CN112523796A - 基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统及其控制方法，属于降尘喷雾控制系统技术领域；所要解决的技术问题为：提供基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统硬件结构的改进；解决上述技术问题采用的技术方案为：包括粉尘监测装置、远程监控系统、本地控制系统和自动喷雾系统，所述粉尘监测装置用于获取煤矿装载点的实时粉尘浓度数据、实时温湿度数据和实时煤流数据，所述远程监控系统用于远程控制自动喷雾系统的开启和关闭，所述本地控制系统的中央控制器通过导线分别与粉尘监测装置的信号输出端、自动喷雾系统的控制端相连，所述本地控制系统通过设置的无线通信模块与远程监控系统实现双向远程通信；本发明应用于煤矿。

Description

基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统及其控制方法

技术领域

本发明基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统及其控制方法，属于基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统及其控制方法技术领域。

背景技术

现有煤矿转载点的自动降尘喷雾装置通过粉尘浓度传感器对转载点的粉尘浓度进行检测，从而控制喷雾喷嘴自动开启和关闭，实现对转载点的降尘喷雾，但是现有的这种自动降尘喷雾的装置功能单一，仅能通过对转载点处的粉尘浓度的判断从而控制喷雾的启停，但是实际煤矿现场环境较为复杂，仅仅通过粉尘浓度这一单一要素对其进行降尘喷雾，可能会出现当有煤流通过时不会喷雾，或者当粉尘浓度较大时导致喷雾过量，造成现场环境潮湿，影响控制设备的使用及其寿命，同时造成一定的资源浪费，环境污染；且现有的自动降尘喷雾仅仅能实现在本地控制，现场巡检人员不能够实时的对其喷雾情况进行监测。

因此，需要提出一种能够结合现场复杂环境对煤矿转载点的粉尘进行远程监测控制的远程在线监测的降尘喷雾系统，能够智能控制降尘喷雾的过程，实现智能远程监测测量粉尘浓度及智能远程控制降尘喷雾。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统硬件结构的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统，包括粉尘监测装置、远程监控系统、本地控制系统和自动喷雾系统，所述粉尘监测装置用于获取煤矿装载点的实时粉尘浓度数据、实时温湿度数据和实时煤流数据，所述远程监控系统用于远程控制自动喷雾系统的开启和关闭，所述本地控制系统用于通过对粉尘监测装置采集数据进行分析判断后控制自动喷雾系统动作；

所述本地控制系统的中央控制器通过导线分别与粉尘监测装置的信号输出端、自动喷雾系统的控制端相连，所述本地控制系统通过设置的无线通信模块与远程监控系统实现双向远程通信。

所述粉尘监测装置包括设置在煤矿转载点煤流两侧的用于检测煤矿转载点有无煤流通过的对射式红外线收发器、设置在煤流上方设定距离范围的多个粉尘浓度传感器、设置在煤矿转载点周围的温湿度传感器。

所述自动喷雾系统包括静压水管、与静压水管一端相连的水泵、设置在静压水管上的电磁阀，所述静压水管设置在煤矿转载点上方且间隔设置有多个支管，所述支管的末端设置有喷嘴。

所述远程监控系统包括用于与中央控制器远程通信的远程服务器、用于显示粉尘实时监测数据的远程显示器、用于远程控制喷雾系统的远程控制面板，所述远程服务器通过导线分别与远程显示器、远程控制面板相连。

所述本地控制系统包括本地控制柜，所述中央控制器设置在本地控制柜的内部，所述本地控制柜的正面设置有显示操作面板；

所述中央控制器通过导线分别与显示操作面板、粉尘浓度传感器、温湿度传感器、水泵的控制端相连，所述中央控制器还通过导线与电磁阀相连，用于控制电磁阀的开度，所述中央控制器还通过导线与煤矿现场的监控摄像头相连，通过无线通信模块将现场监控图像实时传输至远程服务器，并在远程显示器上进行显示；

