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，我國大約有一半以上的礦井存在自燃發(fā)火危險，究其原因，是煤氧復(fù)合反應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)前，我國國內(nèi)預(yù)報自燃發(fā)火主要采用束管監(jiān)測系統(tǒng)，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，但在實際使用中存在許多缺點：安裝復(fù)雜、管路維護困難、購置和維護費用高、不能實現(xiàn)實時監(jiān)控等。國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，但是價格昂貴，不利于在我國這種產(chǎn)煤大國推廣。 隨著嵌入式計算機系統(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)測算法，通過計算機對可燃?xì)怏w進行直接采樣分析來預(yù)測燃燒狀況，已成為當(dāng)今可燃?xì)怏w監(jiān)測報警的主要技術(shù)手段。 本文詳細(xì)研究了煤炭自燃預(yù)測和預(yù)報兩種技術(shù)，綜合采用測溫法和氣體分析法，同時利用美國德州儀器公司(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)。它是集國內(nèi)外煤礦監(jiān)測技術(shù)優(yōu)勢并針對我國煤礦現(xiàn)狀而開發(fā)的一套軟、硬件結(jié)合，應(yīng)用現(xiàn)代計算機技術(shù)對井下環(huán)境進行監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)功能齊全、可靠性、實時性都比較高。本系統(tǒng)主要特點也是本文的創(chuàng)新點有如下幾個方面： (1)高集成數(shù)字/模擬混合信號的芯片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)測模型，采用了一種基于黃金分割原理計算隱含層節(jié)點數(shù)的尋優(yōu)算法，結(jié)合MATLAB強大的運算功能，大大提高了預(yù)測的準(zhǔn)確性。將煤炭自燃監(jiān)測和煤炭氧化速度預(yù)測相結(jié)合，大大增強了系統(tǒng)可靠性。 (3)上位機軟件采用MATLAB和Visual C++6.0(以下簡稱VC)混合編制。由于VC采用面

5、向?qū)ο蠹夹g(shù)，提供良好的人機界面，執(zhí)行速度快；MATLAB具有強大的數(shù)據(jù)處理功能，在圖形顯示和處理方面實現(xiàn)起來簡單靈活。本系統(tǒng)將二者有機的結(jié)合起來，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，將下位機采集的實時信號通過串口傳給上位機，實現(xiàn)對井下安全狀況的實時監(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)、實時地對采煤工作面的參數(shù)進行分析監(jiān)測，并可自動進行聲光報警和驅(qū)動供水管路進行高壓噴水降溫處理，既可單獨使用，也能直