无线车载甲烷报警断电仪的研制.pdf

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1、2010年1O月矿业安全与环保第37卷第5期无线车载甲烷报警断电仪的研制蔡崇，于庆，王羽(1．神东集团安监局，内蒙古鄂尔多斯017209；2．煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆400037)摘要：通过对单片机和无线通讯技术的研究，设计出一种新型无线车载甲烷报警断电仪。介绍了该断电仪的组成和功能，以及解决的关键技术。结果表明，该断电仪能够实时监测采掘工作面的瓦斯浓度变化，实现瓦斯电闭锁，同时将采集数据通过无线方式传输到地面中心站，极大地提高了矿井信息化水平。关键词：车载；无线通讯；甲烷报警断电仪；研制中图分类号

2、：TD76文献标志码：B文章编号：1008—4495(2010)05—0039—02随着煤矿现代化装备技术及矿井技术改造，煤监控分站经工业以太网平台到地面中心站通讯部分炭产量迅猛提高，采掘工作面瓦斯涌出量也逐渐增及主控软件是原安全监控系统成熟的技术，将不重大，为防止瓦斯超限作业，在采煤机、掘进机上安设复介绍)。了车载甲烷报警断电仪。但是，由于环境因素，断电仪功能简单，只能实现报警断电，采掘工作面工作地点瓦斯数据无法传输到地面中心站。为获取这些数据也曾铺设通信电缆，连接车载设备和井下分站进图1无线车载甲烷报警

3、断电仪与中心站通讯流程图行数据传输，但采掘工作面环境复杂，车载式瓦斯报2无线车载甲烷报警断电仪的组成及功能警断电仪为移动物体，布线困难，架设的通信电缆必须随着机车的运动而改变，这对有线网络的布线工无线车载式甲烷报警断电仪由甲烷传感器、主程有着极强的制约力，电缆移动频繁，误报率及损坏机(含本安备用电源)、无线传输模块、隔爆兼本安电率高，因此车载式甲烷报警断电仪的数据向地面进源箱等四大部分组成，见图2。甲烷传感器实时检测行实时传输一直是一个难点。环境中的甲烷浓度，就地显示，并把该浓度数据传给近些年来，随着无线技

4、术的飞速发展，无线设备主机，当甲烷浓度超限时，向主机发出断电信号；无更加成熟稳定，弥补了有线通信的一些缺点，将无线线车载式甲烷报警断电仪主机采集甲烷传感器传回通讯引入车载甲烷报警断电仪，使用无线通讯的方的信号，并把该信号送给无线传输模块，当接收到传法传输数据，是完全必要和可行的。感器发出的断电信号时，控制继电器输出断电信号，切断设备交流供电；主机内含有本安后备电源，当交l无线车载式甲烷断电仪及信号传输系统概述流断电后，该电源能够继续给整个断电装置供电，维无线车载式甲烷断电仪将采集到的主要参数，持该装置的正常

5、工作；无线传输模块是将数据以无如甲烷浓度、是否断电、交直流供电等信号就地显线的方式传送给通信分站；隔爆兼本安电源箱把采示、控制，同时通过无线装置将监测数据实时发送给煤机或掘进机等设备上的交流电转换为本安电源，井下监控分站，采用RS485智能接口通讯协议接人为无线车载报警断电仪所有设备提供工作电源。井下防爆工业以太网交换机形成的地面、井下冗余红外甲烷传感环网，进入光缆传输网络实时传输到地面中心站(信号流程图见图1)显示、存储、查询、打印等(其中从翼萼蓑囊}=囊嫠I_：：：^1囊嫠H豢萎收稿日期：2010—02

6、—03；2010—08—02作者简介：蔡崇(1971一)，男，广东汕头人，工程师，主圉要从事煤矿安全监测监控方面的管理工作，现任神东集团通风处监控中心主任。图2无线车载甲烷报警断电仪原理框图·39·2010年1O月矿业安全与环保第37卷第5期的外部干扰。该模块使用纹波系数好的直流电源，3主要功能模块典型电压为+5V，防止开关电源的开关频率与电台3．1瓦斯浓度监测部分频率的相互干扰；为防止静电或强电击穿，在系统设瓦斯浓度监测采用检测精度高、反应速度快、测备使用中，则需可靠接地同时与交流电完全隔离。量范围宽、性

7、能稳定且不受背景气影响的国际先进由于该模块发射功率大、接收灵敏度高，选配短鞭状“非散射红外(NDRI)”技术，光路采用单光源双波长天线也能满足采掘工作面无遮拦、波浪地形情况下进行测量。监测量程0～10％CH，最小测量误差可稳定传输距离可达300m。达真值的±6％CH，响应时间不大于25S，调校周期无线接收装置通过通讯电缆与监控分站连接，可达6个月，维护简单，配有专用保护罩，具有良好将采集到的主要参数，如甲烷浓度、备用电源电压、的防尘、防水、防震、抗冲击性，能够适应煤矿井下的交直流供电状态、继电器通断等信号，

8、由分站RS485恶劣工作环境，具有电压检测功能，后备电源工作指智能接口经工业以太环网平台上传到地面中心站，示、欠压声光报警提示等功能。进而实现地面对车载式瓦斯报警断电仪的各项参数3．2主机电路部分的监测与控制。主机采用美国微芯公司的最新工业级CPU微4解决的关键技术处理器为核心进行开发，对实时数据进行统计、分析、计算，生成设备当前运行参数。传感器发送回来1)无线信号传输距离。无线传输模块在采掘的浓度信号和断电信号