張貴生
(安徽理工大學(xué)深部煤礦采動(dòng)響應(yīng)與災(zāi)害防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 淮南 232001)
煤炭是我國(guó)主要能源之一,近年來(lái),其開(kāi)采量受國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)控影響而出現(xiàn)波動(dòng)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,2019年煤炭消費(fèi)總量依舊占據(jù)能源消費(fèi)總量的57.7%,煤炭將長(zhǎng)期服務(wù)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。近10年來(lái),隨著自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備、智能化管理系統(tǒng)的迅速推廣,煤炭開(kāi)采深度和集中開(kāi)采量大幅增加[2-3],地質(zhì)條件越復(fù)雜、破壞程度越高[4]、煤質(zhì)疏松與干燥度越大、集中開(kāi)采量越大,產(chǎn)塵量也就越高,粉塵防控問(wèn)題就越發(fā)突出。
通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有井下粉塵監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)僅僅是為了監(jiān)測(cè)井下部分區(qū)域當(dāng)前狀態(tài)下的粉塵質(zhì)量濃度[5],且監(jiān)測(cè)方法單一、偏差較大、測(cè)塵點(diǎn)少、智能化程度低,無(wú)法形成粉塵質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)庫(kù);此外,缺少對(duì)井下各測(cè)塵點(diǎn)基礎(chǔ)產(chǎn)塵原因的有效分析與記錄,無(wú)法形成基礎(chǔ)產(chǎn)塵機(jī)理數(shù)據(jù)庫(kù)。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)井下粉塵監(jiān)測(cè)方法和預(yù)警系統(tǒng)開(kāi)展了大量研究,有了諸多學(xué)術(shù)論文和專利,成果頗為豐碩。在井下粉塵監(jiān)測(cè)方面,丁云峰等提出了一種基于光纖光柵和光纖準(zhǔn)直器的新型粉塵質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)技術(shù),并驗(yàn)證了該技術(shù)的可靠性和準(zhǔn)確度[6];菅潔等通過(guò)井下現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與實(shí)驗(yàn)分析,探尋出了粉塵質(zhì)量濃度分布規(guī)律和粉塵粒徑分布規(guī)律[7]。在井下粉塵預(yù)警系統(tǒng)方面,鄭學(xué)召等介紹了煤礦智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[8];鄭林江等開(kāi)發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦粉塵監(jiān)測(cè)云服務(wù)平臺(tái)[9];周子昂等設(shè)計(jì)出了一種便攜式井下多參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)[10]。
文章研究目的在于探索粉塵監(jiān)測(cè)新方法、設(shè)計(jì)井下新型粉塵預(yù)警分站,顯示綜掘工作面、掘進(jìn)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)處、主副井底、主輔運(yùn)巷與各工作面交匯口等煤工集中活動(dòng)區(qū)域空氣中的粉塵質(zhì)量濃度和對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)產(chǎn)塵機(jī)理,采用分層次全方位粉塵質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)新方法,確保井下粉塵數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性;同時(shí),依托井下原有光纖通信系統(tǒng),形成基礎(chǔ)產(chǎn)塵機(jī)理及粉塵質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)庫(kù),并具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、導(dǎo)出、編輯等功能,為粉塵防控提供實(shí)時(shí)、可靠的理論依據(jù);建設(shè)井下新型粉塵智能預(yù)警系統(tǒng),作為地面監(jiān)控室和井下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的中樞紐帶。
文章以井下粉塵濃度監(jiān)測(cè)方法單一、系統(tǒng)性差和不同礦井中無(wú)線基站、通信線路、供電網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測(cè)設(shè)備等井下基建設(shè)施的差異性為研究背景,以粉塵防控及職業(yè)健康保障為根源,采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研法、文獻(xiàn)研究法、定性分析法和實(shí)證研究法,研究井下粉塵監(jiān)測(cè)新方法、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與井下預(yù)警分站,構(gòu)建井下粉塵監(jiān)測(cè)與智能預(yù)警系統(tǒng)。擬采用的技術(shù)路線如圖1所示。
圖1 技術(shù)路線
