[发明专利]一种基于无线监测煤巷顶板离层的DCS控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种DCS控制系统，具体涉及的一种基于无线监测煤巷顶板离层的DCS控制系统。

背景技术

在煤矿生产中，巷道围岩由于受到外力的拉张和剪切破坏会发生离层，特别是锚杆支护巷道更易发生顶板离层。随着生产能力的提高、开采强度的增大和向深部开采转移，顶板安全问题越来越凸现，在各类煤矿事故中，顶板事故仍居前位。当顶板离层超过一定范围，即表明顶板处于非稳定状态，如果不及时采取支护措施，便会发生冒顶等恶性顶板事故，直接关系到工作人员的人生安全与生产活动能否顺利进行。

所以煤矿巷道顶板的控制尤为重要，要对巷道顶板所处的状态需要随时进行监测，并要关注以锚杆支护为主要形式的巷道稳定性、超前支承压力影响范围与回采工作面支护稳定性和安全性。其中顶板岩层的移动是采用顶板离层仪来监测，根据顶板离层仪观测到的数据分析，得出不同的地质条件、岩性变化等情况，总结出了锚杆支护巷道锚杆范围内离层量，及时采取其它有效的支护措施，防止顶板塌落事故的发生。但需人工定时观察测量顶板离层读数、建立台账；并且只有在工作区域内才能得到数据，井上调度人员无法实时得到上作区域内的离层量、变形量，增大了在工作区域内工人的危险；而由于巷道工作面回采巷道很长，观察人员不可能做到每天都能准确掌握各个顶板离层仪变化情况，即不能实现顶板离层的自动监测和数据传输，故工作人员不能及时采取相应措施来阻止顶板失稳，突发性破坏还会不可避免的发生，给煤矿的安全生产带来隐患。

另外，目前煤矿上对煤矿井下综采工作面液压支架监测系统、巷道顶板及围岩离层监测系统、煤岩超前支撑应力监测系统、巷道围岩锚杆支护应力监测系统等，其监测手段都是独立的，所以不能对监测到的数据进行综合分析处理；各现场连线的离层、变形监测装置存在井下铺设线缆困难、线缆多、维护难等诸多不足；也由于各生产矿井的独立监测，也制约了整个矿区的资源共享。

发明内容

本发明就是要解决上述不足，提供一种布线少、及时统一监测的煤矿巷道离层综合监测系统，实现了统一的在线实时检测巷道离层量，能及时采取相应措施来为阻止顶板失稳，避免突发性破坏发生。

为了达到上述效果，本发明提供一种基于无线监测煤巷顶板离层的DCS控制系统，包括无线网络与若干个监测子系统，所述每个监测子系统设有数模传输模块与若干个监测点，每个监测点上设有传感器，同一监测子系统的所有传感器通过所述数模传输模块与接收并处理数据的数据处理器通讯；所述数据处理器通过所述无线网络与主控制器进行通讯；所述主控器输出端通过交换机与设于井上监测主站的主服务器进行电连接。

上述方案的优选方案是，所述监测子系统包括液压支架监测子系统、巷道顶板离层监测子系统、煤岩超前支撑应力监测子系统、巷道围岩锚杆支护应力监测子系统。

上述方案的优选方案是，所述主控器输出端连接有LED显示器与报警装置，所述LED显示器与报警装置固设于所述监测点处。

上述方案的优选方案是，所述LED显示器与报警装置通过光敏传感器控制。

上述方案的优选方案是，所述主控器为超低功耗16位MSP430单片机。

在煤矿巷道掘进时将每个监测子系统的传感器按通讯地址的顺序用无线网络连接安装组网，其传感器的数量根据巷道的长度来设置；四个监测子系统就要设置四条无线网络。主控器通过无线网络与数据处理器进行通讯，接收各监测点的动态数据，按传感器的通讯地址循环定时地传输信号至井下监测分站的监测器里，监测服务器再将信号通过交换机传输至地面生产指挥中心的主服务器，实现对矿井巷道顶板综合状态的实时监测。

同时，主控器将各监测子系统信号通过无线网络输送给固设在各监测点的LED显示器与报警装置连接，当现场有工作人员时，光敏传感器感应到光源即打开LED显示器与报警装置的电路，将当前的顶板数值显示在LED显示器上，LED显示器有延时关闭功能，有利于引起工作人员的注意。如当前的离层量超过超限报警值时，触动报警装置，警铃即时提醒现场工作人员要注意安全并采取相应的安全措施，从而保障了现场工作人员的生命安全。

另外，通过无线网络可以设定或修改任意一个传感器的通讯地址和超限报警值，当离层量超过超限报警值时，LED显示器在显示离层数值的同时报警装置工作，给现场工作人员提醒要注意安全并采取相应的安全措施。

本发明具有以下有益效果：

1、利用无线网络将煤矿巷道里各个监测点的信息进行传输与共享，节省了大量的线缆，优化了现场布线，也便于铺设与维护线缆；