一種基于無線監測煤巷頂板離層的dcs控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種基于無線監測煤巷頂板離層的DCS控制系統，包括無線網絡與若干個監測子系統，所述每個監測子系統設有數模傳輸模塊與若干個監測點，每個監測點上設有傳感器，同一監測子系統的所有傳感器通過所述數模傳輸模塊與接收并處理數據的數據處理器通訊；所述數據處理器通過所述無線網絡與主控制器進行通訊；所述主控器輸出端通過交換機與設于井上監測主站的主服務器進行電連接。減少布線，將各個生產礦井的監測子系統信息共享起來，對其進行綜合分析處理、共享資源，實現了在管理、操作和顯示三方面集中，以及在功能、負荷和危險性三方面的分散，實現了現場預警與遠程實時監測的雙重目的。
【專利說明】—種基于無線監測煤巷頂板離層的DCS控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種DCS控制系統，具體涉及的一種基于無線監測煤巷頂板離層的DCS控制系統。
【背景技術】
[0002]在煤礦生產中，巷道圍巖由于受到外力的拉張和剪切破壞會發生離層，特別是錨桿支護巷道更易發生頂板離層。隨著生產能力的提高、開采強度的增大和向深部開采轉移，頂板安全問題越來越凸現，在各類煤礦事故中，頂板事故仍居前位。當頂板離層超過一定范圍，即表明頂板處于非穩定狀態，如果不及時采取支護措施，便會發生冒頂等惡性頂板事故，直接關系到工作人員的人生安全與生產活動能否順利進行。
[0003]所以煤礦巷道頂板的控制尤為重要，要對巷道頂板所處的狀態需要隨時進行監測，并要關注以錨桿支護為主要形式的巷道穩定性、超前支承壓力影響范圍與回采工作面支護穩定性和安全性。其中頂板巖層的移動是采用頂板離層儀來監測，根據頂板離層儀觀測到的數據分析，得出不同的地質條件、巖性變化等情況，總結出了錨桿支護巷道錨桿范圍內離層量，及時采取其它有效的支護措施，防止頂板塌落事故的發生。但需人工定時觀察測量頂板離層讀數、建立臺賬；并且只有在工作區域內才能得到數據，井上調度人員無法實時得到上作區域內的離層量、變形量，增大了在工作區域內工人的危險；而由于巷道工作面回采巷道很長，觀察人員不可能做到每天都能準確掌握各個頂板離層儀變化情況，即不能實現頂板離層的自動監測和數據傳輸，故工作人員不能及時采取相應措施來阻止頂板失穩，突發性破壞還會不可避免的發生，給煤礦的安全生產帶來隱患。
[0004]另外，目前煤礦上對煤礦井下綜采工作面液壓支架監測系統、巷道頂板及圍巖離層監測系統、煤巖超前支撐應力監測系統、巷道圍巖錨桿支護應力監測系統等，其監測手段都是獨立的，所以不能對監測到的數據進行綜合分析處理；各現場連線的離層、變形監測裝置存在井下鋪設線纜困難、線纜多、維護難等諸多不足；也由于各生產礦井的獨立監測，也制約了整個礦區的資源共享。
【發明內容】
[0005]本發明就是要解決上述不足，提供一種布線少、及時統一監測的煤礦巷道離層綜合監測系統，實現了統一的在線實時檢測巷道離層量，能及時采取相應措施來為阻止頂板失穩，避免突發性破壞發生。
[0006]為了達到上述效果，本發明提供一種基于無線監測煤巷頂板離層的DCS控制系統，包括無線網絡與若干個監測子系統，所述每個監測子系統設有數模傳輸模塊與若干個監測點，每個監測點上設有傳感器，同一監測子系統的所有傳感器通過所述數模傳輸模塊與接收并處理數據的數據處理器通訊；所述數據處理器通過所述無線網絡與主控制器進行通訊；所述主控器輸出端通過交換機與設于井上監測主站的主服務器進行電連接。
[0007]上述方案的優選方案是，所述監測子系統包括液壓支架監測子系統、巷道頂板離層監測子系統、煤巖超前支撐應力監測子系統、巷道圍巖錨桿支護應力監測子系統。