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,以不同礦井中無(wú)線基站、通信線路、供電網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測(cè)設(shè)備等井下基建設(shè)施的差異性為設(shè)計(jì)基礎(chǔ),按照數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與傳輸?shù)淖詣?dòng)化程度,將粉塵濃度監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)出自動(dòng)監(jiān)測(cè)與無(wú)線傳輸、自動(dòng)監(jiān)測(cè)與有線傳輸、自動(dòng)監(jiān)測(cè)與人工記錄、手動(dòng)監(jiān)測(cè)與人工記錄四層功能結(jié)構(gòu)。
(1)自動(dòng)監(jiān)測(cè)與無(wú)線傳輸
在井下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的測(cè)塵點(diǎn)合理位置安裝以激光散射原理為代表的粉塵傳感器,實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、持續(xù)地監(jiān)測(cè)測(cè)塵點(diǎn)附近空氣中的粉塵質(zhì)量濃度,連接無(wú)線收發(fā)器后就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的無(wú)線傳輸,通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)能量補(bǔ)充與傳輸后,最終匯入井下預(yù)警分站的接收器內(nèi),通過(guò)PC主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示;此外,PC主機(jī)通過(guò)程序控制可實(shí)現(xiàn)粉塵質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)值與設(shè)定值的動(dòng)態(tài)比較,超出閾值時(shí),PC主機(jī)發(fā)出報(bào)警指令,井下預(yù)警分站內(nèi)報(bào)警,同時(shí),信號(hào)原路返回至測(cè)塵點(diǎn)粉塵傳感器,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警。
以Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為例,粉塵傳感器上安裝精簡(jiǎn)功能設(shè)備(RFD)后,可將定位信息通過(guò)全功能設(shè)備(FFD)與Zigbee協(xié)調(diào)器傳輸至預(yù)警分站的接收器內(nèi),實(shí)現(xiàn)粉塵傳感器的定位問(wèn)題,避免信號(hào)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)亂,提高數(shù)據(jù)傳輸與識(shí)別的準(zhǔn)確性。Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2(a)所示。
激光粉塵傳感器測(cè)塵原理為,當(dāng)空氣中粉塵隨風(fēng)流進(jìn)入激光粉塵傳感器內(nèi)待測(cè)區(qū)域后,激光器發(fā)射的激光信號(hào)受阻而向四周散射,探測(cè)組件接收前向散射光信號(hào),該信號(hào)強(qiáng)度和角度與粉塵顆粒的粒徑大小相關(guān),探測(cè)組件將該光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后傳入控制系統(tǒng),并根據(jù)電壓信號(hào)強(qiáng)弱來(lái)判斷粉塵顆粒的粒徑大小。在待測(cè)區(qū)的特殊結(jié)構(gòu)內(nèi),粉塵顆粒幾乎是順序性單個(gè)入內(nèi),可以保證每個(gè)粉塵顆粒所散射出來(lái)的光信號(hào)皆被轉(zhuǎn)換、識(shí)別、處理。根據(jù)激光散射原理,運(yùn)用Lambert-Beer law反演得到顆粒物濃度C:
其中,θ為前向散射角;I(θ)為前向散射角為θ時(shí)的散射光強(qiáng)度;I0為激光粉塵傳感器內(nèi)激光器光強(qiáng);λ為入射光波長(zhǎng);m為入射光折射率;ρ為粉塵顆粒密度;C為粉塵顆粒質(zhì)量濃度;N為單位體積內(nèi)粉塵顆粒個(gè)數(shù)。
(2)自動(dòng)監(jiān)測(cè)與有線傳輸
在井下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域之外的測(cè)塵點(diǎn)合理位置安裝粉塵傳感器,可以實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、持續(xù)地監(jiān)測(cè)測(cè)塵點(diǎn)附近空氣中的粉塵質(zhì)量濃度,同一線路不同測(cè)塵點(diǎn)需要用交換機(jī)將不同粉塵質(zhì)量濃度的電信號(hào)匯聚起來(lái),再通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器,將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào),依托井下原有通信光纜,將光信號(hào)傳遞至井下預(yù)警分站,再經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換器的信號(hào)轉(zhuǎn)換與交換機(jī)的信號(hào)分離作用,最終由PC主機(jī)識(shí)別、存儲(chǔ)、顯示;此外,PC主機(jī)內(nèi)亦設(shè)置有監(jiān)測(cè)值與設(shè)定值動(dòng)態(tài)比較程序,超出閾值時(shí),亦具有井下預(yù)警分站與測(cè)塵點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)雙向報(bào)警功能。光纖通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2(b)所示。
圖2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
