采煤工作面自动喷雾灭尘控制系统的设计

任明刚

摘要：既要提高矿井下采煤工作面环境，又要使工作区域保持良好的安全性能，现在行业内逐渐开始使用采煤工作面自动喷雾灭尘控制系统。该控制系统主要是通过在采煤机上安置红外发射器以及红外接受传感器，实现对采煤机定位，然后根据所获得的定位信息，可以控制安装在支架上的本安电磁阀进行自动喷雾，从而消除处于采煤机切割头下方的粉尘污染，对采煤工作面进行自动灭尘工作。根据已经使用该工作面自动喷雾灭尘控制系统的实际情况进行数据考察表明，该系统已经能够有效的改善综采工作面架间自动喷雾相关的技术不足，实现了对采煤作业时产生的高浓度、大范围的粉尘进行自动化的除尘和阻隔处理功能，从而降低了工作面的粉尘污染浓度。

关键词：采煤工作面;喷雾灭尘;自动控制系统;红外传感功能;粉尘污染

在矿井下机采工作面的生产作业的过程中，会有大量的粉尘出现，不仅使工作环境受到了严重的污染，也会影响工人的视线，降低工作效率，危害职工的身体健康。而且，细微的粉尘也会影响到设备的运行，降低系机械设备的使用寿命;当粉尘超过一定浓度的时候，甚至还会引起矿下瓦斯爆炸，带来极大的安全隐患。随着我国社会各界对于煤矿的需求量增加，采煤机械化程度也不断的在提高，生产能力虽然为大大增加，但是随着而来的粉尘问题也越发严重起来，给粉尘治理工作带来了巨大的挑战。

一、采煤工作面自动喷雾灭尘控制系统硬件设计

（一）硬件结构设计

采煤工作面自动喷雾灭尘控制系统主要的结构内容包含：主机本安控制分机;红外传感器;本安电磁阀;喷头;通信电源电缆和水管路等主要部件。该系统主要采用的是PS485主从事通信网络，启动采煤机的时候，采煤工作面内的采煤机搭载红外发射器将会沿着轨道进行运行，主机会逐个查询分机的红外接收传感器是否能够接受到，红外信号如果能够接受到良好的信号信息，主机会根据接收到的信息进行处理，并发出指令，从而控制分机的本安电磁阀进行工作。

（二）电路结构设计

采煤工作面自动喷雾灭成控制系统内的系统主机没有分析内的红外接收传感器以及本安电磁阀的控制电路，其他的组成部分与分机电路结构是一样的。分机电路结构主要包括地址输入功能设置、红外输入继电器、本安电磁阀、电源模块、隔离通讯接口等几项功能结构。地址输入和功能设置主要应用的是拨码开关功能;红外输入主要利用的是红外检测传感器功能;系统微控制器采用的是外国某品牌公司生产的单片机;隔离通信接口采用的是隔离电源，以接口芯片进行供电。系统中各功能协同工作从而完成了主机与分机之间的信息沟通联系，实现控制功能。稳定的电源对于该系统而言十分重要，因此供电系统电源使用AC127V，系统工作电压为DC12V，控制电路的工作电压为DC5V。利用两级变压的电源模块，使系统维持在稳定的工作电压之内。另外，本安电磁阀作为该系统的执行器，在收到本安电磁阀的指示后发出指令，通过控制电路控制开关的开启或关闭，并联通本安电磁阀所在的电路回路，实行系统的正常工作。

二、采煤工作面自动喷雾灭尘控制系统软件设计

（一）通信的规则设计

将采煤工作面自动喷雾灭尘控制系统软件内的时钟设置为7.4MHz，波特率每秒为9600bit，以9 个数据位和1 个停止位，实现硬件多机通信模式;上行或者是下行数据包设计使用CRC8校验方式;数据接收方式主要采用中断查询。如果主机向红外接收传感器发送数据信息，红外接收传感器在收到数据信息后必须对主机进行信息回复;如果红外接收传感器收到的数据信息有错误或已过期，需要进行丢弃处理。系统设计要求红外接收传感器之间不能主动通信，需要经过主机交流才能实现数据通信功能。一般情况下，为了便于控制和通信顺畅，无效地址设置为0，主机地址为1，

红外接收传感器地址为2、3、4等依次类推，广播地址设置为常用的255。数据信息每帧为3B，主要是指地址、数据和CRC8校验信息各有1B。数据帧的通信传输格式为异步式，在主机和从机之间传递，每各数据帧都是11位的數据流标准。

（二）软件的流程设计

采煤工作面自动喷雾灭尘控制系统的软件主要包括开始装置、加电自检装置系统复位装置、读取地址装置、查询红外接收传感器信号装置、处理信号装置、发出指令装置等。

总体而言，基础设置装置主要采用的是中央处理器，对主机的端口进行控制设置，从而实现一定的工作功能，并为数据的传输和接送、指令的发出设置管脚，对串口初始化。系统中的接收程序会记录奇偶校验错误或者是帧错误，接收中断时会同时进行计时，当接收完一帧的数据信息后，会判断地址是否被寻址。控制处理功能程序会对接收的信号进行接受处理，同时根据所接收到的信号进行指令控制，对继电器进行开关开启或关闭。

（三）采煤工作面自动喷雾灭尘控制系统的抗干扰措施

由于在矿井下进行工作所处于的工作环境极其特殊，采煤工作面自动喷雾灭尘控制系统时常会受到一些意外因素干扰，而导致了通信信息传输不畅。所以，需要采取一些有效的抗干扰措施来保证采煤工作面自动喷雾灭尘控制系统的稳定性：通信接口的电路要采用隔离电源来进行供电。通信端口应该加入高速光电耦合器来隔离通信与控制电路，而且为了避免通信线路受到干扰，在选择使用传输电缆时，必须要采用带屏蔽的双绞线信号传输电缆，外层需要用金属网包裹，内层则需要用铝箔包裹，从而能够尽可能的确保通信系统不会受到外来信号的干扰和阻碍。安装的过程要分段进行，将屏蔽层和装置外壳深埋在大地之内。

三、结束语

本文详细介绍了采煤工作面自动喷雾灭尘控制系统具体的设计内容以及设计要领，并且经过实践考证，该系统能够完整的实现功能，弥补了综采工作面支架间自动喷雾技术的不足，也能取代原有的手动开关水阀进行除尘的模式。系统能够自动的实时检测采煤机的位置，在采煤机风流下方自动开启喷雾灭尘功能，对采煤作业所产生的高浓度粉尘实现自动化的、多途径的除尘目的。

参考文献：

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