煤礦安全通風(fēng)智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文主要針對(duì)目前煤礦安全通風(fēng)智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并對(duì)具體設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行分析和研究，以期為礦內(nèi)安全通風(fēng)智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：煤礦安全通風(fēng);智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，是確保礦內(nèi)安全施工的重要基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，新型材料以及技術(shù)應(yīng)用不斷深入，高科技傳感器裝置和自動(dòng)化控制系統(tǒng)也不斷完善。在這樣的背景下，礦內(nèi)通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)也在不斷發(fā)展，其系統(tǒng)硬件、軟件也進(jìn)行了智能化設(shè)計(jì)。

1、煤礦安全通風(fēng)智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1多參數(shù)組合式傳感器硬件設(shè)計(jì)

新型煤礦通風(fēng)安全智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中需要有多個(gè)參數(shù)組合式傳感器進(jìn)行組成，主要的組成部分有以下幾種，本文在此進(jìn)行簡(jiǎn)要分析：

（1）1臺(tái)煤礦用風(fēng)壓型傳感器，以半導(dǎo)體壓力敏感電橋作為主要的運(yùn)行原理，不間斷的對(duì)煤礦內(nèi)的風(fēng)壓進(jìn)行檢測(cè)。

（2）1臺(tái)煤礦用風(fēng)速型傳感器，以超聲波渦街作為運(yùn)行的原理，不間斷的對(duì)煤礦內(nèi)的風(fēng)速進(jìn)行檢測(cè)。

（3）1臺(tái)煤礦用環(huán)境溫度型傳感器，以PN結(jié)測(cè)溫作為主要的原理，對(duì)煤礦內(nèi)的溫度環(huán)境實(shí)行不間斷檢測(cè)。

（4）1臺(tái)煤礦用瓦斯?jié)舛刃蛡鞲衅?，以熱催化作為主要的原理，?duì)煤礦煤瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行不間斷檢測(cè)。

多參數(shù)組合式傳感器的測(cè)量評(píng)估判斷指標(biāo)主要根據(jù)表1所示進(jìn)行判斷，在使用多參數(shù)組合式傳感器進(jìn)行監(jiān)控監(jiān)測(cè)時(shí)可作為參考[1]。

礦內(nèi)風(fēng)壓、風(fēng)速、溫度和瓦斯?jié)舛鹊葦?shù)據(jù)將會(huì)直接顯示在多參數(shù)組合式傳感器上，并且需要在傳感器上安裝信號(hào)端口，以此來方便數(shù)據(jù)信息的傳輸。

1.2模入接口卡硬件設(shè)計(jì)

新型礦內(nèi)通風(fēng)安全智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，主要有PC-6310模入接口卡組成，模入接口卡的輸出方式主要有：32線路單端或者16線路的多端、單極性信號(hào)或者雙極性信號(hào)，可以根據(jù)礦內(nèi)實(shí)際的需要，選擇不同方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。信號(hào)的輸出范圍可以選擇0～10V或者-5-5V，增益的放大效果可以設(shè)置為1、2、5、10倍之間，在此區(qū)間內(nèi)的效果最佳[2]。

1.3開關(guān)量輸出卡硬件設(shè)計(jì)

新型礦內(nèi)通風(fēng)安全智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，主要是由PC-6407D開關(guān)量輸出卡組成，需要在輸出卡的外部接入12V的直流電源，以此來確保設(shè)備能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。這種輸出模式主要是以共地方式進(jìn)行輸出，每組有16個(gè)線路，兩組共計(jì)32組，每組線路中最大電流輸出量為200mA，這個(gè)輸出量可以確保繼電器的直接驅(qū)動(dòng)，在運(yùn)行中需要注重的一點(diǎn)是，每一組輸出的電流不能低于2A。

2、礦內(nèi)通風(fēng)安全智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)初始化設(shè)置模塊軟件設(shè)計(jì)

（1）采集系統(tǒng)設(shè)置頁面設(shè)計(jì)。新型礦內(nèi)通風(fēng)安全智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中，系統(tǒng)初始化模塊主要是以人機(jī)交流方式對(duì)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且根據(jù)硬件設(shè)備實(shí)際情況以及生產(chǎn)要求進(jìn)行調(diào)整。通過設(shè)置4中不同屬性的頁面來完成系統(tǒng)初始化的模塊設(shè)置。