(3)自動(dòng)監(jiān)測(cè)與人工記錄
在綜掘面液壓支架間、掘進(jìn)機(jī)司機(jī)處等空間內(nèi),存在粉塵濃度較大、人員停留時(shí)間短且無(wú)法安裝傳感器的場(chǎng)合,需在測(cè)塵點(diǎn)合理位置安裝以直讀式測(cè)塵儀為代表的便攜式粉塵監(jiān)測(cè)設(shè)備。直讀式測(cè)塵儀吸塵速度快并可自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),但需人工記錄和報(bào)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并在井下預(yù)警分站內(nèi)通過(guò)PC主機(jī)人機(jī)界面錄入系統(tǒng);此外,直讀式測(cè)塵儀可以輔助濾膜法作為數(shù)據(jù)對(duì)比、檢驗(yàn)巡查時(shí)的測(cè)量?jī)x器。
(4)手動(dòng)監(jiān)測(cè)與人工記錄
在井下無(wú)通信線纜且無(wú)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域內(nèi)測(cè)塵,盡量使用以粉塵采樣器為代表的濾膜法測(cè)塵,即在井下固定測(cè)塵點(diǎn)定時(shí)定量地吸取空氣中的粉塵樣本(包括總塵和呼塵兩種),帶回實(shí)驗(yàn)室,經(jīng)恒溫烘干箱烘干后,用電子天平稱重,再通過(guò)公式(2)計(jì)算出總塵濃度或呼塵濃度:
式中,T為總塵濃度或呼塵濃度;f0為采樣前濾膜的質(zhì)量;f1為采樣后濾膜的質(zhì)量;h為采樣時(shí)間;Q為采樣流量。
使用濾膜法測(cè)量井下粉塵質(zhì)量濃度,需手動(dòng)測(cè)塵且操作煩瑣,需人工記錄且時(shí)效性差,但準(zhǔn)確度較高,可以作為數(shù)據(jù)對(duì)比、檢驗(yàn)巡查時(shí)的測(cè)量方法;此外,將實(shí)驗(yàn)桌臺(tái)放置在井下預(yù)警分站,恒溫烘干箱和電子天平皆設(shè)置礦用標(biāo)準(zhǔn),可以縮減粉塵樣本的運(yùn)輸距離,有效防止樣本中粉塵飄散或抖落,大幅提高計(jì)算精度和效率。
分層次全方位粉塵質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)新方法的結(jié)構(gòu)層次分類如表1所示。
表1 結(jié)構(gòu)層次分類
采用此四層結(jié)構(gòu)測(cè)得的粉塵濃度數(shù)據(jù),最終匯聚在井下預(yù)警分站的PC主機(jī)內(nèi),形成粉塵質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)庫(kù),可隨時(shí)查看、編輯、下載。
以綜掘工作面、掘進(jìn)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)處、主副井底、主輔運(yùn)巷與各工作面交匯口等煤工集中活動(dòng)和車輛運(yùn)輸區(qū)域?yàn)槔瑥漠a(chǎn)塵塵源、傳播路徑、影響人群三個(gè)環(huán)節(jié)分析基礎(chǔ)產(chǎn)塵機(jī)理。
(1)綜掘工作面、掘進(jìn)頭的產(chǎn)塵塵源主要包括掘進(jìn)機(jī)破煤、出煤、鉆眼、液壓支架移架、煤巖冒落與片幫、清煤、地面揚(yáng)塵等,根據(jù)煤巖地質(zhì)構(gòu)造、理化性質(zhì)及煤質(zhì)特點(diǎn)等因素的不同,可分析出該綜掘工作面、掘進(jìn)頭內(nèi)每種產(chǎn)塵塵源的基礎(chǔ)產(chǎn)塵原因;傳播路徑主要是通風(fēng)風(fēng)流、運(yùn)輸機(jī)攜帶;影響人群以掘進(jìn)隊(duì)煤工、掘進(jìn)機(jī)司機(jī)為主,粉塵隨風(fēng)流逸散后,影響井下全部工作人員及運(yùn)輸車輛。
(2)轉(zhuǎn)載機(jī)處的產(chǎn)塵塵源主要包括轉(zhuǎn)載落煤揚(yáng)塵、運(yùn)輸風(fēng)流卷煤、機(jī)械振動(dòng)揚(yáng)塵等,根據(jù)轉(zhuǎn)載機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)特性及煤質(zhì)特點(diǎn)可以分析出每種產(chǎn)塵塵源的基礎(chǔ)產(chǎn)塵原因;傳播路徑主要是通風(fēng)風(fēng)流、運(yùn)輸機(jī)攜帶;影響人群以轉(zhuǎn)載機(jī)看護(hù)人員為主,粉塵隨風(fēng)流逸散后,主要影響主輔運(yùn)巷內(nèi)工作人員及運(yùn)輸車輛。
(3)主副井底、主輔運(yùn)巷與各工作面交匯口的主要產(chǎn)塵塵源為地面揚(yáng)塵,通過(guò)在某礦井下主運(yùn)巷到某工作面膠運(yùn)順槽連接口位置的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)可知,該位置三個(gè)測(cè)塵點(diǎn)求取的平均粉塵質(zhì)量濃度為3.30mg·m-3,當(dāng)防爆皮卡、雙排人車、防爆人車、防爆指揮車、雙頭膠輪車等不同車輛通過(guò)時(shí),粉塵質(zhì)量濃度瞬間增大至6.6~9.2mg·m-3,然后逐漸回落,由此可見(jiàn),地面揚(yáng)塵為風(fēng)流攜帶粉塵濃度的兩到三倍,且車身重量越大,地面揚(yáng)塵就越大,車速越慢,回落時(shí)間就越長(zhǎng);傳播路徑主要是通風(fēng)風(fēng)流攜帶;影響人群為現(xiàn)場(chǎng)人員。
對(duì)每個(gè)測(cè)塵點(diǎn)內(nèi)各產(chǎn)塵方式的基礎(chǔ)產(chǎn)塵原因分析、歸納、總結(jié)后,將其錄入PC主機(jī)內(nèi),與對(duì)應(yīng)測(cè)塵點(diǎn)的粉塵質(zhì)量濃度一起形成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),可隨時(shí)編輯、調(diào)用、查看。
