CN201102840Y - 罐道缝隙及卸压槽压力自动监测报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种黑色或有色矿井井筒提升机罐道缝隙及卸压槽压力自动监测报警装置，罐道支架与井壁相连，罐道之间有罐道缝，在罐道支架背面、接近罐道缝的位置处安装一个位移传感器，将该位移传感器连接到一个数据采集分站上，再将数据采集分站通过RS485总线连接到一个RS232/485通信转换器上，该通信转换器再串接到上位监控系统上，通过监测每两个罐道缝隙之间的变化情况以及卸压槽的压力，即可间接的掌握井筒的变形状态，实现对罐道缝隙相关参数的监测，并对所采集数据进行分析和显示，当缝隙的绝对变化量和井壁的平均应变变化量超过设定的最大和最小值时，可发出语音报警提示。

Description

罐道缝隙及卸压槽压力自动监测报警装置

技术领域

本实用新型涉及一种黑色或有色矿井井筒提升机的附加装置，特别涉及提升机罐道缝隙及卸压槽压力的动态实时自动监测与报警装置。

背景技术

随着矿井井下开采范围的不断扩大和延伸，其地表将会产生一定的变形而有所下沉，地表的沉降会引起提升系统井筒内井壁的相对变化，产生井壁之间的相对位移，从而造成井壁的纵向、环向和径向变形，当这种变形达到一定的程度时，井壁就会发生破坏，直接影响矿井的安全生产，危及国家财产及相关人员的生命安全。掌握井壁的变形量，进而推算出井壁的受力状态，就可以有效的预测井壁的安全状况，使得在出现危险情况前，就可采取相应的措施，确保矿井的安全。目前，在我国使用的矿井井筒的罐道缝隙及卸压槽压力都未安装自动监测报警装置，而建立井筒内变形状态的自动监测报警系统具有非常重要的现实意义。

发明内容

为克服上述背景技术的不足，本实用新型提供一套运行可靠、能实时动态监测罐道缝隙及卸压槽压力且具有报警功能的自动监测报警装置。

本实用新型采用的技术方案是：罐道支架与井壁相连，罐道之间有罐道缝，在罐道支架背面、接近罐道缝的位置处安装一个位移传感器，将该位移传感器连接到一个数据采集分站上，再将数据采集分站通过RS485总线连接到一个RS232/485通信转换器上，该通信转换器再串接到上位监控系统上。

本实用新型通过监测每个罐道缝隙之间的变化情况以及卸压槽的压力，即可间接的掌握井筒的变形状态，实现对罐道缝隙相关参数的监测，并对所采集数据进行分析和显示，当缝隙的绝对变化量和井壁的平均应变变化量超过设定的最大和最小值时，可发出语音报警提示。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型的结构连接图；

图2是上位监控系统的控制原理图；

图3是本装置的接线图；

图4是图1中位移传感器6及数据采集模块接线图；

图5是数据采集模块系统原理框图。

具体实施方式

如图1所示，罐道支架7与井壁相连，罐道1固定在罐道上支架4上，罐道3固定在罐道下支架10上，罐道1和3之间有罐道缝2。在罐道缝2的上下方罐道支架或梁的背面选取一个基点，在接近罐道缝2处的位置处安装一个防爆型位移传感器6。在罐道1的上壁焊上一块角铁支架，即罐道上支架4，该支架以紧固螺母5固定连接位移传感器6的本体部分。在罐道3的下壁固定焊上一块下支架10，该下支架通过紧固螺母9固定了位移传感器6的活动端头，位于活动端头部位的位移传感器活动杆8可伸缩移动。罐道缝隙和卸压槽压力的检测即可通过这种特殊的防爆型位移传感器6来完成。将位移传感器6的输出接入到一个数据采集分站11上，将数据采集分站11进行防爆密封，再将数据采集分站11通过RS485总线12接入一个RS232/485通信转换器13上，通信转换器13再串接到上位监控系统14上。

本实用新型可对若干个罐道缝隙及卸压槽压力自动监测报警，用上述同样的方法在每个罐道缝2处各安装一个位移传感器6，如图1中虚线所示，再将各个位移传感器6分别一一对应接入到相应的数据采集分站11上，将各个数据采集分站11通过RS485总线12并联接入上述的RS232/485通信转换器13上，最后串接到上位监控系统14上。

上述装置将各位移传感器6安装在需要监测的位置，并将信号采集箱分别安装在靠近检测点的地方，由于井筒内的环境比较恶劣，湿度大，且在提升过程当中，常伴有矿石块的坠落和渗水等情况，为保护传感器和延长传感器的寿命，在安装传感器时，在其上方加装一块向下倾斜30°左右的防护钢板，同时传感器本体外套一个橡胶套，以防潮湿的气体浸入传感器内。当井壁发生纵向变形时，上下两基点之间的距离发生变化，位移传感器的活动杆8会发生伸缩移动，输出相应的电信号，通过测量电信号的大小即可计算出两基点之间的位移量，即罐道缝3的伸缩量。再通过对罐道缝3伸缩量的分析和相关数据的处理，就可判断罐道的实际变形情况。卸压槽压力的监测与罐道缝隙的监测相同。