（2）風(fēng)門初始狀態(tài)設(shè)置頁面設(shè)計(jì)。風(fēng)門初始狀態(tài)的設(shè)置屬性頁面中，主要包含主傳感器位置預(yù)測(cè)、計(jì)算校正曲線和檢測(cè)分支斷面積。因?yàn)閭鞲衅鞯妮敵鲂盘?hào)主要是電壓信號(hào)，需要利用校正曲線將電壓類信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬類信號(hào)，以此更真實(shí)對(duì)環(huán)境中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行真實(shí)有效的模擬和檢測(cè)。在新型智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，需要應(yīng)用到的校正曲線屬于直線型，因此，想要得到校正曲線設(shè)置中風(fēng)門出示狀態(tài)，只需要2組模擬量的相關(guān)數(shù)值便可以完成。風(fēng)門狀態(tài)有3中模式，包括開啟、半開啟、關(guān)閉[3]。

（3）開關(guān)位置設(shè)定頁面設(shè)計(jì)。開關(guān)位置的設(shè)置屬性頁面中主要包括控制量的位置和類型設(shè)計(jì)，控制量位置主要是控制儀器設(shè)備所在的礦道分支好，控制量類型分風(fēng)門關(guān)閉和開啟、斷點(diǎn)和報(bào)警等。主要的設(shè)計(jì)頁面可以如圖1所示，對(duì)控制量類型進(jìn)行調(diào)整的過程中，位置應(yīng)當(dāng)與類型相匹配，在選取控制量位置有斷電設(shè)備或者報(bào)警設(shè)備之后，才可以選擇關(guān)閉電源或者報(bào)警，控制量位置安裝風(fēng)門之后，才可以對(duì)風(fēng)門進(jìn)行開啟或者關(guān)閉。

2.2自動(dòng)控制風(fēng)門模塊軟件設(shè)計(jì)

新型礦內(nèi)通風(fēng)安全智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)軟件中，自動(dòng)控制風(fēng)門模塊能夠同時(shí)對(duì)1個(gè)或者10個(gè)風(fēng)門進(jìn)行控制。系統(tǒng)初始化設(shè)置中開關(guān)位置的內(nèi)容設(shè)置與控制需要、位置和類型設(shè)置需要保持一致，需要在系統(tǒng)軟件中自動(dòng)生產(chǎn)，狀態(tài)需要保證為只讀形式。根據(jù)系統(tǒng)初始化設(shè)置中風(fēng)門初始狀態(tài)和分支中包含的風(fēng)門數(shù)量，軟件自動(dòng)生成目前實(shí)際的狀態(tài)，狀態(tài)也需要保證在只讀模式。

控制狀態(tài)主要有2中形式：動(dòng)作和不動(dòng)作。動(dòng)作狀態(tài)表示控制量輸出控制質(zhì)量給所控制的風(fēng)門，不動(dòng)作狀態(tài)可以表示為控制量不輸出控制指令，控制的默認(rèn)狀態(tài)是不動(dòng)作狀態(tài)?？刂屏康念愋鸵约跋嚓P(guān)的風(fēng)門狀態(tài)決定著控制量能否進(jìn)行選擇，如果風(fēng)門狀態(tài)與控制量的類型不一致的情況下，控制量可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，選擇為動(dòng)作狀態(tài)，相反情況下則不能夠?qū)刂茽顟B(tài)進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)使用人員在頁面選擇確定之后，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)并且按照順序?qū)ο嚓P(guān)程度進(jìn)行讀取，當(dāng)控制量狀態(tài)保持在動(dòng)作的情況下，被系統(tǒng)軟件檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，運(yùn)行函數(shù)為D06407Bit（），并且輸出開啟或者關(guān)閉的質(zhì)量來對(duì)風(fēng)門進(jìn)行控制。調(diào)整結(jié)束后，運(yùn)行函數(shù)為D0647Bit（）輸出復(fù)位命令，同時(shí)對(duì)更改記錄進(jìn)行保存，確保各個(gè)風(fēng)門當(dāng)前的狀態(tài)與指令保持一致。

結(jié)束語：

通過對(duì)新型礦內(nèi)通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化設(shè)計(jì)，對(duì)礦內(nèi)的各項(xiàng)安全數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)并同步顯示數(shù)據(jù)，為礦內(nèi)災(zāi)害預(yù)防以及救援提供了有效地保障。通過對(duì)礦內(nèi)安全情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，科學(xué)的對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而減少礦內(nèi)因人為因素產(chǎn)生的災(zāi)害。目前煤礦安全通風(fēng)智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)仍處于發(fā)展階段，其使用情況仍存在一些不足，還需持續(xù)的進(jìn)行完善和改進(jìn)。

作者簡(jiǎn)介：

羅前剛（1982-），男，重慶人，工程師，學(xué)士，主要研究方向?yàn)槊旱V安全監(jiān)測(cè)技術(shù)研究。