第二驱动装置5、第三驱动装置6，分别驱动第一纵向杆1、第二纵向杆2、横向杆3，带动风速传感器在巷道断面按照设置的运动轨迹运动，实现风速测量与监测。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种巷道风速远程无人化自动测量监测系统，其特征在于：包括地面监控主机、井下网络交换机、井下集中显示与数据传输装置、PLC可编程控制器、第一纵向杆、第二纵向杆、横向杆、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第一纵向滑块、第二纵向滑块、横向滑块、风速传感器；
所述地面监控主机在地面显示井下测量监测数据，并通过井下环网和井下网络交换机给PLC可编程控制器远程发送地面控制指令；
所述井下集中显示与数据传输装置与PLC可编程控制器通讯连接，在井下实时显示风速传感器测量监测数据和第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置运行状态参数，并发送井下控制指令；
所述PLC可编程控制器控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置工作，并将其状态参数传输到井下集中显示与数据传输装置；
所述第一纵向杆和第二纵向杆设置在巷道两帮；
所述第一驱动装置、第二驱动装置同步驱动第一纵向杆、第二纵向杆，通过第一纵向滑块、第二纵向滑块带动横向杆纵向运动；所述第三驱动装置驱动横向杆上的横向滑块带动风速传感器横向运动。
2.根据权利要求1所述的巷道风速远程无人化自动测量监测系统，其特征在于：所述第三驱动装置和第一纵向滑块固定连接；所述横向杆与两端的第三驱动装置、第二纵向滑块固定连接；所述横向滑块和风速传感器固定连接。
3.一种巷道风速远程无人化自动测量监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：初始状态时，风速传感器位于巷道顶端中部，监测巷道日常风速变化情况；
S2：风速测量前，发送启动测量准备状态控制指令，风速传感器从巷道顶端中部移动到巷道测量起始位置；
S3：启动风速测量状态，PLC可编程控制器按照设定的控制程序发送控制指令给第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置，驱动第一纵向杆、第二纵向杆、横向杆运动，使风速传感器按照设定运动轨迹运动并实时测量风速，计算巷道平均风速；测量完成后，风速传感器将测量数据上传到井下集中显示与数据传输装置显示，并通过网络交换机、井下环网上传至地面监控主机；
S4：巷道风速测量与数据上传工作完成后，风速传感器移动至巷道顶端中部，并以测定的巷道平均风速为依据，调整风速传感器上下位置。
4.根据权利要求3所述的巷道风速远程无人化自动测量监测方法，其特征在于：风速传感器的设定运动轨迹根据线路测风法或定点测风法要求的路线在PLC可编程控制器设置内嵌程序，通过PLC可编程控制器控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置，分别驱动第一纵向杆、第二纵向杆、横向杆，带动风速传感器在巷道断面按照设置的运动轨迹运动，实现风速测量与监测。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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