本站小編為你精心準備了智能礦井通風安全監(jiān)控系統(tǒng)設計應用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：礦山的安全生產(chǎn)最重要的一環(huán)就是礦井通風，一個安全、可靠的通風安全監(jiān)控系統(tǒng)對于保障礦井安全生產(chǎn)具有重要的意義。基于此，從硬件和軟件兩個方面設計一種智能礦井通風安全監(jiān)控系統(tǒng)，并將其應用于實際的作業(yè)中。與傳統(tǒng)通風監(jiān)控安全系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)能夠更快檢測到危險氣體濃度的異常，并具有自動稀釋危險氣體濃度的能力。

關(guān)鍵詞：智能；礦井；通風；安全監(jiān)控

1智能礦井通風安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計

1.1控制器設計

對于控制器的設計，是用來實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)各項功能的基礎(chǔ)，對于整個控制系統(tǒng)而言，首先要保證控制器的可靠性。由于礦井中的相關(guān)作業(yè)現(xiàn)場情況較為復雜，因此使用市面上已有的控制器連接到監(jiān)控系統(tǒng)當中會出現(xiàn)很多問題[2]。因此本文設計出一種靈活性更強、成本更低的控制器，用于本文構(gòu)建的監(jiān)控系統(tǒng)中。根據(jù)硬件設計的思想對控制器進行設計，根據(jù)不同的功能和性能，將控制器劃分為多個不同功能的模塊，再將模塊之間按照一定規(guī)則進行組合，完成能夠滿足控制系統(tǒng)不同功能要求的控制器。

1.2電路設計

在設計完控制器后，控制器的電路要按照“芯片~外部四周電路~基礎(chǔ)電路~功能電路”的順序依次進行連接。選用完全集成的混合信號片上的系統(tǒng)型電機控制芯片，選用100腳薄塑封四角扁平封裝，具備64個數(shù)字I/O引腳，且具備兼容的CIP51內(nèi)核。CIP51指令能夠利用標準的編譯軟件和匯編軟件對軟件進行開發(fā)。該芯片能夠支持多種運算公式，且運算速率相對較高，外設豐富能夠滿足礦井生產(chǎn)環(huán)境中對控制器的開發(fā)，與其它同等類型的芯片相比價格低廉。

