一種基于無線監(jiān)測(cè)煤巷頂板離層的dcs控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于無線監(jiān)測(cè)煤巷頂板離層的DCS控制系統(tǒng)，包括無線網(wǎng)絡(luò)與若干個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，所述每個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)有數(shù)模傳輸模塊與若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上設(shè)有傳感器，同一監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的所有傳感器通過所述數(shù)模傳輸模塊與接收并處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理器通訊；所述數(shù)據(jù)處理器通過所述無線網(wǎng)絡(luò)與主控制器進(jìn)行通訊；所述主控器輸出端通過交換機(jī)與設(shè)于井上監(jiān)測(cè)主站的主服務(wù)器進(jìn)行電連接。減少布線，將各個(gè)生產(chǎn)礦井的監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)信息共享起來，對(duì)其進(jìn)行綜合分析處理、共享資源，實(shí)現(xiàn)了在管理、操作和顯示三方面集中，以及在功能、負(fù)荷和危險(xiǎn)性三方面的分散，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)預(yù)警與遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的雙重目的。
【專利說明】—種基于無線監(jiān)測(cè)煤巷頂板離層的DCS控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種DCS控制系統(tǒng)，具體涉及的一種基于無線監(jiān)測(cè)煤巷頂板離層的DCS控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤礦生產(chǎn)中，巷道圍巖由于受到外力的拉張和剪切破壞會(huì)發(fā)生離層，特別是錨桿支護(hù)巷道更易發(fā)生頂板離層。隨著生產(chǎn)能力的提高、開采強(qiáng)度的增大和向深部開采轉(zhuǎn)移，頂板安全問題越來越凸現(xiàn)，在各類煤礦事故中，頂板事故仍居前位。當(dāng)頂板離層超過一定范圍，即表明頂板處于非穩(wěn)定狀態(tài)，如果不及時(shí)采取支護(hù)措施，便會(huì)發(fā)生冒頂?shù)葠盒皂敯迨鹿?，直接關(guān)系到工作人員的人生安全與生產(chǎn)活動(dòng)能否順利進(jìn)行。
[0003]所以煤礦巷道頂板的控制尤為重要，要對(duì)巷道頂板所處的狀態(tài)需要隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并要關(guān)注以錨桿支護(hù)為主要形式的巷道穩(wěn)定性、超前支承壓力影響范圍與回采工作面支護(hù)穩(wěn)定性和安全性。其中頂板巖層的移動(dòng)是采用頂板離層儀來監(jiān)測(cè)，根據(jù)頂板離層儀觀測(cè)到的數(shù)據(jù)分析，得出不同的地質(zhì)條件、巖性變化等情況，總結(jié)出了錨桿支護(hù)巷道錨桿范圍內(nèi)離層量，及時(shí)采取其它有效的支護(hù)措施，防止頂板塌落事故的發(fā)生。但需人工定時(shí)觀察測(cè)量頂板離層讀數(shù)、建立臺(tái)賬；并且只有在工作區(qū)域內(nèi)才能得到數(shù)據(jù)，井上調(diào)度人員無法實(shí)時(shí)得到上作區(qū)域內(nèi)的離層量、變形量，增大了在工作區(qū)域內(nèi)工人的危險(xiǎn)；而由于巷道工作面回采巷道很長(zhǎng)，觀察人員不可能做到每天都能準(zhǔn)確掌握各個(gè)頂板離層儀變化情況，即不能實(shí)現(xiàn)頂板離層的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸，故工作人員不能及時(shí)采取相應(yīng)措施來阻止頂板失穩(wěn)，突發(fā)性破壞還會(huì)不可避免的發(fā)生，給煤礦的安全生產(chǎn)帶來隱患。
[0004]另外，目前煤礦上對(duì)煤礦井下綜采工作面液壓支架監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、巷道頂板及圍巖離層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、煤巖超前支撐應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、巷道圍巖錨桿支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，其監(jiān)測(cè)手段都是獨(dú)立的，所以不能對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析處理；各現(xiàn)場(chǎng)連線的離層、變形監(jiān)測(cè)裝置存在井下鋪設(shè)線纜困難、線纜多、維護(hù)難等諸多不足；也由于各生產(chǎn)礦井的獨(dú)立監(jiān)測(cè)，也制約了整個(gè)礦區(qū)的資源共享。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是要解決上述不足，提供一種布線少、及時(shí)統(tǒng)一監(jiān)測(cè)的煤礦巷道離層綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)巷道離層量，能及時(shí)采取相應(yīng)措施來為阻止頂板失穩(wěn)，避免突發(fā)性破壞發(fā)生。
