采煤工作面自動噴霧滅塵控制系統的設計

任明剛

摘要：既要提高礦井下采煤工作面環境，又要使工作區域保持良好的安全性能，現在行業內逐漸開始使用采煤工作面自動噴霧滅塵控制系統。該控制系統主要是通過在采煤機上安置紅外發射器以及紅外接受傳感器，實現對采煤機定位，然后根據所獲得的定位信息，可以控制安裝在支架上的本安電磁閥進行自動噴霧，從而消除處于采煤機切割頭下方的粉塵污染，對采煤工作面進行自動滅塵工作。根據已經使用該工作面自動噴霧滅塵控制系統的實際情況進行數據考察表明，該系統已經能夠有效的改善綜采工作面架間自動噴霧相關的技術不足，實現了對采煤作業時產生的高濃度、大范圍的粉塵進行自動化的除塵和阻隔處理功能，從而降低了工作面的粉塵污染濃度。

關鍵詞：采煤工作面;噴霧滅塵;自動控制系統;紅外傳感功能;粉塵污染

在礦井下機采工作面的生產作業的過程中，會有大量的粉塵出現，不僅使工作環境受到了嚴重的污染，也會影響工人的視線，降低工作效率，危害職工的身體健康。而且，細微的粉塵也會影響到設備的運行，降低系機械設備的使用壽命;當粉塵超過一定濃度的時候，甚至還會引起礦下瓦斯爆炸，帶來極大的安全隱患。隨著我國社會各界對于煤礦的需求量增加，采煤機械化程度也不斷的在提高，生產能力雖然為大大增加，但是隨著而來的粉塵問題也越發嚴重起來，給粉塵治理工作帶來了巨大的挑戰。

一、采煤工作面自動噴霧滅塵控制系統硬件設計

（一）硬件結構設計

采煤工作面自動噴霧滅塵控制系統主要的結構內容包含：主機本安控制分機;紅外傳感器;本安電磁閥;噴頭;通信電源電纜和水管路等主要部件。該系統主要采用的是PS485主從事通信網絡，啟動采煤機的時候，采煤工作面內的采煤機搭載紅外發射器將會沿著軌道進行運行，主機會逐個查詢分機的紅外接收傳感器是否能夠接受到，紅外信號如果能夠接受到良好的信號信息，主機會根據接收到的信息進行處理，并發出指令，從而控制分機的本安電磁閥進行工作。

（二）電路結構設計

采煤工作面自動噴霧滅成控制系統內的系統主機沒有分析內的紅外接收傳感器以及本安電磁閥的控制電路，其他的組成部分與分機電路結構是一樣的。分機電路結構主要包括地址輸入功能設置、紅外輸入繼電器、本安電磁閥、電源模塊、隔離通訊接口等幾項功能結構。地址輸入和功能設置主要應用的是撥碼開關功能;紅外輸入主要利用的是紅外檢測傳感器功能;系統微控制器采用的是外國某品牌公司生產的單片機;隔離通信接口采用的是隔離電源，以接口芯片進行供電。系統中各功能協同工作從而完成了主機與分機之間的信息溝通聯系，實現控制功能。穩定的電源對于該系統而言十分重要，因此供電系統電源使用AC127V，系統工作電壓為DC12V，控制電路的工作電壓為DC5V。利用兩級變壓的電源模塊，使系統維持在穩定的工作電壓之內。另外，本安電磁閥作為該系統的執行器，在收到本安電磁閥的指示后發出指令，通過控制電路控制開關的開啟或關閉，并聯通本安電磁閥所在的電路回路，實行系統的正常工作。

二、采煤工作面自動噴霧滅塵控制系統軟件設計

（一）通信的規則設計

將采煤工作面自動噴霧滅塵控制系統軟件內的時鐘設置為7.4MHz，波特率每秒為9600bit，以9 個數據位和1 個停止位，實現硬件多機通信模式;上行或者是下行數據包設計使用CRC8校驗方式;數據接收方式主要采用中斷查詢。如果主機向紅外接收傳感器發送數據信息，紅外接收傳感器在收到數據信息后必須對主機進行信息回復;如果紅外接收傳感器收到的數據信息有錯誤或已過期，需要進行丟棄處理。系統設計要求紅外接收傳感器之間不能主動通信，需要經過主機交流才能實現數據通信功能。一般情況下，為了便于控制和通信順暢，無效地址設置為0，主機地址為1，

紅外接收傳感器地址為2、3、4等依次類推，廣播地址設置為常用的255。數據信息每幀為3B，主要是指地址、數據和CRC8校驗信息各有1B。數據幀的通信傳輸格式為異步式，在主機和從機之間傳遞，每各數據幀都是11位的數據流標準。

（二）軟件的流程設計

采煤工作面自動噴霧滅塵控制系統的軟件主要包括開始裝置、加電自檢裝置系統復位裝置、讀取地址裝置、查詢紅外接收傳感器信號裝置、處理信號裝置、發出指令裝置等。

總體而言，基礎設置裝置主要采用的是中央處理器，對主機的端口進行控制設置，從而實現一定的工作功能，并為數據的傳輸和接送、指令的發出設置管腳，對串口初始化。系統中的接收程序會記錄奇偶校驗錯誤或者是幀錯誤，接收中斷時會同時進行計時，當接收完一幀的數據信息后，會判斷地址是否被尋址。控制處理功能程序會對接收的信號進行接受處理，同時根據所接收到的信號進行指令控制，對繼電器進行開關開啟或關閉。

（三）采煤工作面自動噴霧滅塵控制系統的抗干擾措施

由于在礦井下進行工作所處于的工作環境極其特殊，采煤工作面自動噴霧滅塵控制系統時常會受到一些意外因素干擾，而導致了通信信息傳輸不暢。所以，需要采取一些有效的抗干擾措施來保證采煤工作面自動噴霧滅塵控制系統的穩定性：通信接口的電路要采用隔離電源來進行供電。通信端口應該加入高速光電耦合器來隔離通信與控制電路，而且為了避免通信線路受到干擾，在選擇使用傳輸電纜時，必須要采用帶屏蔽的雙絞線信號傳輸電纜，外層需要用金屬網包裹，內層則需要用鋁箔包裹，從而能夠盡可能的確保通信系統不會受到外來信號的干擾和阻礙。安裝的過程要分段進行，將屏蔽層和裝置外殼深埋在大地之內。

三、結束語

本文詳細介紹了采煤工作面自動噴霧滅塵控制系統具體的設計內容以及設計要領，并且經過實踐考證，該系統能夠完整的實現功能，彌補了綜采工作面支架間自動噴霧技術的不足，也能取代原有的手動開關水閥進行除塵的模式。系統能夠自動的實時檢測采煤機的位置，在采煤機風流下方自動開啟噴霧滅塵功能，對采煤作業所產生的高濃度粉塵實現自動化的、多途徑的除塵目的。

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