矿井胶带应变传感实时监控系统研发和应用

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1、矿井胶带应变传感实时监控系统研发和应【摘要】胶带作为一种工程承载构件，在使用过程中由于种种原因必然会发生磨损、撕裂甚至骤断等现象，其操作不当及承载能力降低会直接危及设备和人身安全。本文介绍了基于动态测量原理研发的胶带实时监控系统，可以通过胶带内部表现出来的应变应力等物理量的动态变化与传递情况、胶带撕裂前后的受力特征设计定胶带撕裂检测装置，可有效地向操作人员提供早期故障报警，同时降低维修成本，进而提高煤矿的生产效率，同时保证了煤矿的安全生产。【关键词】应变传感预警中图分类号：TV641.4；TV52文献标识码：A文章编号:1009-914X(2013)

2、35-486-02系统研发的背景及意义：胶带作为一种工程承载构件，在使用过程中由于种种原因必然会发生磨损、撕裂甚至骤断等现象，其操作不当及承载能力降低会直接危及设备和人身安全。为了防患于未然，许多国家早就针对胶带的使用问题制定了相应的行业安全规程和国家检测标准。但是胶带撕裂及断裂事故仍时有发生，之所以发成这样的事故，其中一方面是由于目前尚缺乏可靠的胶带状态连续的实时检测手段和检测标准，另一方面由于现有检测仪器的准确性、可靠性和实时性的不足。即便胶带使用部门采用仪器检测，其断带、撕带等事故仍然时有发生。目前，煤矿生产中一般采用人工目视检查和定期强制更换

3、胶带的办法来确保安全生产。这种方法不仅不能及时更换掉由于各种偶然因素而造成严重损伤的胶带，而且很多时候还报废了仍有使用价值的胶带从而造成巨大的浪费。生产现场调查显示，约有20%的胶带，其强度下降30%却仍在使用，约有70%的胶带，其强度损失很少甚至没有损失却被强制更换。随着人们对胶带结构形式、制造工艺和材料的深入研究，胶带的结构变得越来越复杂，性能越来越好，制造工艺越来越先进，缺陷状态也表现的更为多样和复杂，增加了损伤检测的技术难度。多年来，在煤矿生产中人们一直在探索检测胶带缺陷的各种方法，努力使胶带尽可能延长使用寿命，又要确保在胶带发生破断之前及时

4、地更换下来。但由于胶带结构的复杂性，工作环境的多样性，检测方法的局限性,使得胶带缺陷检测非常困难。目前为止，几乎没有一种检测方法或仪器装置完全满足实际检测的使用要求。因而研制先进的矿井胶带应变传感实时监控系统具有重大的社会经济意义。一、项目简介随着煤炭行业的全面发展，煤炭企业普遍要求提高设备技术水平和增产增效，胶带运输机是煤矿井下提高产量和效益的关键设备。目前关于应变传感装置在胶带撕裂过程中的应用还尚未见报。当前对传感器动态特性的研究方兴未艾，虽然理论还没有形成成熟的体系，许多问题有待深入探讨。但是，目前己经出现了许多方法，取得了一些可喜的成果。随着

5、动态测量应用领域的不断拓展，传感器动态特性研究己经成为未来发展的趋势，有着广阔的前景。就力值计量领域而言，动态力测量与校准己成为各国计量院研究的重点和热点，是力值计量发展的主要研究方向之一。虽然目前专门针对应变式力传感器动态特性的研究还不多，但是依然可以根据普遍采用的传感器动态特性研究方法对其进行研究。本项目可以有效地检测胶带运输机运行过程中由于胶带撕裂所产生的形变、位移等现象，从而极大地提高了胶带机运行的安全性和可靠性，为矿井胶带机的可靠、安全运行奠定基础。二、技术说明与研发计划根据成熟技术，使用新技术，进行精细设计，减小风险的原则，制定了开发设计

6、技术路线和实施技术路线：现场调研f提出总体设计方案T►完成设备的研制与生产f完成监测系统软件f完成成套装置的组装及系统联调一成型试验〜用户试用一总结改进一完善技术资料一项目验收开发设计和实施技术路线各阶段的具体内容如下：（一）前期调研：这个阶段主要是了解该领域的国内外发展状况，汲取相关经验，在此前研究成果的基础上采用新的应变传感技术及设备来优化系统，使其具备更高的使用价值，能够在较为广泛的领域中得到应用。这一时期的主要工作分为查阅研究和市场调研两方面，查阅研究主要是利用学校图书馆网站丰富的数据库资源，调查分析国内外相关研究现状；市场调研主要是根据搜集

7、到的信息技术，考察这一领域现有产品的优缺点，根据系统的具体需求确定方案，挑选最适合的应变技术和传感设备。（二）硬件研究与电路设计：该阶段需要使用之前挑选的应变传感装置、来完成信号调理电路、串口与网络模块之间的通信电路和外围电路的设计，搭建应变传感测量系统的硬件平台，并对系统进行运行测试及参数配置测试。（三）编程与软件设计：该阶段需要编程设置控制系统,实现其内部A/D转换及串口通信等相关功能，同时搭建平台来实现信号的显示、数据计算功能。（四）实验测试及分析：硬件搭建成功、软件编译通过后，需要将两部分整合在一起进行实验测试。验证A/D转换是否成功，串口能

8、否正常通信，无线通信是否可以实现信号准确传输，传输过程中有无误码等，之后用模拟信号验证整个测量系统的运行状况