[0006]為了達(dá)到上述效果，本發(fā)明提供一種基于無線監(jiān)測(cè)煤巷頂板離層的DCS控制系統(tǒng)，包括無線網(wǎng)絡(luò)與若干個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，所述每個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)有數(shù)模傳輸模塊與若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上設(shè)有傳感器，同一監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的所有傳感器通過所述數(shù)模傳輸模塊與接收并處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理器通訊；所述數(shù)據(jù)處理器通過所述無線網(wǎng)絡(luò)與主控制器進(jìn)行通訊；所述主控器輸出端通過交換機(jī)與設(shè)于井上監(jiān)測(cè)主站的主服務(wù)器進(jìn)行電連接。
[0007]上述方案的優(yōu)選方案是，所述監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括液壓支架監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、巷道頂板離層監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煤巖超前支撐應(yīng)力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、巷道圍巖錨桿支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。
[0008]上述方案的優(yōu)選方案是，所述主控器輸出端連接有LED顯示器與報(bào)警裝置，所述LED顯示器與報(bào)警裝置固設(shè)于所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)處。
[0009]上述方案的優(yōu)選方案是，所述LED顯示器與報(bào)警裝置通過光敏傳感器控制。
[0010]上述方案的優(yōu)選方案是，所述主控器為超低功耗16位MSP430單片機(jī)。
[0011]在煤礦巷道掘進(jìn)時(shí)將每個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的傳感器按通訊地址的順序用無線網(wǎng)絡(luò)連接安裝組網(wǎng)，其傳感器的數(shù)量根據(jù)巷道的長(zhǎng)度來設(shè)置；四個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)就要設(shè)置四條無線網(wǎng)絡(luò)。主控器通過無線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行通訊，接收各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，按傳感器的通訊地址循環(huán)定時(shí)地傳輸信號(hào)至井下監(jiān)測(cè)分站的監(jiān)測(cè)器里，監(jiān)測(cè)服務(wù)器再將信號(hào)通過交換機(jī)傳輸至地面生產(chǎn)指揮中心的主服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井巷道頂板綜合狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0012]同時(shí)，主控器將各監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)信號(hào)通過無線網(wǎng)絡(luò)輸送給固設(shè)在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的LED顯示器與報(bào)警裝置連接，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)有工作人員時(shí)，光敏傳感器感應(yīng)到光源即打開LED顯示器與報(bào)警裝置的電路，將當(dāng)前的頂板數(shù)值顯示在LED顯示器上，LED顯示器有延時(shí)關(guān)閉功能，有利于引起工作人員的注意。如當(dāng)前的離層量超過超限報(bào)警值時(shí)，觸動(dòng)報(bào)警裝置，警鈴即時(shí)提醒現(xiàn)場(chǎng)工作人員要注意安全并采取相應(yīng)的安全措施，從而保障了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的生命安全。
[0013]另外，通過無線網(wǎng)絡(luò)可以設(shè)定或修改任意一個(gè)傳感器的通訊地址和超限報(bào)警值，當(dāng)離層量超過超限報(bào)警值時(shí)，LED顯示器在顯示離層數(shù)值的同時(shí)報(bào)警裝置工作，給現(xiàn)場(chǎng)工作人員提醒要注意安全并采取相應(yīng)的安全措施。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0015]1、利用無線網(wǎng)絡(luò)將煤礦巷道里各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息進(jìn)行傳輸與共享，節(jié)省了大量的線纜，優(yōu)化了現(xiàn)場(chǎng)布線，也便于鋪設(shè)與維護(hù)線纜；
[0016]2、采用MSP430超低功耗主控器，實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)為本檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行通信和供電的功能，實(shí)現(xiàn)了各監(jiān)測(cè)點(diǎn)頂板動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)的網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化；
