雷達測距技術在煤礦自動化中的應用

摘要：由于煤礦企業的生產存在比較大的風險，因此為了能夠有效地保證煤礦人員的生命安全以及煤礦生產的安全順利進行，很多煤礦企業都引進了高科技設備。文章對基于雷達測距技術的煤倉煤位探測設備進行了分析，希望能夠對我國煤礦自動化水平的提升起到一定的促進作用。

關鍵詞：煤礦自動化；煤礦安全；煤倉煤位；雷達測距；煤礦企業 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD67 文章編號：1009-2374（2015）30-0063-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.033

在我國社會主義市場經濟不斷發展的今天，不管是社會生產也好，還是人們的生活也好，都對煤炭具有越來越大的需求量。我國不僅是一個能源大國，同時也是世界上位屬前列的能源消耗大國，為了能夠順利地開采煤礦，使社會生產和人們生活對煤炭資源的需求得到充分的滿足，就必須要不斷研究和開發煤礦的開采技術。現在我國的煤炭企業的自動化水平變得越來越高，在煤礦生產中引進雷達技術，特別是雷達測距技術，能夠有效地推動煤礦企業生產水平的不斷提升。有鑒于雷達測距技術在煤礦生產中的重要作用，本文介紹了雷達測距技術在煤礦自動化中的具體應用。

1 我國煤礦自動測繪的現狀

多種方法可以進行煤倉煤位的探測，而這些方法都或多或少都存在著一定的不足之處。過去常用的一種方式就是重錘式煤位探測，這種方式具有較大的測量深度、簡單的方法以及較低的成本等各種特點，但是在具體的測量過程中，這種方法要求重錘要接觸煤炭，因此很容易導致落煤掩埋重錘，最終降低了其自動化的程度。現在比較常用的一種非接觸式的探測裝置就是超聲波式煤位探測裝置，采用這種裝置具有較高的測量精度，然而超聲波傳播速度很容易受到風力、氣壓、溫度等各種外力因素的影響，因此其也具有較差的可靠性。激光掃描是煤位探測裝置具有較快的速度以及較廣的測量范圍，而且也沒有對煤倉形狀的特殊要求，然而在面對水霧和粉塵的時候卻具有較差的抗干擾能力，再加上其具有較高的成本，因此很難在煤礦企業中對其進行普及。現在雷達技術發展得越來越快，而其中的雷達測距技術則在煤礦自動化生產中得到廣泛的應用。雷達測距發出的電磁波可以在空氣中以光速進行傳播，由于其具有較大的量程、較強的穿透力、較高的精度等優勢，再加上不會受到水霧以及粉塵等各種外界因素的影響，因此在煤礦自動化中發揮了非常重要的作用。目前雷達測距技術已經在汽車電子、測繪、軍事等很多領域中都受到了人們的普遍歡迎，因此在煤礦自動化中可以對雷達技術所具備的優點進行充分的應用，而采用雷達測距技術就可以使煤礦的自動化生產水平得以顯著提升，最終能夠對煤礦開采技術的發展起到有效的促進作用。總之，雷達測距技術水平在雷達技術不斷發展的今天也得到了較快的發展，而且其在煤礦自動化中也得到廣泛的應用，其有力地推動了煤礦自動化水平的提升。

2 雷達測距的原理

利用天線雷達探頭就可以將極窄的微波脈沖發射出來，這種微波脈沖可以在空氣中以光速進行傳播，如果在與被測介質表面接觸的時候，被測介質就會反射其中的部分能量，而同一天線就會接受這些能量。天線到被測介質表面的距離與發射脈沖與接收脈沖間隔具有正相關的關系，因為電磁波具有已知的傳播速度，所以通過對其時間間隔進行計算，就能夠將其與被測介質的距離算出來。

3 在煤礦自動化中對雷達測距技術的具體應用

3.1 設計雷達測距系統的硬件

在設計雷達系統硬件的時候首先要設計雷達的電源模塊，一般來說，為了能夠使電源充足的轉換效率得到保證，就可以選擇K7805電源模塊作為雷達系統的電源模塊。K7805電源模塊除了能夠使電源固有的轉換效率得以滿足之外，同時還可以使電源的轉換效率得到進一步的提升。在轉換效率方面，K7805電源模塊都能夠達到96%的比例，而且也不需要將任何散熱片添加進去。除此之外，K7805電源模塊還具有非常積極的波紋特性和噪音，而且將TVS管加入到電路中，就能夠對電路進行有效的過電壓保護；其次是設計雷達測距系統的通信模塊。在設計雷達測距系統的通信模塊時可以選擇RS485，然后利用ModbuS通訊協議就能夠實現通信設計。在對RS485進行選用的時候要選擇MAX3802作為接口芯片。為了有效地避免過大的電壓差現象出現在通信線中，因此設計人員一般都會將TVS管加入到電路中，這樣就能夠對電路起到有效的防浪涌保護作用；最后是設計雷達測距系統頻率輸出電路。一般在對雷達測距系統的電路進行設計的時候，設計人員為了能夠保證集控系統和頻率輸出電路之間形成良好的兼容性，一般都會需選擇200～1000Hz作為信號的輸出頻率。同時為了能夠使疾控系統的安全性得以確保，就可以將TVS管加入到頻率輸出電路的輸出端口的位置，從而能夠有效地發揮出集控系統的防浪涌技術水平和防雷技術水平。

3.2 設計雷達測距系統的軟件

目前雷達測距技術在煤礦自動化中得到了廣泛的應用，然而在具體的雷達測距過程中，必須要注意到雷達的探頭可能會被地下的物體擋住，這樣就會導致雷達測距的數據出現不準確的現象。要想使雷達測距數據不準確的問題得以解決，測距人員就需要認真地分析每一個雷達采集值，同時還要在程序上詳細地記錄顯現出來的信息強度，隨后就要排列這些信息強度，一般都會選擇從高到低的方式對其進行排列，然后再繪制其中的回波曲線，最后就能夠將與最大的信息強度點所對應的距離值輸出出來。如果雷達探頭移動的物體所阻擋，這時候選擇這種方法就能夠有效地濾除移動的物體，并且將物體對探頭的干擾排除掉，從而全面地確保測距的準確性。

3.3 設計雷達系統中的上位機

為了能夠準確、直觀明了地顯示煤礦倉庫中的物資信息，就需要設計雷達系統的上位機軟件，并且對上位機軟件進行編寫。雷達的上位機軟件能夠準確而直觀地顯示倉庫中物質的高度，并且還可以設置物資高度的報警值。除此之外，上位機軟件還可以存儲歷史報警值，這樣就能夠便于以后相關的工作人員查詢相關的物資高度記錄以及歷史報警記錄等。

4 結語

現在我國煤礦企業發展得越來越快，因此有力地推動了我國煤礦技術的不斷發展。由于現在煤倉煤位探測方法存在著較多的不足，因此本文對一種基于雷達測距技術的煤倉煤位探測設備設計，利用這種設備能夠使測量的精度得以極大提升，同時還可以將外界的干擾有效地濾除掉。大量的實踐證明，采用這種基于雷達測距技術的煤倉煤位探測設備能夠在具體的使用中獲得預期的效果，值得在煤炭企業的煤倉煤位探測工作中進行推廣和使用。

參考文獻

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作者簡介：王超凡（1990-），男，江蘇宜興人，中煤科工集團常州自動化研究院助理工程師，研究方向：礦用通信監控產品的檢測檢驗。

（責任編輯：秦遜玉）endprint