本數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用SQL Server 2008 R2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)管理能力,井下預(yù)警分站PC主機(jī)界面采用Dreamweaver CS3開(kāi)發(fā)工具,界面包括基礎(chǔ)信息和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)兩個(gè)區(qū)域。數(shù)據(jù)庫(kù)主系統(tǒng)流程如圖3所示。
圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)主系統(tǒng)流程
基礎(chǔ)信息界面負(fù)責(zé)顯示開(kāi)關(guān)、時(shí)間、日期、礦井基本信息、用戶登錄信息、報(bào)警指示燈、歷史報(bào)警信息等礦井基礎(chǔ)信息及輔助資料。
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)界面包括數(shù)據(jù)查詢、編輯、導(dǎo)出、繪圖、當(dāng)前數(shù)據(jù)、各測(cè)塵點(diǎn)等按鈕和欄目。其中,數(shù)據(jù)查詢、編輯、導(dǎo)出、繪圖、各測(cè)塵點(diǎn)按鈕皆設(shè)置為超鏈接形式,點(diǎn)擊數(shù)據(jù)查詢按鈕,可從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出所有測(cè)塵點(diǎn)的粉塵質(zhì)量濃度信息和對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)產(chǎn)塵原因;點(diǎn)擊編輯按鈕,可對(duì)所有測(cè)塵點(diǎn)數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)產(chǎn)塵原因進(jìn)行在線編輯,并可對(duì)各測(cè)塵點(diǎn)的名稱進(jìn)行編輯,例如綜掘工作面、掘進(jìn)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)處、主井底、副井底、主運(yùn)巷、輔運(yùn)巷等,亦可用數(shù)字表示,如15208(1為主巷道南側(cè)編號(hào),煤質(zhì)為5-2煤,第8個(gè)工作面);點(diǎn)擊導(dǎo)出按鈕,可將所有測(cè)塵點(diǎn)數(shù)據(jù)以表格形式從數(shù)據(jù)庫(kù)中下載導(dǎo)出;點(diǎn)擊繪圖按鈕,可將每個(gè)測(cè)塵點(diǎn)的粉塵質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)以動(dòng)態(tài)折線圖形式顯示,亦可分項(xiàng)下載導(dǎo)出;點(diǎn)擊當(dāng)前數(shù)據(jù)按鈕,各測(cè)塵點(diǎn)處設(shè)置的顯示屏幕就會(huì)顯示當(dāng)前粉塵濃度數(shù)據(jù);點(diǎn)擊各測(cè)塵點(diǎn)按鈕,可顯示出對(duì)應(yīng)測(cè)塵點(diǎn)的基礎(chǔ)產(chǎn)塵原因和動(dòng)態(tài)粉塵濃度數(shù)據(jù),亦可下載導(dǎo)出。
為避免通信線路改造,文章依托井下原有基站,通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方式,創(chuàng)建粉塵智能預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以DSP28335芯片為主控制器,外接報(bào)警系統(tǒng)、供電模塊等電路結(jié)構(gòu),負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)整合、指令調(diào)配、驅(qū)動(dòng)報(bào)警、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?,是下屬子系統(tǒng)的調(diào)度核心、地面監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸紐帶。
智能預(yù)警系統(tǒng)下設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)和PC主機(jī)兩個(gè)子系統(tǒng),為方便數(shù)字通信及電壓匹配,提高數(shù)字處理及通信效率,兩個(gè)子系統(tǒng)控制器皆采用DSP28335芯片。其中,數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)控制器負(fù)責(zé)發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信息,接收各傳感器的監(jiān)測(cè)信號(hào)和人工錄入數(shù)據(jù),識(shí)別、存儲(chǔ)后形成獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù),供系統(tǒng)主控制器隨時(shí)調(diào)配使用;PC主機(jī)子系統(tǒng)控制器負(fù)責(zé)界面顯示、人機(jī)操作等功能,是系統(tǒng)主控制器的附屬部件。智能預(yù)警系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖4 智能預(yù)警系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)
(1)主系統(tǒng):上承地面監(jiān)控室數(shù)據(jù)傳輸,下接兩個(gè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞、信息匯總。