[0017]3、本綜合檢測(cè)系統(tǒng)將液壓支架監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、巷道頂板離層監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煤巖超前支撐應(yīng)力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)與巷道圍巖錨桿支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)運(yùn)用無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一起來成為一個(gè)整套的系統(tǒng)，便于管理與維護(hù)；并對(duì)各子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析處理，便于防患于未然；
[0018]4、通過無線網(wǎng)絡(luò)還可將各個(gè)生產(chǎn)礦井的監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)并聯(lián)起來，反映到井上指揮中心的主服務(wù)器，統(tǒng)一管理、統(tǒng)一優(yōu)化，使整個(gè)礦區(qū)的資源進(jìn)行共享；
[0019]5、本發(fā)明中具有數(shù)字顯示與聲光報(bào)警設(shè)備，為現(xiàn)場(chǎng)工作工作人員提供即時(shí)的頂板離層量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和離層超限聲光報(bào)警信息，保障了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的生命安全；并將相關(guān)頂板動(dòng)態(tài)信息反饋輸送到煤礦生產(chǎn)指揮中心，為提前預(yù)防頂提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)預(yù)警與遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的雙重目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0021]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖；
[0022]圖2是本發(fā)明巷道頂板離層監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示煤巷頂板綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括無線網(wǎng)絡(luò)與液壓支架監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、巷道頂板離層監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煤巖超前支撐應(yīng)力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、巷道圍巖錨桿支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，共四個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，上述四個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)均設(shè)有多個(gè)液壓支架監(jiān)測(cè)點(diǎn)、巷道頂板監(jiān)測(cè)點(diǎn)、鉆孔監(jiān)測(cè)點(diǎn)與錨桿監(jiān)測(cè)點(diǎn)。每個(gè)液壓支架監(jiān)測(cè)點(diǎn)上均設(shè)有傳感器11，所有傳感器11通過無線網(wǎng)絡(luò)將其采集到的信息傳輸給數(shù)據(jù)處理器21進(jìn)行處理；每個(gè)巷道頂板監(jiān)測(cè)點(diǎn)上均設(shè)有傳感器12，所有傳感器12通過無線網(wǎng)絡(luò)將其采集到的信息傳輸給數(shù)據(jù)處理器22進(jìn)行處理；每個(gè)鉆孔監(jiān)測(cè)點(diǎn)上均設(shè)有傳感器13，所有傳感器13通過無線網(wǎng)絡(luò)將其采集到的信息傳輸給數(shù)據(jù)處理器23進(jìn)行處理；每個(gè)錨桿監(jiān)測(cè)點(diǎn)上均設(shè)有傳感器14，所有傳感器14通過無線網(wǎng)絡(luò)將其采集到的信息傳輸給數(shù)據(jù)處理器24進(jìn)行處理；所述數(shù)據(jù)處理器21、22、23與24通過無線網(wǎng)絡(luò)與超低功耗16位MSP430單片機(jī)3進(jìn)行信息通訊；所述MSP430單片機(jī)3輸出端通過交換機(jī)5將數(shù)據(jù)傳送到設(shè)置于井上監(jiān)測(cè)主站的主服務(wù)器6。同時(shí)，所述MSP430單片機(jī)3輸出端還連接有LED顯示器7與報(bào)警裝置8，所述LED顯示器7與報(bào)警裝置8固設(shè)于所述各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處通過光敏傳感器4控制。
[0024]如圖2所示是本發(fā)明中頂板離層監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，設(shè)有四處監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每處監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)有傳感器12A、傳感器12B、傳感器12C、傳感器12D，傳感器12A、傳感器12B、傳感器12C、傳感器12D通過無線網(wǎng)絡(luò)將采集到的相關(guān)信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器22進(jìn)行處理。
[0025]其他各個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的原理同上。然后將各個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理器通過無線網(wǎng)絡(luò)，將其處理的數(shù)據(jù)傳輸?shù)組SP430單片機(jī)進(jìn)行分析、轉(zhuǎn)換，最后傳送到井上指揮中心的主服務(wù)器上，將這些監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一共享，對(duì)煤礦巷道的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、統(tǒng)一管理。
