一種新型自燃發(fā)火監(jiān)控系統(tǒng)的研究.pdf

1、煤炭自燃發(fā)火不僅會(huì)造成煤炭資源與水資源損失，引發(fā)森林火災(zāi)及環(huán)境污染，還會(huì)直接導(dǎo)致人員傷亡的嚴(yán)重后果。煤炭自燃是自然界客觀存在的一種現(xiàn)象，我國(guó)大約有一半以上的礦井存在自燃發(fā)火危險(xiǎn)，究其原因，是煤氧復(fù)合反應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)前，我國(guó)國(guó)內(nèi)預(yù)報(bào)自燃發(fā)火主要采用束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)，但在實(shí)際使用中存在許多缺點(diǎn)：安裝復(fù)雜、管路維護(hù)困難、購(gòu)置和維護(hù)費(fèi)用高、不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控等。國(guó)外則采用以分布式微處理器為核心、全數(shù)字通信為基礎(chǔ)的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，雖然

2、取得了一定成效，但是價(jià)格昂貴，不利于在我國(guó)這種產(chǎn)煤大國(guó)推廣。 隨著嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，傳感器可靠性的提高，利用溫度傳感器、氣體傳感器等多種傳感器，采用智能預(yù)測(cè)算法，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)可燃?xì)怏w進(jìn)行直接采樣分析來(lái)預(yù)測(cè)燃燒狀況，已成為當(dāng)今可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)報(bào)警的主要技術(shù)手段。 本文詳細(xì)研究了煤炭自燃預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)兩種技術(shù)，綜合采用測(cè)溫法和氣體分析法，同時(shí)利用美國(guó)德州儀器公司(Texas Instruments)最新推出的具有高模擬和數(shù)字集

3、成度以及高強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力的MSC1211，開發(fā)了一套高精度、低功耗的煤礦自燃發(fā)火監(jiān)控系統(tǒng)。它是集國(guó)內(nèi)外煤礦監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)并針對(duì)我國(guó)煤礦現(xiàn)狀而開發(fā)的一套軟、硬件結(jié)合，應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)井下環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)功能齊全、可靠性、實(shí)時(shí)性都比較高。本系統(tǒng)主要特點(diǎn)也是本文的創(chuàng)新點(diǎn)有如下幾個(gè)方面： (1)高集成數(shù)字/模擬混合信號(hào)的芯片MSC1211。內(nèi)部集成了大量的模擬和數(shù)字外圍設(shè)備，24位分辨率的∑-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，8

4、通道多路開關(guān)，4通道16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，DAC偏移/增益校準(zhǔn)等，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。 (2)建立了基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤炭氧化速度預(yù)測(cè)模型，采用了一種基于黃金分割原理計(jì)算隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的尋優(yōu)算法，結(jié)合MATLAB強(qiáng)大的運(yùn)算功能，大大提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。將煤炭自燃監(jiān)測(cè)和煤炭氧化速度預(yù)測(cè)相結(jié)合，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。 (3)上位機(jī)軟件采用MATLAB和Visual C++6.0(以下簡(jiǎn)稱VC)混合編制。由于VC采用面

5、向?qū)ο蠹夹g(shù)，提供良好的人機(jī)界面，執(zhí)行速度快；MATLAB具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，在圖形顯示和處理方面實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單靈活。本系統(tǒng)將二者有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)，將下位機(jī)采集的實(shí)時(shí)信號(hào)通過(guò)串口傳給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下安全狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 本系統(tǒng)是一種新型的自燃發(fā)火監(jiān)控系統(tǒng)。儀器為防爆型儀器，可在井下直接使用，連續(xù)、實(shí)時(shí)地對(duì)采煤工作面的參數(shù)進(jìn)行分析監(jiān)測(cè)，并可自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警和驅(qū)動(dòng)供水管路進(jìn)行高壓噴水降溫處理，既可單獨(dú)使用，也能直