2智能礦井通風安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計

上文對控制器的具體要求進行設計后，能夠保證系統(tǒng)硬件的基本實現(xiàn)，但是為了實現(xiàn)在礦井現(xiàn)場對通風機進行實時的監(jiān)控功能，仍然需要對其軟件進行進一步的設計。（1）下位機設計。圖1為下位機主要流程圖。下位機主要使用的是上文設計的控制器，主要功能是用于采集礦井現(xiàn)場各個通風參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C上。再接受上位機傳輸?shù)目刂浦噶钷D(zhuǎn)送到各個執(zhí)行機構(gòu)中。根據(jù)通風效果的不同對通風設備進行模糊控制，以此滿足礦井作業(yè)對風量的要求。圖1下位機主要流程圖本系統(tǒng)中的下位機設計主要是在單片機的程序上進行，利用電子集成驅(qū)動器實現(xiàn)，該驅(qū)動器是單片機上專用的開發(fā)平臺，具有設置斷點、單步運動、變量查詢以及程序下載等功能，同時還支持在線的仿真實驗，根據(jù)上文對硬件的選擇設計，自動生成相對應的配置代碼。（2）上位機設計。利用VB對上位機軟件進行設計，VB是在Windows操作系統(tǒng)中的一個包含了事件驅(qū)動以及協(xié)助開發(fā)環(huán)境的程序設計語言。利用可視化的開發(fā)通行用戶界面完成對上位機的設計。上位機中的監(jiān)控主要分為通風參數(shù)監(jiān)視窗口、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)基本處理以及控制風機風量。通風參數(shù)監(jiān)視窗口主要用于將上文設計的下文機中采集到的通風質(zhì)量情況以及通風記得運行情況和相關(guān)參數(shù)進行存儲，并實時在監(jiān)控顯示器上顯示。數(shù)據(jù)通訊主要負責由下文機接受數(shù)據(jù)信息傳遞到上位機以及服務器上，并下達控制指令。數(shù)據(jù)運算處理是通過上位機對數(shù)據(jù)的讀取進行計算，并分析出此時礦井作業(yè)的通風需求，得到控制結(jié)論。直到通風機的風量是由上位機對下位機發(fā)出對應的指令要求，給出具體的風量目標數(shù)值。（3）上位機監(jiān)控設計。在對監(jiān)控系統(tǒng)進行設計時，為了保證系統(tǒng)的易用性和可操作性，在設計的過程中要遵循突出重點、符合操作人員使用習慣等原則對上位機監(jiān)控進行設計。上位機監(jiān)控中主要包含控制操作界面、通風效果監(jiān)控界面、參數(shù)設置界面、通風機運行監(jiān)控界面、以太網(wǎng)通訊模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、實時曲線查詢、故障和超限報警、歷史數(shù)據(jù)讀取。在監(jiān)控界面中的需要進行監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息主要包括各個礦井工作區(qū)域的通風效果、區(qū)域風量、工作人員人數(shù)、作業(yè)環(huán)境的溫度、一氧化碳濃度以及粉塵濃度。控制模式主要可分為節(jié)能型和極速通風型。在兩種模式下，可以對通風量進行加強或減弱，但在節(jié)能型中不能對通風進行減弱，同樣，在極速通風型中也不能對通風進行加強。除了對通風效果進行監(jiān)控外，還應當對風機的運行情況進行實時的監(jiān)控。通風機的狀態(tài)會直接影響通風的效果，其監(jiān)控數(shù)據(jù)包含風機的運行狀態(tài)、轉(zhuǎn)速、出風量、溫度、運行時間等。本文設計的上位機監(jiān)控能夠?qū)ε_風機同時進行開關(guān)操作。在每一個基站中都包含了兩個風機，其中一臺作為備用，因此在顯示器上顯示為被使用的分析，隱藏未使用的風機。

3實驗論證分析

利用本文設計的監(jiān)控系統(tǒng)應用到實際的礦井作業(yè)當中，并驗證本文系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)自動稀釋危險氣體的能力。將實驗分為三組，分別是在礦井采煤過程中、挖進過程中、以及根據(jù)前兩組實驗模擬出的極限情況的實驗測試。分別利用本文系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)對三組作業(yè)過程中的通風情況進行監(jiān)控。將實驗過程中的數(shù)據(jù)進行記錄，并繪制成如表1所示的實驗結(jié)果。通過實驗證明，本問系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，能夠在更短的時間內(nèi)將危險氣體的濃度降低到正常范圍內(nèi)，因此說明本文構(gòu)建的智能礦井通風安全監(jiān)控系統(tǒng)具有更好的自動稀釋危險氣體濃度的能力，且能夠為礦井作業(yè)的防災減災提供最佳的控制策略。

4結(jié)語

智能化的通風安全監(jiān)控系統(tǒng)將會是未來煤礦通風的必然趨勢。目前礦井作業(yè)中，以風定產(chǎn)、按需供風是急需解決的難題，同時落后的通風系統(tǒng)也將逐漸被淘汰。為礦井下的工作人員減少工作量、實現(xiàn)礦井通風量的智能監(jiān)管和調(diào)控是礦井行業(yè)發(fā)展的必然選擇。

參考文獻

[1]劉石磊,耿偉,崔立志,等.基于工業(yè)以太網(wǎng)的隧道施工通風環(huán)境參數(shù)自動監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].隧道建設(中英文),2017,37(11):1396-1403.

[2]徐懷閣,劉增寶,邊紅星,等.煤礦通風機實時監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用[J].煤炭技術(shù),2017,36(08):214-215.

作者：王鳳舞 單位：臨洮農(nóng)業(yè)學校