采煤工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

任明剛

摘要：既要提高礦井下采煤工作面環(huán)境，又要使工作區(qū)域保持良好的安全性能，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)逐漸開(kāi)始使用采煤工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)主要是通過(guò)在采煤機(jī)上安置紅外發(fā)射器以及紅外接受傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)定位，然后根據(jù)所獲得的定位信息，可以控制安裝在支架上的本安電磁閥進(jìn)行自動(dòng)噴霧，從而消除處于采煤機(jī)切割頭下方的粉塵污染，對(duì)采煤工作面進(jìn)行自動(dòng)滅塵工作。根據(jù)已經(jīng)使用該工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)據(jù)考察表明，該系統(tǒng)已經(jīng)能夠有效的改善綜采工作面架間自動(dòng)噴霧相關(guān)的技術(shù)不足，實(shí)現(xiàn)了對(duì)采煤作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的高濃度、大范圍的粉塵進(jìn)行自動(dòng)化的除塵和阻隔處理功能，從而降低了工作面的粉塵污染濃度。

關(guān)鍵詞：采煤工作面;噴霧滅塵;自動(dòng)控制系統(tǒng);紅外傳感功能;粉塵污染

在礦井下機(jī)采工作面的生產(chǎn)作業(yè)的過(guò)程中，會(huì)有大量的粉塵出現(xiàn)，不僅使工作環(huán)境受到了嚴(yán)重的污染，也會(huì)影響工人的視線，降低工作效率，危害職工的身體健康。而且，細(xì)微的粉塵也會(huì)影響到設(shè)備的運(yùn)行，降低系機(jī)械設(shè)備的使用壽命;當(dāng)粉塵超過(guò)一定濃度的時(shí)候，甚至還會(huì)引起礦下瓦斯爆炸，帶來(lái)極大的安全隱患。隨著我國(guó)社會(huì)各界對(duì)于煤礦的需求量增加，采煤機(jī)械化程度也不斷的在提高，生產(chǎn)能力雖然為大大增加，但是隨著而來(lái)的粉塵問(wèn)題也越發(fā)嚴(yán)重起來(lái)，給粉塵治理工作帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

一、采煤工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（一）硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采煤工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)主要的結(jié)構(gòu)內(nèi)容包含：主機(jī)本安控制分機(jī);紅外傳感器;本安電磁閥;噴頭;通信電源電纜和水管路等主要部件。該系統(tǒng)主要采用的是PS485主從事通信網(wǎng)絡(luò)，啟動(dòng)采煤機(jī)的時(shí)候，采煤工作面內(nèi)的采煤機(jī)搭載紅外發(fā)射器將會(huì)沿著軌道進(jìn)行運(yùn)行，主機(jī)會(huì)逐個(gè)查詢分機(jī)的紅外接收傳感器是否能夠接受到，紅外信號(hào)如果能夠接受到良好的信號(hào)信息，主機(jī)會(huì)根據(jù)接收到的信息進(jìn)行處理，并發(fā)出指令，從而控制分機(jī)的本安電磁閥進(jìn)行工作。

（二）電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采煤工作面自動(dòng)噴霧滅成控制系統(tǒng)內(nèi)的系統(tǒng)主機(jī)沒(méi)有分析內(nèi)的紅外接收傳感器以及本安電磁閥的控制電路，其他的組成部分與分機(jī)電路結(jié)構(gòu)是一樣的。分機(jī)電路結(jié)構(gòu)主要包括地址輸入功能設(shè)置、紅外輸入繼電器、本安電磁閥、電源模塊、隔離通訊接口等幾項(xiàng)功能結(jié)構(gòu)。地址輸入和功能設(shè)置主要應(yīng)用的是撥碼開(kāi)關(guān)功能;紅外輸入主要利用的是紅外檢測(cè)傳感器功能;系統(tǒng)微控制器采用的是外國(guó)某品牌公司生產(chǎn)的單片機(jī);隔離通信接口采用的是隔離電源，以接口芯片進(jìn)行供電。系統(tǒng)中各功能協(xié)同工作從而完成了主機(jī)與分機(jī)之間的信息溝通聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)控制功能。穩(wěn)定的電源對(duì)于該系統(tǒng)而言十分重要，因此供電系統(tǒng)電源使用AC127V，系統(tǒng)工作電壓為DC12V，控制電路的工作電壓為DC5V。利用兩級(jí)變壓的電源模塊，使系統(tǒng)維持在穩(wěn)定的工作電壓之內(nèi)。另外，本安電磁閥作為該系統(tǒng)的執(zhí)行器，在收到本安電磁閥的指示后發(fā)出指令，通過(guò)控制電路控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟或關(guān)閉，并聯(lián)通本安電磁閥所在的電路回路，實(shí)行系統(tǒng)的正常工作。