[0008]上述方案的優選方案是，所述主控器輸出端連接有LED顯示器與報警裝置，所述LED顯示器與報警裝置固設于所述監測點處。
[0009]上述方案的優選方案是，所述LED顯示器與報警裝置通過光敏傳感器控制。
[0010]上述方案的優選方案是，所述主控器為超低功耗16位MSP430單片機。
[0011]在煤礦巷道掘進時將每個監測子系統的傳感器按通訊地址的順序用無線網絡連接安裝組網，其傳感器的數量根據巷道的長度來設置；四個監測子系統就要設置四條無線網絡。主控器通過無線網絡與數據處理器進行通訊，接收各監測點的動態數據，按傳感器的通訊地址循環定時地傳輸信號至井下監測分站的監測器里，監測服務器再將信號通過交換機傳輸至地面生產指揮中心的主服務器，實現對礦井巷道頂板綜合狀態的實時監測。
[0012]同時，主控器將各監測子系統信號通過無線網絡輸送給固設在各監測點的LED顯示器與報警裝置連接，當現場有工作人員時，光敏傳感器感應到光源即打開LED顯示器與報警裝置的電路，將當前的頂板數值顯示在LED顯示器上，LED顯示器有延時關閉功能，有利于引起工作人員的注意。如當前的離層量超過超限報警值時，觸動報警裝置，警鈴即時提醒現場工作人員要注意安全并采取相應的安全措施，從而保障了現場工作人員的生命安全。
[0013]另外，通過無線網絡可以設定或修改任意一個傳感器的通訊地址和超限報警值，當離層量超過超限報警值時，LED顯示器在顯示離層數值的同時報警裝置工作，給現場工作人員提醒要注意安全并采取相應的安全措施。
[0014]本發明具有以下有益效果:
[0015]1、利用無線網絡將煤礦巷道里各個監測點的信息進行傳輸與共享，節省了大量的線纜，優化了現場布線，也便于鋪設與維護線纜；
[0016]2、采用MSP430超低功耗主控器，實現無線網絡網絡為本檢測系統進行通信和供電的功能，實現了各監測點頂板動態信號檢測的網絡化和自動化；
[0017]3、本綜合檢測系統將液壓支架監測子系統、巷道頂板離層監測子系統、煤巖超前支撐應力監測子系統與巷道圍巖錨桿支護應力監測子系統運用無線網絡網絡統一起來成為一個整套的系統，便于管理與維護；并對各子系統監測到的數據進行綜合分析處理，便于防患于未然；
[0018]4、通過無線網絡還可將各個生產礦井的監測子系統并聯起來，反映到井上指揮中心的主服務器，統一管理、統一優化，使整個礦區的資源進行共享；
[0019]5、本發明中具有數字顯示與聲光報警設備，為現場工作工作人員提供即時的頂板離層量動態數據和離層超限聲光報警信息，保障了現場工作人員的生命安全；并將相關頂板動態信息反饋輸送到煤礦生產指揮中心，為提前預防頂提供依據，實現了現場預警與遠程實時監測的雙重目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0021]圖1是本發明結構原理圖；
[0022]圖2是本發明巷道頂板離層監測子系統結構原理圖；【具體實施方式】
[0023]如圖1所示煤巷頂板綜合監測系統，包括無線網絡與液壓支架監測子系統、巷道頂板離層監測子系統、煤巖超前支撐應力監測子系統、巷道圍巖錨桿支護應力監測子系統，共四個監測子系統，上述四個監測子系統均設有多個液壓支架監測點、巷道頂板監測點、鉆孔監測點與錨桿監測點。每個液壓支架監測點上均設有傳感器11，所有傳感器11通過無線網絡將其采集到的信息傳輸給數據處理器21進行處理；每個巷道頂板監測點上均設有傳感器12，所有傳感器12通過無線網絡將其采集到的信息傳輸給數據處理器22進行處理；每個鉆孔監測點上均設有傳感器13，所有傳感器13通過無線網絡將其采集到的信息傳輸給數據處理器23進行處理；每個錨桿監測點上均設有傳感器14，所有傳感器14通過無線網絡將其采集到的信息傳輸給數據處理器24進行處理；所述數據處理器21、22、23與24通過無線網絡與超低功耗16位MSP430單片機3進行信息通訊；所述MSP430單片機3輸出端通過交換機5將數據傳送到設置于井上監測主站的主服務器6。同時，所述MSP430單片機3輸出端還連接有LED顯示器7與報警裝置8，所述LED顯示器7與報警裝置8固設于所述各個監測點處通過光敏傳感器4控制。
