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煤矿喷雾降尘集控系统

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枣庄海纳科技有限公司

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刘晓宾 (先生)

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详细说明

一、项目背景及意义

矿井粉尘作为煤炭生产加工过程中的必然产物，许多粉尘具有爆炸性，是导致矿井生产灾害的重要原因之一，严重威胁着矿井的安全生产。同时矿井粉尘严重有害于井下工人的身体健康，容易引起职业病的发生。

目前在粉尘防治方面采取的技术措施主要有喷雾降尘、使用粘尘剂捕集巷道周边的积尘、通风除尘、磁化水抑尘、泡沫除尘、抑尘剂抑尘等，取得了较好的降尘效果和明显的技术经济效益，但是降尘系统的效率和可靠性仍有待提高，降尘效果仍有提高的空间，特别是目前的矿井除尘系统，仍为现场自动或手动控制方式，还没有完全实现粉尘浓度的实时远程监测预警和降尘设备的远程自动控制。因此，在井下建立降尘喷雾控制系统，优化降尘设备布置的同时，通过物联网技术、软件技术等手段开发实现喷雾系统的地面远程监控，实现对粉尘灾害的实时远程动态监测预警和降尘设备的远程自动控制，进一步降低井下粉尘浓度，改善井下作业环境、提高工作面的安全水平，对于保障井下作业人员的身心健康、矿井粉尘灾害的防治和矿井的安全生产具有重要意义。

工业网络1.jpg

一、系统主要功能

监控软件可与煤矿的安全监控系统连接，并作为其子系统运行，可在线监测煤矿井下巷道中的粉尘浓度，并根据预先设定的粉尘浓度值自动开启或关闭喷雾降尘装置，及时降低粉尘浓度，改善工作环境，实现巷道粉尘浓度的远程自动监测监控。在喷雾的过程中，如有人员通过，光电传感器会发出电信号，通过控制喷雾暂停，人员通过后自动恢复喷雾状态，也可以根据需要设定任意时间段定时喷雾降尘。主要内容如下：

(1) 粉尘动态监测预警联动技术

开发粉尘动态监测预警系统，实现对监控区域粉尘浓度的实时动态监测，设置粉尘浓度临界值，在监测值达到或超过临界值时，报警器报警，与大巷喷雾装置、皮带机巷道降尘喷雾装置，采、掘工作面喷雾降尘装置实现联动。

(2) 喷雾远程自动控制系统

通过远程监控软件，可以对各喷雾监测点安装的现场设备，进行启动、停止等远程控制，也可以根据需要设定任意时间段定时喷雾降尘。

(3) 指挥调度分级管理技术

喷雾装置工作状态通过网络，传送到各级监控终端，使各部门可随时了解井下喷雾系统运行状况，同时用户可根据自身权限进行灵活的级别管理，实现指挥权、监视权和控制权的管理配置。

二、总体方案

1、上位机软件

1.1数据通信

本软件采用TCP/IP协议，套接字编程，能够保障数据传输的实时性、可靠性。

1.2数据显示

软件能够对粉尘浓度、温湿度、风速、风向等现场采集的环境参数，以及设备开启状态、工作位置等设备参数进行界面显示。显示方式包括文本框和曲线两种形式，其中所有参数均可由文本框，同时用户可以根据需要选择需要曲线显示的参数。

1.3远程控制及参数配置

控制模块主要包含喷雾开启功能与关停功能，可以通过监控软件界面进行手工操作，也可以在自动模式下，实现喷雾设备的自动启停。通过参数配置功能，可以对喷雾开始时间、延迟时间、关停时间等参数进行配置。

1.4数据存储、查询、回放

通过数据库实现环境参数、设备参数的监控数据的实时存储。可通过数据查询窗口，对已保存的历史数据进行查阅，并可以通过曲线形式进行回放。

1.5分析预警

报警模块包含设备故障预警功能和环境危险预警功能。通过引入设备故障预警模型和环境参数分析模型，对喷雾设备的健康状态和环境参数进行监测，当设备出现故障或环境参数恶化超标时，能够在监控软件端进行文本、声光等形式的提示。通过历史数据分析，有效特征提取方法，发现监测数据的发展趋势，争取能够在故障出现之前，提前做出预警。

