与安全监控融合联动的喷雾控制系统及其控制方法与流程

1.本发明属于煤矿安全技术领域，涉及一种与安全监控融合联动的喷雾控制系统及其控制方法。


背景技术：

2.井下采煤和掘进工作面生产作业过程中，将产生大量的粉尘，不仅严重危害员工的身体健康，当粉尘浓度达到一定浓度时，还会发生粉尘爆炸，威胁员工的生命和矿井的安全生产。因此，各大煤矿都加大了对粉尘治理的力度，采取安装除尘风机、防尘纱网、自动喷雾装置等手段和措施治理粉尘，并取得了一些效果。其中在粉尘治理过程中使用自动喷雾装置是最常用的一种措施，具有安装简单、操作方便、投入小、效果好的优点。自动喷雾装置只有“常喷”和“定时”两种喷雾模式，“常喷”模式下虽然可以有效降尘，但是需要人工现场开启或关闭喷雾阀门，增强人工劳动强度，如果人工开启不及时达不到降尘作用，关闭不及时导致水资源浪费，喷雾地点湿滑，造成行人安全隐患等。“定时”模式下只能对某一时间段内进行喷雾降尘，达不到精准降尘的目的。无论哪种模式，都与粉尘浓度大小无关联关系，主要依靠人为的设置在某一时间段进行喷雾降尘。存在粉尘浓度大小与喷雾时间点错位、水资源的大量浪费、降尘效率低、自动化程度较低、增加人工劳动强度，同时导致喷雾地点巷道湿滑，造成行人行车的安全隐患等问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种与安全监控融合联动的喷雾控制系统及其控制方法，基于现有安全监控系统和自动喷雾装置，实现安全监控系统与自动喷雾装置的融合联动，以解决粉尘浓度的大小与喷雾时间点错位、水资源的浪费、喷雾降尘效率低、自动化程度较低、增加人工劳动强度等问题，达到提高喷雾降尘效率、提高喷雾自动化程度和实现精准喷雾的目的。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.方案一：一种与安全监控融合联动的喷雾控制系统，包括m(m≥1)个粉尘浓度传感器、n(n≥1)个区域控制器、一个服务器、一个安全监控中心站、j(j≥1)个喷雾主机和2j二个热敏传感器。
6.每个区域控制器分别与m个粉尘浓度传感器和j个喷雾主机连接；n个区域控制器与服务器连接；一个喷雾主机与两个热敏传感器连接；所述安全监控中心站安装在服务器上；
7.区域控制器连续不间断的接收来自粉尘浓度传感器采集的数据，并将该数据实时上传至地面的安全监控中心站，安全监控中心站经过运算、分析和判断后，向区域控制器下发启动喷雾或停止喷雾指令，由区域控制器驱动喷雾主机的启动喷雾或停止喷雾；结合安全监控中心站预设的关联逻辑，实现“本地控制”、“异地交叉控制”或“远程手动控制”模式下的精准喷雾降尘。
8.优选的，所述安全监控中心站预设的关联逻辑具体是区域控制器地址号及其输出控制口、粉尘浓度传感器测点号与喷雾主机地址号之间的关联逻辑。
9.优选的，粉尘浓度传感器安设在各采煤工作面、掘进工作面或其他产尘地点。喷雾主机安设在回风巷。热敏传感器分别安设在喷雾主机上下两端，热敏传感器距离喷雾主机的距离设置在6m左右。
10.优选的，区域控制器通过网络与服务器连接。区域控制器通过通信线缆与喷雾主机连接。热敏传感器与喷雾主机采用无线连接。
11.优选的，所述安全监控中心站包括设备管理系统和手动控制系统；所述设备管理系统包括超上限控制模块和控制关系模块。
12.优选的，所述超上限控制模块用于设置触发喷雾主机启停阈值和“本地控制”逻辑关联。设置触发喷雾主机启停阈值是用于当粉尘浓度传感器检测的粉尘浓度值大于超上限控制模块中设置的启动阈值，启动喷雾主机开始喷雾；当粉尘浓度传感器检测的粉尘浓度值低于超上限控制模块中设置的停止阈值，喷雾主机停止喷雾。
13.所述“本地控制”是用于设置本台区域控制器下所接粉尘浓度传感器测点号与喷雾主机地址号的逻辑关联，可以通过多台粉尘浓度传感器关联一台喷雾主机，也可以通过一台粉尘浓度传感器关联多台喷雾主机。
14.所述控制关系模块用于设置“异地交叉控制”模式下不同粉尘浓度传感器测点号与不同区域控制器下的喷雾主机地址号的逻辑关系。
15.所述手动控制系统用于设置“远程手动控制”模式下喷雾主机的工作状态。
16.优选的，所述“本地控制”模式下的关联逻辑设置方法具体是：通过安全监控中心站中的设备管理系统，找到粉尘浓度传感器测点号，设置开启本喷雾阈值(行业无明确的要求，根据矿井的实际情况进行确定)，开启本台区域控制器所接喷雾主机的控制端口即地址号，确定应用后，定义信息自动保存并下发至区域控制器。
