[00123677]智能化顶板实时在线监测系统开发研制

良好的支护是保证煤矿安全生产的重要条件。随着锚杆支护技术的日益推广，对巷道锚杆支护效果进行监测的要求也日益提高。已有的巷道顶板离层监测手段中，机械式顶板离层仪需人工读数，精度不高，机电一体化式存在着传感器量程小，传输速率低，非连续性监测数据等不足，针对上述问题，晋煤集团提出顶板离层实时在线监测系统开发研制项目。该项目列入山西省科技攻关计划，项目编号：041144。　　该项目应用工业控制网络通信技术、单片机与传感器技术，通过对顶板离层位移传感器、现场总线CAN协议、防爆电源、煤矿监测系统组网的研究，开发了适用于煤矿井下环境的顶板离层实时在线监测系统，主要有基于现场总线CAN的顶板离层位移传感器、信号中继器、通信接口、隔爆兼本安型电源等设备。主要功能包括：顶板离层数据采集、处理与就地显示；地面实时在线监测；数据记录、存贮、查询、报表打印；地面主机屏幕图形显示与报警；系统维护等。经国家检测中心检验，符合国家有关煤矿监测监控系统防爆和性能标准的要求。　　主要技术性能指标：①系统：传输速率5K～14.4Kbps；最大传输距离20km；传输误码率≤10^(-6)；环境温度0～+40℃；②传感器：测量量程0～300mm；测量误差0～100mm时≤1mm，100～200mm时≤2mm，200～300mm时≤3mm；③电源：供电电压AC127V，三路本安输出额定电压12V/12V/5V，额定电流780mA/780mA/350mA。　　系统的先进性与创新性：1)首次将CAN总线应用于煤矿顶板离层实时在线监测系统，具有通信速率快，通信距离长，组网灵活，便于扩充，带载能力强，节点可动态删除添加，安装、调试、维护简便，工作可靠等特点。2)顶板离层量数据既可通过单一CAN总线通信网络传输，也可并入煤矿以太网实现信号并网传输，拓展了CAN总线监测系统在煤矿的应用范围。3)首次研制的基于CAN总线的位移传感器体积小，量程大，精度高，传输速率快，断电时仍可跟踪顶板位移变化，复电后显示最新数据。4)研制的隔爆兼本安型电源容量较大，带载能力强，可靠性高。系统经过在山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司凤凰山矿和古书院矿进行的工业试验，取得了良好的效果。　　随着煤矿开采技术的持续发展和锚杆支护技术的日益成熟，为满足生产、通风与安全的要求，煤矿井下大断面巷道和采用锚杆支护的巷道不断增多，对巷道支护效果进行监测的要求增强。本系统可应用于煤矿井下切眼、煤巷和锚杆支护巷道、工作面等处的顶板离层实时在线监测，满足了煤矿安全生产对顶板离层数据的实时与精确的要求，实现了顶板事故的及时预警，对提高煤矿顶板监测与管理水平，促进煤矿安全生产；实现巷道锚杆支护的动态设计，降低支护成本，提高煤矿生产的经济效益，具有积极意义。较原有的监测方法，系统具有数据精度高，连续采集，能实时反映巷道顶板离层状况，组网灵活，安装、维护简便，性能可靠的优点。使用该系统，可解决煤矿目前顶板离层数据精度低、实时性差、滞后严重不利于安全生产的问题，可降低矿压监测人员的工作量与劳动强度，为巷道的支护质量监测与顶板管理提供了实时可靠的数据和决策依据。随着锚杆支护技术在国内大中型矿井的大规模应用，本系统具有良好的推广应用前景。