所述中央控制器的电源端通过导线与电源模块相连，所述电源模块通过导线与对射式红外线收发器相连，用于给对射式红外线收发器供电。

所述对射式红外线收发器包括红外线接收器、红外线发射器，所述红外线接收器的信号接收端上串接有中间继电器的线圈，所述中间继电器的常开触点串接在电磁阀的电源进线端。

所述中央控制器具体采用型号为STM32F103的控制芯片，所述无线通信模块具体采用型号为ESP8285的WiFi模块，所述粉尘浓度传感器的型号为GCG1000，所述温湿度传感器的型号为HX94CNPT。

基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制方法，包括如下步骤：

步骤一：启动本地控制柜，同时对射式红外线收发器上电采集煤矿转载点的煤流情况，粉尘浓度传感器采集转载点上方的粉尘浓度数据并发送至中央控制器，温湿度传感器13采集转载点周围环境的温湿度数据并发送至中央控制器；

步骤二：当无煤流通过时，对射式红外线收发器的红外线接收器接收到红外线后处于常开状态，中间继电器断电常开，电磁阀断电关闭，静压水管不通，喷嘴无喷雾；

步骤三：当有煤流通过时，对射式红外线收发器的红外线接收器接收不到红外线后处于常闭状态，中间继电器线圈得电闭合，电磁阀初步通电打开，开度设定在10%-20%，静压水管导通，喷嘴开启初步喷雾；

步骤四：根据步骤三电磁阀开启后对转载点上方开始喷雾，同时中央控制器通过对实时粉尘浓度数据、实时温湿度数据进行分析判断，当粉尘浓度数据超过设定范围，同时温湿度数据处于设定范围内时，中央控制器将电磁阀的开度控制调节到40-60%；

当粉尘浓度数据超过设定范围，同时温湿度数据低于设定范围内时，中央控制器将电磁阀的开度控制调节到80%-100%；

当粉尘浓度数据处于设定范围，同时温湿度数据低于设定范围内时，中央控制器将电磁阀的开度控制调节到20%-40%；

当粉尘浓度数据处于设定范围，同时温湿度数据处于设定范围内时，电磁阀的开度维持在初始的10%-20%；

当粉尘浓度数据处于设定范围，同时温湿度数据高于设定范围内时，中央控制器控制电磁阀关闭，使喷嘴关闭；

步骤五：中央控制器通过无线通信模块将上述步骤二至步骤四的数据实时发送至远程服务器，远程显示器上显示转载点实时的粉尘浓度数据和温湿度数据及电磁阀开度数据，操作人员在远程监控系统处使用优先级最高的控制指令对电磁阀的开度和关闭进行远程控制。

本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明提供的基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统通过在本地和远程分别设置控制系统，能够实现远程对煤矿转载点的粉尘浓度进行监测并远程控制喷雾的喷射量及喷射时间，同时本发明通过粉尘浓度传感器、温湿度传感器对煤矿转载点的粉尘浓度及温湿度数据进行实时采集，通过对射式红外线收发器对有无煤流进行实时判断，通过三种数据对转载点的粉尘浓度进行三重控制，不仅实现了实时远程监测，同时实现了对粉尘浓度的智能控制，高效安全。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的电路结构示意图；

图3为本发明对射式红外线收发器的控制电路图；

图4为本发明无线通信模块的电路原理图；

图中：1为粉尘监测装置、2为远程监控系统、3为本地控制系统、4为自动喷雾系统、5为无线通信模块、11为对射式红外线收发器、12为粉尘浓度传感器、13为温湿度传感器、21为远程服务器、22为远程显示器、23为远程控制面板、31为中央控制器、32为显示操作面板、41为静压水管、42为水泵、43为喷嘴、44为电磁阀。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统，包括粉尘监测装置1、远程监控系统2、本地控制系统3和自动喷雾系统4，所述粉尘监测装置1用于获取煤矿装载点的实时粉尘浓度数据、实时温湿度数据和实时煤流数据，所述远程监控系统2用于远程控制自动喷雾系统4的开启和关闭，所述本地控制系统3用于通过对粉尘监测装置1采集数据进行分析判断后控制自动喷雾系统4动作；

