煤礦主要設備系統溫度與壓力檢測技術的研究

摘要：機械設備是企業資產的重要部分，是企業能夠正常運行和發展的基礎物資保證。同時也是對社會發展水平和物資文化程度進行衡量的一個重要標準，設備對國家綜合能力的提高有著重要的作用，對于煤礦設備來說，對設備的維護是保證設備安全運行的保障。筆者針對煤礦的主要設備，面向煤礦主要設備的檢測系統，主要研究煤礦設備關鍵部件的溫度檢測與液壓系統的壓力檢測問題，構建了與煤礦設備維護關聯緊密的設備溫度與壓力監測系統。通過對設備溫度與液壓系統的壓力監測，為維護系統提供數據支撐。

關鍵詞：煤礦 主要設備 系統溫度 壓力檢測技術

煤礦的硬件設備主要采用的是STM32系列單片機，利用嵌入式系統，采用DS18B20作為測溫元件，選用KJ24壓阻式壓力傳感器作為測壓元件，設計開發一個設備溫度與壓力監測系統，實現了監測的數字化，保證了監測精度。軟件部分借助于JAVA語言與Mysql數據庫管理技術來解決溫度與壓力的在線、實時監測問題，為煤礦設備維護系統提供維護策略的數據支持。從而來保證煤礦工作的正常安全運行。

1.煤礦主要設備系統概述

煤礦監控系統是為了煤礦安全和正常生產而進行的各種有關參數或狀態的集中監測，并對有關環節加以控制，是保護采掘、運輸、通風、排水等主要生產環節安全運行的重要設施。該系統包括礦井環境安全監測和礦井生產（及設備 工況等）監控，礦井環境安全監測用于監測影響生產安全和礦工人身安全的井下環境因素，礦井生產監控系統用來監控煤炭生產主要設備的工況。監控系統一般由傳感器、數 據采集站、控制站、信號傳輸系統和地面中心站組成。

2.煤礦主要設備的溫度檢測技術

目前在煤礦的溫度檢測方法中比較常用的有五種，常用DS18B20的多點溫度測量技術、數字溫度測量技術、虛擬溫度測量技術、基于鉑電阻的溫度高精度測量技術、智能溫度測量技術，本文就從DS18B20作為測溫元件進行探討和研究。

煤礦井下面的環境比較的復制，為了保證煤礦生產的安全，要對煤礦井下面的溫度在內的各種環境參數指標進行可靠的檢測，要想達到這個目的，就必須對檢測系統的抗干擾能力和可靠性必須較強。煤礦井傳統的溫度測量系統由于受到自身傳感器的限制，外圍的配套電路和連線較為復雜，且傳統的溫度測量系統由于其模數轉換電路放在傳感器以外，這樣就給溫度測量傳統的傳感器應用于煤礦井下溫度測量場合。

DALLAS公司生產的單總線溫度傳感器由于不需要給傳感器提供電源線，并且可以直接的將被測溫度轉化為數字量供微機理，比較適合在比較復雜的井下煤礦現場環境下，和從的溫度測量系統相比，其適應性和抗干擾能力更強，發展前景也是廣闊的。

系統主要由STC89LE52單片機和單總線數字溫度傳感器DS18B20組成，并由DS18B20進行井內溫度信號的采集，還同時完成A/D的轉換過程，通過單總線輸出數字信號送入到TC89LE52進行處理。經過這些過程后這個溫度檢測系統就完成了數據的采集、處理、顯示好報警等功能的設定。DS18B20的供電方式是由外部電源進行供電的。礦井溫度測量系統硬件連接圖如下：

采用DS18B20作為礦井檢測系統的溫度傳感器，不僅僅在內部就能夠完成A/D的轉換，而且還能夠直接通過供單片機對輸出的數量進行處理，在抗干擾能力和可靠性上有了更近一步的提升，有利于在煤礦井復雜的地下環境中完成布線的工作。

3.煤礦主要設備的壓力監測技術

煤礦壓力檢測就是領用壓力儀表對煤礦的回采工作面及巷道的圍巖應力分布、威嚴的變形、位移等一系列的煤礦壓力顯現現象，并常用合理的數學方法對這些壓力顯現現象進行檢測，對檢測的信息進行分析，并總結出回采工作面及巷道壓力顯現的規律。目前在煤礦壓力檢測中比較常用的是KJ24煤礦壓力檢測系統，該系統是用于壓力動態監測的無線系統，系統將計算機監測技術、數據通信技術和傳感器技術融合為一體，實現了復雜環境條件下對煤礦壓力的自動監測和分析，工作面上設備之間采用無線傳輸方式，避免了在線系統在后期維護方面帶來的諸多不便。主要對實現對煤礦綜采工作面支架和超前支護工作阻力 、掘進和回采巷道頂板里層位移和速度、圍巖或煤體內部應力變化 、錨網巷道錨桿或錨索的載荷應力等進行監控，該設備當前已經實現了

3.1.井上計算機動態顯示監測參數及報警；

3.2.井下現場顯示數據及報警；

3.3.監測數據自動記錄存儲；

3.4.連續監測曲線顯示及分析；

3.5.歷史數據查詢及報表輸出；

3.6.綜合分析及頂板安全評估分析；

3.7.客戶端模式在線動態監測；

3.8.數據庫數據信息共享；

3.9.監測日報網上報表；

3.10.監測點空間數據GIS模擬圖形顯示。

在對煤礦進行壓力監控的過程中采用的了本安型數字壓力機、圍巖移動傳感器、本安型錨桿（索）應力傳感器等設備，這些設備具有具有光控數顯、數據無線發送、支架號顯示等功能，體積小、精度高、功耗低、操作方便，具有較高的可靠性和安全性，可在長期井下使用，無需維護等特點，是煤礦壓力監控最理想的設備。

4.總結 ：

研究表明，面向煤礦設備維護的溫度與壓力監測系統具有數據采集、數字濾波、溫度補償處理、串口通信等功能；具有較高的檢測精度與運行穩定性，能夠滿足煤礦設備檢測需求。通過對設備溫度與液壓系統的壓力監測，為維護系統提供數據支撐，從而為礦井下復雜的專業環境提供一個有力的保障。

參考文獻：

[1]劉春雅，程旭，基于DS18B20的煤井多點溫度測量傳統，研究工業儀表與自動化裝置，2009

[2]王新輝，一種數字化溫度測量方法，{J}，傳感器技術，2005

[3]泰安，KJ24煤礦壓力檢測系統，2007