DSP28335主控制器與兩分控制芯片之間雙向通信,數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)所形成的基礎(chǔ)產(chǎn)塵機(jī)理與粉塵質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)庫(kù)每隔一小時(shí)自動(dòng)打包,發(fā)送給DSP28335主控制器,最終輸送至地面監(jiān)控室;當(dāng)某測(cè)塵點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出設(shè)定值時(shí),DSP28335主控制器自動(dòng)發(fā)出報(bào)警指令,觸發(fā)井下預(yù)警分站內(nèi)報(bào)警器自動(dòng)聲光報(bào)警,與此同時(shí),將報(bào)警指令傳遞至數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)的DSP28335控制芯片,依次傳遞至該測(cè)塵點(diǎn)附近的現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警器,自動(dòng)聲光報(bào)警,從而實(shí)現(xiàn)雙向報(bào)警功能;供電模塊采用交直流變換的反激式開(kāi)關(guān)電源,井下原有供電系統(tǒng)經(jīng)供電模塊轉(zhuǎn)換后變?yōu)镈C3.3V,分別為DSP28335主控制器與兩分控制芯片供電。
(2)數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng):包括有線傳輸和無(wú)線傳輸兩種數(shù)據(jù)傳輸路徑。
有線傳輸路徑以井下有線通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),將粉塵傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以光信號(hào)形式傳送至井下預(yù)警分站,再通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器和交換機(jī)將光信號(hào)解碼并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),由于此時(shí)的電信號(hào)平滑度較低,信號(hào)質(zhì)量差,需用低通濾波器將其平滑形成連續(xù)的模擬信號(hào),再經(jīng)過(guò)DSP28335控制芯片內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模塊,將電信號(hào)無(wú)失真地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),從而使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)地傳遞至DSP28335控制芯片,進(jìn)行信號(hào)識(shí)別、處理后填充數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存。
無(wú)線傳輸路徑以井下無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),將粉塵傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以電磁波形式無(wú)線傳輸至井下預(yù)警分站,再通過(guò)無(wú)線收發(fā)器將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào),此時(shí)的電信號(hào)質(zhì)量差、平滑度低,需用低通濾波器將其平滑形成連續(xù)的模擬信號(hào),再經(jīng)過(guò)DSP28335控制芯片內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模塊,將電信號(hào)無(wú)失真地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),從而使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)地傳遞至DSP28335控制芯片,進(jìn)行信號(hào)識(shí)別、處理后填充數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存。
(3)PC主機(jī)子系統(tǒng)。
粉塵采樣器、直讀式測(cè)塵儀、基礎(chǔ)產(chǎn)塵機(jī)理等依靠人工傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需通過(guò)PC主機(jī)子系統(tǒng)的人機(jī)界面錄入DSP28335控制芯片內(nèi),實(shí)時(shí)通過(guò)主系統(tǒng)DSP28335主控制器傳遞到數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)DSP28335控制芯片內(nèi),與粉塵傳感器采樣數(shù)據(jù)一起形成基礎(chǔ)產(chǎn)塵機(jī)理與粉塵質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)庫(kù);顯示屏主要為PC主機(jī)界面,其內(nèi)各項(xiàng)功能皆是在DSP28335控制芯片的指令控制下完成。
文章通過(guò)實(shí)地調(diào)研,進(jìn)行了井下粉塵監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)探究,根據(jù)井下實(shí)際情況確定了研究思路,設(shè)計(jì)出分層次全方位粉塵質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)新方法,并總結(jié)基礎(chǔ)產(chǎn)塵機(jī)理。在此基礎(chǔ)上,研發(fā)了智能預(yù)警系統(tǒng),相比于傳統(tǒng)預(yù)警系統(tǒng),該系統(tǒng)構(gòu)建了基礎(chǔ)產(chǎn)塵機(jī)理與粉塵質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)庫(kù),結(jié)構(gòu)更加完善,更能為后續(xù)的粉塵防控提供實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)理論。
長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)2021年5期