17.所述“异地交叉控制”模式下的关联逻辑设置方法具体是：通过安全监控中心站中的设备管理系统，找到粉尘浓度传感器测点号，设置开启本喷雾阈值(行业无明确的要求，根据矿井的实际情况进行确定)；然后在控制关系系统中，添加接另外一台或多台区域控制器下的喷雾主机的控制端口即地址号，确定应用后，定义信息自动保存；
18.所述“远程手动控制”模式下的关联逻辑设置方法具体是：通过安全监控中心站中的手动控制系统，找到喷雾主机所接区域控制器地址号，选取需要动作的喷雾主机，选择所需要执行的指令(强制喷雾、取消喷雾)，最后点击执行即可。
19.优选的，当正在喷雾期间，第一台热敏传感器感应到有行人经过时，发出信号，喷雾主机接收到信号后停止喷雾；与同一台喷雾主机连接的第一台热敏传感器感应到有行人经过时，反馈信号给喷雾主机，恢复正常喷雾。
20.方案二：一种与安全监控融合联动的喷雾控制方法，具体包括以下步骤：
21.s1：在采煤工作、掘进工作面或其他产尘地点安设高精度粉尘浓度传感器，在回风巷合适的位置安设喷雾主机和热敏传感器等设备；高精度粉尘浓度传感器通过通信线缆与区域控制器相连接；区域控制器通过网络与服务器连接；安全监控中心站安装在服务器上；区域控制器通过通信线缆与喷雾主机连接；喷雾主机与热敏传感器采用无线连接；安全监控中心站正确设置粉尘浓度传感器的测点号与区域控制器的输出控制端口的关联逻辑；
22.s2：功能测试方法，所有设备连接完毕并通电，地面中心站中关联逻辑设置正确后，对准高精度粉尘浓度传感器采样口，在风流中加入适量的粉尘，使粉尘浓度大于启动阈值，启动喷雾主机开始喷雾；此时，人员经过第一台热敏传感器，喷雾主机停止喷雾，人员在喷雾范围内停留3分钟左右后，再经过与同一台喷雾主机连接的第二个热敏传感器，喷雾主机开始喷雾；再使用干净的空气样，对准高精度粉尘浓度传感器采样口，使其粉尘浓度归零或小于启动阈值，喷雾主机停止喷雾。
23.本发明的有益效果在于：
24.(1)本发明以高精度粉尘浓度传感器输出的数据作为喷雾主机启动喷雾或停止喷雾的触发信号，实现“有粉即喷、无粉不喷”，提高了喷雾效率、节约了水资源、达到了精准喷雾的目的。
25.(2)本发明实现了在“本地控制”模式下的多组控制，即采煤工作面高精度粉尘浓度传感器同时控制工作面内的多组喷雾主机，达到“一控多、同时喷、快速降尘”的目的。
26.(3)本发明实现了在“交叉异地控制”模式下异地喷雾，即掘进工作面的高精度粉尘浓度传感器同时控制采煤工作面的喷雾主机，达到“一面超限、多面控制”的目的。
27.(4)本发明实现了在“远程手动控制”模式下的按需要喷雾，以现场实际需求为驱动信号，通过地面安全监控中心站软件人为的向区域控制器下发启动或停止喷雾指令，满足特殊情况下的喷雾需求，达到“按需喷雾”的目的。
28.(5)本发明实现了两个热敏传感器与喷雾主机之间的关联联动，当有人在喷雾范围内作业或经过喷雾地时不喷雾，有效解决行人经过喷雾范围时间与设置停喷时间不匹配、喷雾期间作业人员或行人淋水问题。
29.(6)本发明能有效提升喷雾自动化程度，实现无人操控，自动精准喷雾的目的。
30.(7)本发明实现了针对性的喷雾降尘，提高了喷雾的效果，同时消除了巷道湿滑，行人行车的不安全的环境因素。
31.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
32.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
33.图1为本发明提供的与安全监控融合联动的喷雾控制系统框架连接示意图；
34.图2为本实施例中安全监控中心站的关联逻辑示意图。
具体实施方式
35.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示
意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
37.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
38.请参阅图1～图2，本发明提供了一种与安全监控融合联动的喷雾控制系统，如图1所示，该系统主要包括井下部分的n(n≥1)个区域控制器(、m(m≥1)个(高精度)粉尘浓度传感器、j(j≥1)个喷雾主机、2j个热敏传感器(一个喷雾主机连接两个热敏传感器)和通信线缆等硬件设备，以及地面部分的服务器，服务器内安装有安全监控中心站(软件部分)，安全监控中心站设置有高精度粉尘浓度传感器与喷雾主机之间的关联逻辑方法。
