[发明专利]一种煤矿采煤工作面粉尘自动监测、报警及控制系统

说明书

本发明涉及一种煤矿采煤工作面粉尘自动监测、报警及控制系统，属于粉尘监测领域。该系统包括：左、右截割电机、牵引电机、A/D转换器、传感器、温度传感器、声光报警装置、LCD、I/O扩展接口、控制接口、喷雾开关、继电器组、SJA1000控制器、82C250收发器、监控主机、CAN总线、处理器AT89S52和本安电源。本发明解决了单点粉尘浓度监测不正确、不能有效表征工作面复杂多相流场下的粉尘分布问题，并且利用截割机工作强度的改变和现场环境的变化信息对煤尘浓度进行预测，避免了采煤机喷雾控制策略的改变滞后于环境粉尘浓度变化的情况出现，同时对喷射角度和水量的精确控制，以最少的水量消耗而达到更好的抑尘的效果。

技术领域

本发明属于粉尘监测领域，涉及一种煤矿采煤工作面粉尘自动监测、报警及控制系统。

背景技术

煤矿采煤工作面是煤炭开采过程中产尘量最大的作业地点。采煤机正常割煤过程中，司机处总粉尘浓度平均为数千mg/m³，工作面劳动卫生条件十分恶劣。采煤工作面的高浓度粉尘不但严重危害职工的身体健康，而且作业环境的高污染状况也不利于提高生产效率。

目前，国内外在采煤机防尘措施有：采煤机内外喷雾、高压外喷雾(二次负压降尘、负压引射降尘)、改进采煤机结构以降低截割产尘及煤层注水预湿煤体降尘等多项措施。存在的问题是：煤层注水虽然是减少采煤机产尘量最根本的措施，但煤层注水工艺技术复杂且有一定的适用条件，国内实际采用注水措施的矿井很少，且一般来说，根据实验室煤样产尘特性试验结果，采煤工作面注水的降尘效率在40％左右。采煤机内喷雾由于受冷却水压力限制喷雾压力低，容易堵塞，降尘效率低；采煤机高压外喷雾降尘技术(如二次负压降尘及其它高压喷雾等)，是目前采煤机最有效的防尘手段，从平面上对滚筒形成了一个水雾包围圈，但由于受强大风流的影响，滚筒产生的粉尘势必相当部分逃逸，进入风流中造成污染，试验结果表明，高压外喷雾降尘技术的降尘效果最多也只能达到80％左右，在风速4m/s左右的高瓦斯、大风量工作面，降尘效率仅50％左右，不能完全解决采煤机割煤过程中产生的粉尘问题。对采煤机下风流目前还没有相应的降尘技术及装备。

中国发明专利公开号ZL200920127751.4(矿用采煤机尘源智能跟踪喷雾降尘系统)除在采煤机上布置合理的高压外喷雾，从平面上对滚筒形成了一个水雾包围圈，在此基础上若能通过布置在支架上的喷雾水幕由上而下地再次对滚筒实施强力喷雾，形成更加厚实的水幕包围圈，使采煤机滚筒上处于三维“立体”喷雾包围中，可使煤尘更加湿润，产尘量显著减小。但如何可靠的实现随着采煤机的运行，安装在支架上的喷雾始终可以包络采煤机前、后滚筒，且喷雾水量最小，降尘效果最好，是颇具挑战的工作。

现有采煤工作面粉尘监测控制系统在采煤机位置检测技术、喷雾自动控制方式、使用维护、故障检测等方面尚有局限，通信网络复杂，很难安装和维护，循环检测周期也会变得很长，还不能高效可靠实现对采煤机尘源的自动跟踪。而井下煤尘最主要的来源就是截割机在割煤时产生的，因此本设计借助对截割机参数的变化，对煤尘进行快速有效的抑制，具有一定的技术优势。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿采煤工作面粉尘自动监测、报警及控制系统。本发明设计将采煤机远程监控通过CAN总线通讯，PCA82C250接收从CAN控制器传输来的数据，经过处理之后又发送给监控主机，电路中6N137有CAN总线间电气隔离的功能，减少电路之间的干扰，在电路中通过加入了高速光电耦合器，有电压等补偿的功能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿采煤工作面粉尘自动监测、报警及控制系统，该系统包括：左截割电机、右截割电机、牵引电机、A/D转换器、传感器、温度传感器、声光报警装置、LCD、I/O扩展接口、控制接口、喷雾开关、继电器组、SJA1000控制器、82C250收发器、监控主机、CAN总线、处理器AT89S52、开关模块、采煤机喷雾系统、开关量输入电路和本安电源；

该系统通过CAN总线与采煤机电连接；