矿井粉尘在线监测监控系统技术方案

本发明专利技术公开一种矿井粉尘在线监测监控系统，属于矿井安全监测监控领域，包括可与ＣＡＮ总线相连接的控制器，控制器与粉尘传感器、语音报警装置、喷雾装置和电源连接。其具有在线实时连续监测、且能够实现自动语音报警和喷雾控制等功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种矿井的安全监测监控系统，尤其涉及一种矿尘的安全监测 监控系统。
技术介绍
矿井开采过程中各个工序都会产生大量的粉尘，粉尘浓度高达1000 3000mg/m3，工人在此环境中作业，必将吸入大量粉尘而导致尘肺病，据 煤矿统计资料表明平均每年死于尘肺病者比同期井下工人伤亡人数高一倍左 右；另外，粉尘具有爆炸性，严重威胁矿井的安全生产。为此必须采取有效措 施，控制粉尘的扩散和飞扬，使巷道风流中的粉尘浓度降至安全值以下，以保 证井下作业环境的卫生条件，保障工人的身体健康，促进矿井安全生产。目前， 粉尘浓度监测技术主要采用的方法是短时间采样测尘和长时间连续监测并重， 并逐步向连续监测发展。短时间采样测尘是定时定点采集空气中的粉尘，测量 速度快，但不及长时间连续监测数据的准确和可靠，不能实时反映作业场所的 粉尘状况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种矿井粉尘在线监测监控系统，其具有粉尘浓度 自动监测、并能实现自动语音报警、降尘等功能。为解决上述技术问题，本专利技术包括可与现场总线相连接的控制器，控制器 与粉尘传感器、语音报警装置、喷雾装置和电源连接。上述控制器内设置有单片机数据采集控制模块和485/CAN转换通讯模块，可检测和显示一路粉尘信号、可接2路红外探测器和2路水流开关输入信 号、可控制2路电磁阀，具有RS232、 RS485、 CAN总线接口。上述控制器可多个并联在CAN总线上与网络分站连接，网络分站通过光电 适配器与上位机处理系统连接。上述语音报警装置包括语音箱、语音合成模块和语音信号传输模块，语音 信号传输模块连接语音箱和控制器，语音合成模块与语音箱连接。上述喷雾装置包括红外传感器、电磁阀、水流继电器、喷头和管路，电磁 阀与红外传感器连接，水流继电器设置在电磁阀和喷头之间的管路中。上述电源采用交流直流变换开关电源，开关电源包括输入整流电路，输入 整流电路与变换器连接，变换器再与输出整流电路连接，变换器由逆变器、控 制电路和保护电路组成。上述交流直流变换开关电源采用127V交流输入、12V直流输出的方式供电。本专利技术的有益效果是由于控制器与粉尘传感器、语音报警装置和喷雾装 置连接，因此可实现粉尘浓度的在线实时自动监测，并实现自动报警、降尘等 功能，同时将CAN总线应用于矿井监测监控系统，实现了数据的远距离传输； 采用交流直流变换开关电源，先将交流电整流成直流电，再将直流逆变成交流 电，再整流输出成所需要的直流电压，省去了下线性电源中的变压器，以及电 压反馈电路，同时逆变电路完全是数字调整，能够达到非常高的调整精度。 附图说明图l本专利技术的结构框图2为本专利技术所述控制器的电路原理图3为本专利技术所述的语音信号传输模块的电路原理图图4为本专利技术所述的交流直流变换开关电源的工作流程图； 图5为本专利技术所述的交流直流变换开关电源的电路原理图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明，如附图1所示，本专利技术包括一组连接在CAN总线上的控制器，每个控制器内设置有单片机数据采集模块和 485/CAN转换通讯模块，并可检测和显示一路粉尘信号，可接2路红外探测器 和2路水流开关输入信号，可控制2路电磁阀，并具有RS232、 RS'485、 CAN 总线接口，可以实现数据远传；每个控制器与粉尘传感器、语音报警装置和喷 雾装置连接，粉尘传感器检测矿井内的粉尘浓度，并将数据传输给控制器。语音报警装置包括语音箱、语音合成模块和语音信号传输模块组成，语音 箱采用阻抗为16欧姆、功率为5W扬声器加红绿双色原形点阵LED显示，采用 本质安全电压12V供电，并加入了看门狗技术，以防止系统死机，提高了系统 的稳定性，具有发光亮度高，可视视角宽，功耗小等特点。