39.硬件设备之间的连接关系：
40.高精度粉尘浓度传感器通过通信线缆与区域控制器连接；连接方式是：传感器端电缆颜色红、蓝、白、绿分别对应区域控制端的vcc、vss、rs485+、rs485-接线柱。
41.区域控制器通过网络与安全监控中心站连接；连接方式是：距离较近时，通过区域控制的网口与上级交换机网口或服务器网口连接；距离较远时，通过区域控制器的光口与上级交换机的光口连接，交换机的网口在与服务器的网口连接。
42.喷雾主机通过通信线缆与区域控制器连接；连接方式是：区域控制器端的vcc、vss、c+、c-接线柱分别对应喷雾主机的vcc、vss、公共端、常开接线柱。
43.热敏传感器通过无线与喷雾主机连接。在喷雾主机的上下两端分别安设热敏传感器，热敏传感器距离喷雾主机的距离设置在6m左右。当正在喷雾期间，第一台热敏传感器感应到有行人经过时，发出信号，喷雾主机接收到信号后停止喷雾，与同一台喷雾主机连接的第二个热敏传感器感应到有行人经过时，反馈信号给喷雾主机，恢复正常喷雾。
44.安全监控中心站软件设置高精度粉尘浓度传感器与喷雾主机之间的关联逻辑方法。
45.作为一种可选的实施例，高精度粉尘浓度传感器应采用交流耦合式电荷感应原理检测粉尘浓度，粉尘浓度测量范围为0.1mg/m3～1000mg/m3，粉尘浓度测量误差在
±
15％，信号输出的方式应为rs485，粉尘报警设置范围应在10mg/m3～999mg/m3之间任意设置。
46.区域控制器应具有网络及rs485通信功能、数据的采集分析功能、输出的控制信号为高电平信号。
47.软件设置：
48.地面安全监控中心站正确设置区域控制器地址号、传感器测点号，与井下设备地址号保持一致，确保数据上传正常。
49.正确设置传感器测点号与输出控制口号对应的关联逻辑，确保粉尘浓度超上限时，能够启动喷雾主机。
50.本发明系统的控制原理是：通过在各采煤工作面、掘进工作面及采尘地点安设的高精度粉尘浓度传感器输出的数据作为喷雾主机启动喷雾或停止喷雾的触发信号，通过安全监控中心站软件预设的关联逻辑，实现“本地控制”、“异地交叉控制”、“远程手动控制”等多种模式下的精准喷雾降尘；同时实现在喷雾期间，通过热敏传感器发出信号，控制喷雾主机的停止喷雾。
51.当粉尘颗粒流经高精度粉尘浓度传感器敏感元件电极时，在电极上感应出交变信号，此交变信号经过放大、滤波、ad转换后传给单片机，经过单片机处理，将粉尘浓度就地显示出来，同时以rs485信号输出区域控制器。区域控制器连续不间断的采集来自粉尘浓度传感器的数据，并将数据实时上传至中心站进行运算、分析和判断，根据提前设置好的关联逻辑，当大于启动阈值时，安全监控中心站下发指令给区域控制器，区域控制器通过输出高电平信号驱动喷雾主机，启动喷雾。反之，当安全监控中心站接收到的数据小于启动阈值时，喷雾主机保持停止喷雾状态。
52.在喷雾主机的上下两端分别安设连个热敏传感器，热敏传感器距离喷雾主机的距离设置在6m左右。当正在喷雾期间，第一台热敏传感器感应到有行人经过时，发出信号，喷雾主机接收到信号后停止喷雾，第二台热敏传感器感应到有行人经过时，反馈信号给喷雾主机，恢复正常喷雾。
53.根据现场安设高精度粉尘浓度传感器与喷雾主机的数量和位置，在安全监控中心站设置传感器与喷雾主机之间的关联逻辑，逻辑设置包括三种模式，第一种是“本地控制”模式，第二种是“异地交叉”模式，第三种是“远程手动”模式。可以通过超上限控制、异常控制模块的两种信号触发方式，实现本地控制和交叉异地控制。
[0054]“本地控制”模式，以区域控制器一所接高精度粉尘浓度传感器(包括粉尘浓度传感器一～粉尘浓度传感器m1)输出数据为触发信号，通过区域控制器一驱动喷雾主机(包括喷雾主机一～喷雾主机j1)，实现本地喷雾降尘。
[0055]“异地交叉”模式，以区域控制器一所接高精度粉尘浓度传感器(包括粉尘浓度传感器一～粉尘浓度传感器m1)输出数据为触发信号，数据上传至地面安全监控中心站后，由地面安全监控中心站下发指令给其他区域控制器驱动与对应区域控制器连接的喷雾主机，实现异地交叉喷雾降尘。
[0056]“远程手动控制”模式，是以现场实际需求为驱动信号，通过安全监控中心站人为的给区域控制器一或其他区域控制器下发指令，使其开启喷雾或停止喷雾的方式。
[0057]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。