所述本地控制系统3的中央控制器31通过导线分别与粉尘监测装置1的信号输出端、自动喷雾系统4的控制端相连，所述本地控制系统3通过设置的无线通信模块5与远程监控系统2实现双向远程通信。

所述粉尘监测装置1包括设置在煤矿转载点煤流两侧的用于检测煤矿转载点有无煤流通过的对射式红外线收发器11、设置在煤流上方设定距离范围的多个粉尘浓度传感器12、设置在煤矿转载点周围的温湿度传感器13。

所述自动喷雾系统4包括静压水管41、与静压水管41一端相连的水泵42、设置在静压水管41上的电磁阀44，所述静压水管41设置在煤矿转载点上方且间隔设置有多个支管，所述支管的末端设置有喷嘴43。

所述远程监控系统2包括用于与中央控制器31远程通信的远程服务器21、用于显示粉尘实时监测数据的远程显示器22、用于远程控制喷雾系统的远程控制面板23，所述远程服务器21通过导线分别与远程显示器22、远程控制面板23相连。

所述本地控制系统3包括本地控制柜，所述中央控制器31设置在本地控制柜的内部，所述本地控制柜的正面设置有显示操作面板32；

所述中央控制器31通过导线分别与显示操作面板32、粉尘浓度传感器12、温湿度传感器13、水泵42的控制端相连，所述中央控制器31还通过导线与电磁阀44相连，用于控制电磁阀44的开度，所述中央控制器31还通过导线与煤矿现场的监控摄像头相连，通过无线通信模块5将现场监控图像实时传输至远程服务器21，并在远程显示器22上进行显示；

所述中央控制器31的电源端通过导线与电源模块33相连，所述电源模块33通过导线与对射式红外线收发器11相连，用于给对射式红外线收发器11供电。

所述对射式红外线收发器11包括红外线接收器、红外线发射器，所述红外线接收器的信号接收端上串接有中间继电器的线圈，所述中间继电器的常开触点串接在电磁阀44的电源进线端。

所述中央控制器31具体采用型号为STM32F103的控制芯片，所述无线通信模块5具体采用型号为ESP8285的WiFi模块，所述粉尘浓度传感器12的型号为GCG1000，所述温湿度传感器13的型号为HX94CNPT。

基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制方法，包括如下步骤：

步骤一：启动本地控制柜，同时对射式红外线收发器11上电采集煤矿转载点的煤流情况，粉尘浓度传感器12采集转载点上方的粉尘浓度数据并发送至中央控制器31，温湿度传感器13采集转载点周围环境的温湿度数据并发送至中央控制器31；

步骤二：当无煤流通过时，对射式红外线收发器11的红外线接收器接收到红外线后处于常开状态，中间继电器断电常开，电磁阀44断电关闭，静压水管41不通，喷嘴43无喷雾；

步骤三：当有煤流通过时，对射式红外线收发器11的红外线接收器接收不到红外线后处于常闭状态，中间继电器线圈得电闭合，电磁阀44初步通电打开，开度设定在10%-20%，静压水管41导通，喷嘴43开启初步喷雾；

步骤四：根据步骤三电磁阀44开启后对转载点上方开始喷雾，同时中央控制器31通过对实时粉尘浓度数据、实时温湿度数据进行分析判断，当粉尘浓度数据超过设定范围，同时温湿度数据处于设定范围内时，中央控制器31将电磁阀44的开度控制调节到40-60%；

当粉尘浓度数据超过设定范围，同时温湿度数据低于设定范围内时，中央控制器31将电磁阀44的开度控制调节到80%-100%；

当粉尘浓度数据处于设定范围，同时温湿度数据低于设定范围内时，中央控制器31将电磁阀44的开度控制调节到20%-40%；

当粉尘浓度数据处于设定范围，同时温湿度数据处于设定范围内时，电磁阀44的开度维持在初始的10%-20%；

当粉尘浓度数据处于设定范围，同时温湿度数据高于设定范围内时，中央控制器31控制电磁阀44关闭，使喷嘴43关闭；

步骤五：中央控制器31通过无线通信模块5将上述步骤二至步骤四的数据实时发送至远程服务器21，远程显示器22上显示转载点实时的粉尘浓度数据和温湿度数据及电磁阀开度数据，操作人员在远程监控系统2处使用优先级最高的控制指令对电磁阀44的开度和关闭进行远程控制。