语音箱负责接收控 制器发送来的命令，根据情况输出不同的语音提示；语音信号传输模块与语音 箱和控制器连接，该模块与控制器之间采用RS485通信，使语音箱与控制器的 距离可延伸至1200米;语音合成模块采用目前最先进的文本到语音输出的技术， 通过异步串口接收待合成的文本，可直接通过PWM输出方式驱动语音箱，亦可 外接单支三极管驱动语音箱，可实现文本到声音的转换。喷雾装置包括防爆红外传感器、防暴电磁阀、水流继电器、喷头和管路， 防爆电磁阀与控制器和防爆红外传感器连接，并受控制器和防爆红外传感器的 控制，水流继电器设置防爆电磁阀和喷头之间的管路中，并与控制器连接。考虑到井下电网电压波动较大，因此控制器配有输入范围为AC85V AC264V,输出为12V的宽电压范围的交流直流变换开关电源，该开关电源包括 输入整流电路，输入整流电路与变换器连接，变换器再与输出整流电路连接， 如图4和图5所示，其中输入整流电路消除来自电网，如电动机的启动、电器 的开关、雷击等产生的干扰，也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散，同 时将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压，变换器由逆变器、 控制电路和保护电路组成，逆变器是开关电源的关键部分，它把直流电压变化 成高频交流电压，并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用；控制电路检测 输出直流电压，并将其与基准电压比较，进行放大，调制振荡器的脉冲宽度， 从而控制变换器以保持输出电压的稳定；保护电路在开关电源发生过电压、过 电流短路时，使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。输出整流电路将变 换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压，同时还要防止高频噪 声对负载的干扰。本专利技术的工作原理为当粉尘传感器感应到空气中的粉尘浓度超过一定数 值时，控制器便控制防爆电磁阀打开使喷头喷雾，自动降尘，同时语音报警装 置也发出相对应的报警声音，当防爆红外传感器感应到喷头下方有人经过时， 便关闭防爆电磁阀，使喷雾暂时停止，待人经过后再行喷雾，水流继电器检测 水管中的水的流量，当防爆电磁阀打开时，如果没有水流经过水管，水流继电 器便将信号传送至控制器，控制器便控制语音报警装置发出例如"请打开水流 开关"等声音，实现了粉尘浓度的在线实时自动监测以及自动报警和降尘的功 能。本专利技术可与阿络分站连接，网络分站通过光电适配器与上位机处理系统连 接，也可转换成标准RS485信号，与其他系统联网。权利要求1、矿井粉尘在线监测监控系统，其特征在于包括可与现场总线相连接的控制器，控制器与粉尘传感器、语音报警装置、喷雾装置和电源连接。2、 根据权利要求1所述的矿井粉尘在线监测监控系统，其特征在于所述控制器 内设置有单片机数据采集控制模块和485/CAN转换通讯模块，可检测和显示一 路粉尘信号、可接2路红外探测器和2路水流开关输入信号、可控制2路电磁 阀，具有RS232、 RS485、 CAN总线接口。3、 根据权利要求1或2所述的矿井粉尘在线监测监控系统，其特征在于所述控 制器可多个并联在CAN总线上与网络分站连接，网络分站通过光电适配器与上 位机处理系统连接。4、 根据权利要求1所述的矿井粉尘在线监测监控系统，其特征在于所述语音报 警装置包括语音箱、语音合成模块和语音信号传输模块，语音信号传输模块连 接语音箱和控制器，语音合成模块与语音箱连接。5、 根据权利要求1所述的矿井粉尘在线监测监控系统，其特征在于所述喷雾装 置包括红外传感器、电磁阀、水流继电器、喷头和管路，电磁阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
矿井粉尘在线监测监控系统，其特征在于包括可与现场总线相连接的控制器，控制器与粉尘传感器、语音报警装置、喷雾装置和电源连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程学珍，王吉岱，刘玫，孙爱芹，陈兆柱，李维赞，李亮报，李兆庆，童培国，彭立正，王永宝，孙玉超，高守峰，赵家阳，刘乾，宋维军，刘文军，曲银凤，王凤瑛，
申请(专利权)人：山东科技大学，山东东山矿业有限责任公司新驿煤矿，
类型：发明
国别省市：95[]