[0026]本發(fā)明的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的MSP430單片機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)將四個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)通過無線傳輸，共享了各個(gè)礦井資源，并減少了線纜；傳感器的數(shù)量根據(jù)巷道的長(zhǎng)度或需要來設(shè)置，達(dá)到幾十個(gè)或幾百個(gè)不等；傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理成MSP430單片機(jī)接收的頻率信號(hào)。MSP430單片機(jī)將采集到的各監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的頂板離層值，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的離層量頻率信號(hào)，按各傳感器的通訊地址循環(huán)定時(shí)地傳輸離層量頻率信號(hào)通過交換機(jī)傳輸至地面生產(chǎn)指揮中心的主服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井巷道頂板綜合狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0027]同時(shí)，主控器將各監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)信號(hào)通過無線網(wǎng)絡(luò)輸送給固設(shè)在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的LED顯示器與報(bào)警裝置連接，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)有工作人員時(shí)，光敏傳感器感應(yīng)到光源即打開LED顯示器與報(bào)警裝置的電路，將當(dāng)前的頂板數(shù)值顯示在LED顯示器上，LED顯示器有延時(shí)關(guān)閉功能，有利于引起工作人員的注意。如當(dāng)前的離層量超過超限報(bào)警值時(shí)，觸動(dòng)報(bào)警裝置，警鈴即時(shí)提醒現(xiàn)場(chǎng)工作人員要注意安全并采取相應(yīng)的安全措施，從而保障了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的生命安全。
[0028]以上實(shí)施例并非僅限于本發(fā)明的保護(hù)范圍，所有基于本發(fā)明的基本思想而進(jìn)行修改或變動(dòng)的都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無線監(jiān)測(cè)煤巷頂板離層的DCS控制系統(tǒng)，包括無線網(wǎng)絡(luò)與若干個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，其特征在于:所述每個(gè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)有數(shù)模傳輸模塊與若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上設(shè)有傳感器，同一監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的所有傳感器通過所述數(shù)模傳輸模塊與接收并處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理器通訊；所述數(shù)據(jù)處理器通過所述無線網(wǎng)絡(luò)與主控制器進(jìn)行通訊；所述主控器輸出端通過交換機(jī)與設(shè)于井上監(jiān)測(cè)主站的主服務(wù)器進(jìn)行電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線監(jiān)測(cè)煤巷頂板離層的DCS控制系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括液壓支架監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、巷道頂板離層監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煤巖超前支撐應(yīng)力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、巷道圍巖錨桿支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線監(jiān)測(cè)煤巷頂板離層的DCS控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主控器輸出端連接有LED顯示器與報(bào)警裝置，所述LED顯示器與報(bào)警裝置固設(shè)于所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無線監(jiān)測(cè)煤巷頂板離層的DCS控制系統(tǒng)，其特征在于:所述LED顯示器與報(bào)警裝置通過光敏傳感器控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線監(jiān)測(cè)煤巷頂板離層的DCS控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主控器為超低功耗16位MSP430單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK103821563SQ201210465512
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月17日
【發(fā)明者】李正祥, 華文榮, 殷成樓, 吳在華 申請(qǐng)人:安徽藍(lán)德集團(tuán)股份有限公司