本发明提供的基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统通过完整的现场粉尘监测装置1、远程监控系统2、本地控制系统3和自动喷雾系统4实现了对煤矿转载点粉尘浓度的实时智能监测及控制，通过设置本地控制系统3和远程监控系统2对煤矿转载点处的粉尘浓度进行实时监测，同时远程监控系统2的优先级高于本地控制系统2，使得工作人员可以在远程实时对现场的粉尘情况进行监测，并根据需要实时控制水泵42的启停，从而控制喷雾的启停。

本发明的降尘喷雾控制方法，首先通过对射式红外线收发器11判断皮带上有无煤流通过，当检测到没有煤流通过时，电磁阀44处于常开状态，不开启喷雾系统；但是当工作人员根据粉尘浓度传感器12采集的数据判断此时的粉尘浓度较高时，可以远程开启水泵42和电磁阀44进行喷雾；当检测到有煤流通过时，通过在对射式红外线收发器11的红外线接收器信号线上串接的中间继电器控制电磁阀44的开启，有煤流通过，红外线接收器接收不到红外线后处于常闭状态，中间继电器的线圈KA1.1通电常闭，电磁阀44通电打开，静压水管41开通，喷嘴43开启喷雾。

本发明通过对射式红外线收发器11对电磁阀44进行初步的开启控制，当有煤流时，中央控制器31会根据粉尘浓度传感器12和温湿度传感器13采集的数据进行分析判断，从而对电磁阀44的开度进行调节，使粉尘浓度及环境温湿度始终控制在设定范围内；即本发明同时通过煤流、粉尘浓度、温湿度数据三重数据进行粉尘浓度的智能实时调控，同时通过设定优先级最高的远程监控系统2通过对现场监控摄像头采集的图像进行对现场环境的实时监测，从而可以通过远程对粉尘浓度进行实时调控和监测，极大地提高了粉尘浓度监测的效率。

关于本发明具体结构需要说明的是，本发明采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本发明提出的技术问题，本发明中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统，包括粉尘监测装置（1）、远程监控系统（2）、本地控制系统（3）和自动喷雾系统（4），其特征在于：所述粉尘监测装置（1）用于获取煤矿装载点的实时粉尘浓度数据、实时温湿度数据和实时煤流数据，所述远程监控系统（2）用于远程控制自动喷雾系统（4）的开启和关闭，所述本地控制系统（3）用于通过对粉尘监测装置（1）采集数据进行分析判断后控制自动喷雾系统（4）动作；

所述本地控制系统（3）的中央控制器（31）通过导线分别与粉尘监测装置（1）的信号输出端、自动喷雾系统（4）的控制端相连，所述本地控制系统（3）通过设置的无线通信模块（5）与远程监控系统（2）实现双向远程通信。

2.根据权利要求1所述的基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统，其特征在于：所述粉尘监测装置（1）包括设置在煤矿转载点煤流两侧的用于检测煤矿转载点有无煤流通过的对射式红外线收发器（11）、设置在煤流上方设定距离范围的多个粉尘浓度传感器（12）、设置在煤矿转载点周围的温湿度传感器（13）。

3.根据权利要求2所述的基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统，其特征在于：所述自动喷雾系统（4）包括静压水管（41）、与静压水管（41）一端相连的水泵（42）、设置在静压水管（41）上的电磁阀（44），所述静压水管（41）设置在煤矿转载点上方且间隔设置有多个支管，所述支管的末端设置有喷嘴（43）。

4.根据权利要求3所述的基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统，其特征在于：所述远程监控系统（2）包括用于与中央控制器（31）远程通信的远程服务器（21）、用于显示粉尘实时监测数据的远程显示器（22）、用于远程控制喷雾系统的远程控制面板（23），所述远程服务器（21）通过导线分别与远程显示器（22）、远程控制面板（23）相连。