二、采煤工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（一）通信的規(guī)則設(shè)計(jì)

將采煤工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)軟件內(nèi)的時(shí)鐘設(shè)置為7.4MHz，波特率每秒為9600bit，以9 個(gè)數(shù)據(jù)位和1 個(gè)停止位，實(shí)現(xiàn)硬件多機(jī)通信模式;上行或者是下行數(shù)據(jù)包設(shè)計(jì)使用CRC8校驗(yàn)方式;數(shù)據(jù)接收方式主要采用中斷查詢。如果主機(jī)向紅外接收傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)信息，紅外接收傳感器在收到數(shù)據(jù)信息后必須對(duì)主機(jī)進(jìn)行信息回復(fù);如果紅外接收傳感器收到的數(shù)據(jù)信息有錯(cuò)誤或已過(guò)期，需要進(jìn)行丟棄處理。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求紅外接收傳感器之間不能主動(dòng)通信，需要經(jīng)過(guò)主機(jī)交流才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能。一般情況下，為了便于控制和通信順暢，無(wú)效地址設(shè)置為0，主機(jī)地址為1，

紅外接收傳感器地址為2、3、4等依次類推，廣播地址設(shè)置為常用的255。數(shù)據(jù)信息每幀為3B，主要是指地址、數(shù)據(jù)和CRC8校驗(yàn)信息各有1B。數(shù)據(jù)幀的通信傳輸格式為異步式，在主機(jī)和從機(jī)之間傳遞，每各數(shù)據(jù)幀都是11位的數(shù)據(jù)流標(biāo)準(zhǔn)。

（二）軟件的流程設(shè)計(jì)

采煤工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)的軟件主要包括開(kāi)始裝置、加電自檢裝置系統(tǒng)復(fù)位裝置、讀取地址裝置、查詢紅外接收傳感器信號(hào)裝置、處理信號(hào)裝置、發(fā)出指令裝置等。

總體而言，基礎(chǔ)設(shè)置裝置主要采用的是中央處理器，對(duì)主機(jī)的端口進(jìn)行控制設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)一定的工作功能，并為數(shù)據(jù)的傳輸和接送、指令的發(fā)出設(shè)置管腳，對(duì)串口初始化。系統(tǒng)中的接收程序會(huì)記錄奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤或者是幀錯(cuò)誤，接收中斷時(shí)會(huì)同時(shí)進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)接收完一幀的數(shù)據(jù)信息后，會(huì)判斷地址是否被尋址。控制處理功能程序會(huì)對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行接受處理，同時(shí)根據(jù)所接收到的信號(hào)進(jìn)行指令控制，對(duì)繼電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)開(kāi)啟或關(guān)閉。

（三）采煤工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)的抗干擾措施

由于在礦井下進(jìn)行工作所處于的工作環(huán)境極其特殊，采煤工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)時(shí)常會(huì)受到一些意外因素干擾，而導(dǎo)致了通信信息傳輸不暢。所以，需要采取一些有效的抗干擾措施來(lái)保證采煤工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性：通信接口的電路要采用隔離電源來(lái)進(jìn)行供電。通信端口應(yīng)該加入高速光電耦合器來(lái)隔離通信與控制電路，而且為了避免通信線路受到干擾，在選擇使用傳輸電纜時(shí)，必須要采用帶屏蔽的雙絞線信號(hào)傳輸電纜，外層需要用金屬網(wǎng)包裹，內(nèi)層則需要用鋁箔包裹，從而能夠盡可能的確保通信系統(tǒng)不會(huì)受到外來(lái)信號(hào)的干擾和阻礙。安裝的過(guò)程要分段進(jìn)行，將屏蔽層和裝置外殼深埋在大地之內(nèi)。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了采煤工作面自動(dòng)噴霧滅塵控制系統(tǒng)具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容以及設(shè)計(jì)要領(lǐng)，并且經(jīng)過(guò)實(shí)踐考證，該系統(tǒng)能夠完整的實(shí)現(xiàn)功能，彌補(bǔ)了綜采工作面支架間自動(dòng)噴霧技術(shù)的不足，也能取代原有的手動(dòng)開(kāi)關(guān)水閥進(jìn)行除塵的模式。系統(tǒng)能夠自動(dòng)的實(shí)時(shí)檢測(cè)采煤機(jī)的位置，在采煤機(jī)風(fēng)流下方自動(dòng)開(kāi)啟噴霧滅塵功能，對(duì)采煤作業(yè)所產(chǎn)生的高濃度粉塵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的、多途徑的除塵目的。

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