1.6底层设备层

数据转换：分站主控箱采用网络通信模块设计，网络通信接口为RJ45转RS485，分站主控箱可以设置喷雾状态的基本参数，并把参数和设备信息转发给上位机软件。预留4路输入和4路输出，两路RS485通信接口。一路用与连接粉尘传感器等通信设备，另一路连接分控箱控制器。

2、喷雾降尘方式

2.1大巷喷雾，具有大巷喷雾人体感应停喷功能。通常情况下，装置处于常喷状态，当有人通过时装置停喷，当人通过后装置继续喷雾降尘（配置主控箱1台、热释光控传感器2台、电动球阀1台）。

2.2定时大巷喷雾，采用微电脑时控开关对喷雾时间进行设定，实现某日期、某时间段的喷雾，并实现人过停喷，人过后继续喷雾之功能（配置主控箱1台、电动球阀1台，热释光控传感器2台）。

2.3、转载点喷雾，皮带输送机上安装的传感器（开停或触控）有信号，进行喷雾降尘，无信号经延时自动关闭（配置主控箱1台、电动球阀1台，开停或触控 1台）

2.4、水电联动，具有水电联动喷雾功能，检测水压可开机信号进行喷雾降尘（配置主控箱1台、电动球阀1台，开停或触控1台，水压传感器）

2.5、防尘防火喷雾，具有防尘和防火两项功能，可以单独使用不影响巷道防尘，当粉尘浓度传感器预警时，根据煤尘源监测区域喷雾降尘，当温度、烟雾预警时，给火灾预警区域喷雾防火降温（配置主控箱1台、电动球阀2台，开停或触控1台，粉尘浓度传感器1台，温度传感器1台，烟雾传感器1台）

2.6、防尘红外喷雾，具备防尘和红外人体感应停喷功能，防尘为设备启动进行防尘，有行人通过停喷，经延时自动开启喷雾。（配置主控箱1台、电动球阀1台，开停或触控1台，热释光控传感器2台）

2.7、采煤机尘源跟踪喷雾系统

当煤机割煤移动过程中，装在煤机上的红外位置传感器可根据移动方向和位置，向控制器发射信号。控制器根据这些信号，计算出水幕的位置，控制相应的电动阀，在采煤机的下风端间隔道数（间隔道数：1-5道）形成数条水幕随采煤机移动，同时打开水幕的条数、喷洒时间(喷雾延时设定d=0s-999s)，根据现场情况可在控制器上或通过集中控制器用红外遥控器设定。从而对采煤机作业产生的大量粉尘进行有效的阻隔和降尘，实现采煤机、架间喷雾联动。

2.8、移架自动喷雾除尘

当移架时，操作液压手柄，装在降架管路中的压力无线发射器检测到降架压力大于10MPa工作，向控制器发射1秒无线触发信号，控制器收到经过编码的信号后，控制移动作业支架下风端间隔道数（间隔道数：1-5）水幕打开，延时喷洒降尘。支架下风端可以同时打开水幕条数、喷洒时间(喷雾延时设定d=0s-999s)，用户可根据现场情况在控制器上或通过集中控制器用红外遥控器设定。实现每台支架移架时联动。

2.9、放顶煤自动喷雾除尘

当放顶煤时，操作液压手柄，装在降架管路中的压力无线发射器检测到放煤压力大于10MPa工作，向控制器发射1秒无线触发信号，控制器收到经过编码的信号后，控制放顶煤作业支架上、下风端水幕打开，延时喷洒降尘。上风端同时打开水幕条数（上道n=1-5）、下风端（下道n=1-5）、喷洒时间(d=0s-999s)，用户可根据现场情况在控制器上或通过集中控制器用红外遥控器设定。实现每台支架放顶煤时联动。

2.10、掘进巷道捕尘

掘进巷道全断面捕尘装置，适用于煤矿井下掘进巷道、回采工作面回风巷道，是可移动式的全断面捕尘金属网。当掘进机工作时；当粉尘传感器到达设定值时，捕尘金属网自动打开；喷头的水流在金属网上形成水膜。粉尘经风流净化水幕的初步过滤后，再经水膜的二次净化。达到很好的降尘效果。