5.根据权利要求4所述的基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统，其特征在于：所述本地控制系统（3）包括本地控制柜，所述中央控制器（31）设置在本地控制柜的内部，所述本地控制柜的正面设置有显示操作面板（32）；

所述中央控制器（31）通过导线分别与显示操作面板（32）、粉尘浓度传感器（12）、温湿度传感器（13）、水泵（42）的控制端相连，所述中央控制器（31）还通过导线与电磁阀（44）相连，用于控制电磁阀（44）的开度，所述中央控制器（31）还通过导线与煤矿现场的监控摄像头相连，通过无线通信模块（5）将现场监控图像实时传输至远程服务器（21），并在远程显示器（22）上进行显示；

所述中央控制器（31）的电源端通过导线与电源模块（33）相连，所述电源模块（33）通过导线与对射式红外线收发器（11）相连，用于给对射式红外线收发器（11）供电。

6.根据权利要求5所述的基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统，其特征在于：所述对射式红外线收发器（11）包括红外线接收器、红外线发射器，所述红外线接收器的信号接收端上串接有中间继电器的线圈，所述中间继电器的常开触点串接在电磁阀（44）的电源进线端。

7.根据权利要求6所述的基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制系统，其特征在于：所述中央控制器（31）具体采用型号为STM32F103的控制芯片，所述无线通信模块（5）具体采用型号为ESP8285的WiFi模块，所述粉尘浓度传感器（12）的型号为GCG1000，所述温湿度传感器（13）的型号为HX94CNPT。

8.基于粉尘在线监测的降尘喷雾控制方法，其他特征在于：包括如下步骤：

步骤一：启动本地控制柜，同时对射式红外线收发器（11）上电采集煤矿转载点的煤流情况，粉尘浓度传感器（12）采集转载点上方的粉尘浓度数据并发送至中央控制器（31），温湿度传感器（13）采集转载点周围环境的温湿度数据并发送至中央控制器（31）；

步骤二：当无煤流通过时，对射式红外线收发器（11）的红外线接收器接收到红外线后处于常开状态，中间继电器断电常开，电磁阀（44）断电关闭，静压水管（41）不通，喷嘴（43）无喷雾；

步骤三：当有煤流通过时，对射式红外线收发器（11）的红外线接收器接收不到红外线后处于常闭状态，中间继电器线圈得电闭合，电磁阀（44）初步通电打开，开度设定在10%-20%，静压水管（41）导通，喷嘴（43）开启初步喷雾；

步骤四：根据步骤三电磁阀（44）开启后对转载点上方开始喷雾，同时中央控制器（31）通过对实时粉尘浓度数据、实时温湿度数据进行分析判断，当粉尘浓度数据超过设定范围，同时温湿度数据处于设定范围内时，中央控制器（31）将电磁阀（44）的开度控制调节到40-60%；

当粉尘浓度数据超过设定范围，同时温湿度数据低于设定范围内时，中央控制器（31）将电磁阀（44）的开度控制调节到80%-100%；

当粉尘浓度数据处于设定范围，同时温湿度数据低于设定范围内时，中央控制器（31）将电磁阀（44）的开度控制调节到20%-40%；

当粉尘浓度数据处于设定范围，同时温湿度数据处于设定范围内时，电磁阀（44）的开度维持在初始的10%-20%；

当粉尘浓度数据处于设定范围，同时温湿度数据高于设定范围内时，中央控制器（31）控制电磁阀（44）关闭，使喷嘴（43）关闭；

步骤五：中央控制器（31）通过无线通信模块（5）将上述步骤二至步骤四的数据实时发送至远程服务器（21），远程显示器（22）上显示转载点实时的粉尘浓度数据和温湿度数据及电磁阀开度数据，操作人员在远程监控系统（2）处使用优先级最高的控制指令对电磁阀（44）的开度和关闭进行远程控制。

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