下面结合图2-5对本装置的自动监测报警的原理加以说明：

1、上位监测系统

上位监测系统14由软件和硬件两部分组成。

硬件部分包括工控机、显示器和打印机等，工控机采用研华PIC610系列工业控制机，PIV2.8G、512M内存、80G硬盘，主机带有声卡和以太网卡，可进行语音报警及与单位管理系统的联接；显示器为19寸飞利浦液晶显示器，打印机为A4幅面的HP激光打印机。

软件部分包括操作和监控软件，监控软件采用VC++6.0自主开发，操作软件采用Windows2000操作平台。软件设计采用了结构化的程序设计思想，在采集模块软件的设计上采用了复合滤波法，即“中值滤波+滑动平均滤波”方法，对采样后的数据进行处理。中值滤波能滤除采样值中的脉冲干扰信号，然后把剩下的各采样值进行滑动平均滤波。根据不同的功能划分模块，主要模块功能如下：

(1)监测功能

实现对罐道缝隙相关参数的监测，并对所采集数据进行组态显示。主要包括：以数字的形式实时显示罐道缝隙的绝对变化量和井壁的平均应变变化量；以曲线的形式实时显示罐道缝隙的变化趋势图；历史数据的统计、分析和存储；系统电源的实时监测以及数据采集模块的工作状态监测等。

(2)事故报警

当缝隙的绝对变化量和井壁的平均应变变化量超过设定的最大和最小值时，发出语音报警及故障灯闪烁提示，并自动启动打印机打印输出，形成故障记录文件，同时数据自动存储以备事后分析。

(3)数据存档

系统可自动生成日报表、月报表和统计报表，通过打印机打印输出，形成罐道缝隙的完整记录文件，并且文档可由EXCEL进行自定义处理，或用其它工具软件进行处理；具有时间和事件控制存档；可与其他Windows程序进行动态数据交换。

在对整个系统线路检查无误的情况下，启动上位工控机，罐道缝隙和卸压槽压力传感器通电后，对应于罐道缝隙和卸压槽压力的电流信号经变送后输出0-10V的电压信号，此信号如图4所示接入相应的数据采集箱中。各数据采集箱通过RS485总线，经RS232/RS485转换器与上位工控机的RS232串口联接。

本装置具有多幅画面功能，主要包括主菜单，罐道缝隙和卸压槽压力实时监测画面、实时变化曲线图、超限报警和打印等。具有罐道缝隙和卸压槽压力的历史数据记录，以方便对相关参数的分析和比较，为管理层提供重要的决策依据。

2、通信部分

通信部分采用全双工主从通信方式，上位工控机作为主站与各数据采集分站通过RS485总线相连，由于上位监控机只有RS232标准接口，因此采用RS232/RS485转换器进行总线接口的转换。另外，为防止井筒内散落的煤块砸坏通信电缆，因此在安装电缆时除了在电缆中间每隔10m加装一个电缆固定点外，选用了防爆型的抗拉铠装阻燃电缆。

3、数据信息采集分站

数据采集分站11主要由防爆型位移传感器、信号变送器、高速数据采集模块和本质安全型防爆箱等组成。位移传感器输出的微弱小电流信号经信号变送器变送，输出0～10V的电压信号接到数据采集模块的输入通道；智能数据采集模块由江苏科技大学自主开发，该模块具有4路数据采集通道和RS485通信接口，数据输入类型为0～10V，每路都有按钮调零功能。由于井筒内存在有可燃气体，位移传感器选用本安防爆型传感器，信号变送器和智能数据采集模块等均安装在本质安全型防爆箱内。

Claims (3)

1.一种罐道缝隙及卸压槽压力自动监测报警装置，罐道支架(7)与井壁相连，罐道(1、3)之间有罐道缝(2)，其特征是：在罐道支架(7)背面、接近罐道缝(2)的位置处安装一个位移传感器(6)，将该位移传感器(6)连接到一个数据采集分站(11)上，再将数据采集分站(11)通过RS485总线(12)连接到一个RS232/485通信转换器(13)上，该通信转换器(13)再串接到上位监控系统(14)上。

2.根据权利要求1所述的罐道缝隙及卸压槽压力自动监测报警装置，其特征是：可在若干个罐道缝(2)处分别安装一个位移传感器(6)，再将各个位移传感器(6)分别一一对应串接到相应的数据采集分站(11)上，将各个数据采集分站(11)通过RS485总线(12)并联接入所述的RS232/485通信转换器(13)上，最后串接到上位监控系统(14)上。

3.根据权利要求1或2所述的罐道缝隙及卸压槽压力自动监测报警装置，其特征是：在所述罐道(1)的上壁固定一个上支架(4)，该上支架(4)固定连接位移传感器(6)的本体部分，所述罐道(3)的下壁固定一个下支架(10)，该下支架(10)固定连接位移传感器的活动端头，位移传感器活动杆(8)可伸缩移动。

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