[0024]如圖2所示是本發明中頂板離層監測子系統，設有四處監測點，每處監測點設有傳感器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通過無線網絡將采集到的相關信號傳輸到數據處理器22進行處理。
[0025]其他各個監測子系統的原理同上。然后將各個監測子系統的數據處理器通過無線網絡，將其處理的數據傳輸到MSP430單片機進行分析、轉換，最后傳送到井上指揮中心的主服務器上，將這些監測子系統的數據進行統一共享，對煤礦巷道的各監測點進行實時監測、統一管理。
[0026]本發明的綜合監測系統的MSP430單片機通過無線網絡將四個監測子系統監測的數據通過無線傳輸，共享了各個礦井資源，并減少了線纜；傳感器的數量根據巷道的長度或需要來設置，達到幾十個或幾百個不等；傳感器監測數據傳送到數據處理器進行處理成MSP430單片機接收的頻率信號。MSP430單片機將采集到的各監測子系統的頂板離層值，并轉換為相應的離層量頻率信號，按各傳感器的通訊地址循環定時地傳輸離層量頻率信號通過交換機傳輸至地面生產指揮中心的主服務器，實現對礦井巷道頂板綜合狀態的實時監測。
[0027]同時，主控器將各監測子系統信號通過無線網絡輸送給固設在各監測點的LED顯示器與報警裝置連接，當現場有工作人員時，光敏傳感器感應到光源即打開LED顯示器與報警裝置的電路，將當前的頂板數值顯示在LED顯示器上，LED顯示器有延時關閉功能，有利于引起工作人員的注意。如當前的離層量超過超限報警值時，觸動報警裝置，警鈴即時提醒現場工作人員要注意安全并采取相應的安全措施，從而保障了現場工作人員的生命安全。
[0028]以上實施例并非僅限于本發明的保護范圍，所有基于本發明的基本思想而進行修改或變動的都屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于無線監測煤巷頂板離層的DCS控制系統，包括無線網絡與若干個監測子系統，其特征在于:所述每個監測子系統設有數模傳輸模塊與若干個監測點，每個監測點上設有傳感器，同一監測子系統的所有傳感器通過所述數模傳輸模塊與接收并處理數據的數據處理器通訊；所述數據處理器通過所述無線網絡與主控制器進行通訊；所述主控器輸出端通過交換機與設于井上監測主站的主服務器進行電連接。
2.根據權利要求1所述的基于無線監測煤巷頂板離層的DCS控制系統，其特征在于:所述監測子系統包括液壓支架監測子系統、巷道頂板離層監測子系統、煤巖超前支撐應力監測子系統、巷道圍巖錨桿支護應力監測子系統。
3.根據權利要求1所述的基于無線監測煤巷頂板離層的DCS控制系統，其特征在于:所述主控器輸出端連接有LED顯示器與報警裝置，所述LED顯示器與報警裝置固設于所述監測點處。
4.根據權利要求3所述的基于無線監測煤巷頂板離層的DCS控制系統，其特征在于:所述LED顯示器與報警裝置通過光敏傳感器控制。
5.根據權利要求1所述的基于無線監測煤巷頂板離層的DCS控制系統，其特征在于:所述主控器為超低功耗16位MSP430單片機。
【文檔編號】G08C17/02GK103821563SQ201210465512
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月17日 優先權日:2012年11月17日
【發明者】李正祥, 華文榮, 殷成樓, 吳在華 申請人:安徽藍德集團股份有限公司