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］。

1 研究思路

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

2 粉塵質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)新方法

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。

3 測(cè)塵點(diǎn)基礎(chǔ)產(chǎn)塵機(jī)理分析

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。

4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

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。

4.2 井下粉塵智能預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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。

5 總結(jié)

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。