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矿井胶带机微机—工业电视集中监控系统研究

发表时间：2021/5/10 来源：《基层建设》2021年第1期作者：罗刚

[导读] 摘要：目前我国的经济快速发展，人们对生活质量的要求越来越高，矿井的规模也不断扩大，因此对矿井的需求量也随之增加。

        国家能源集团神东煤炭生产服务中心内蒙古鄂尔多斯市 017209
        摘要：目前我国的经济快速发展，人们对生活质量的要求越来越高，矿井的规模也不断扩大，因此对矿井的需求量也随之增加。在这种情况下，为了满足生产需要，提高矿山的安全系数，就必须使用先进的自动化技术来实现对矿井的监控和管理。本文围绕“矿井胶带机微机—工业电视集中监控系统研究”进行阐述。
        关键词：矿井；胶带机；微机—工业；集中监控
        引言
        目前，国内许多大型矿业企业都开始了全方面的监控系统开发与应用。监控系统的主要作用是对整个设备进行实时监测，并将数据传输；给中央控制器，由主机对其处理后的参数值与设定的报警值进行比较，然后发出指令，驱动继电器工作，使其完成控制任务。
        一、矿井胶带机工作原理
        矿井胶带机是一种利用电动机驱动电机的电气设备，通过传动轴将动力从联轴器传递给刀具（或其他零部件），然后由刀具带动钻头进行进一步的工作过程。在矿井内，由于胶带具有一定的刚性和弹性，所以在使用的时候会受到各种阻力的影响，而产生变形，导致其不能很好地满足钻头的加工要求。因此需要采用变频调速的方法对其调速。变频器的主要作用是能够实现对工况的控制和调节，从而达到提高作业效率的目的；同时也可以使系统的稳定性得到加强，保证系统的安全可靠。但是变频器的价格比较高，而且维护起来也不方便。为了解决这一问题，矿井技术人员可以把变频技术应用到液压支架上，这样便可大大地降低成本，还能使整个系统更加稳定。
        二、监控系统的具体目标
        在监控系统中，主要是对设备的实时运行状况进行监测，并将其反馈给单片机，单片机根据接收到的信息做出相应的动作和控制。监控系统的具体目标如下：
        （1）能够实现对矿井的温度、压力、流量等参数的采集与显示，并能及时向主机发出指令。（2）通过对传感器的信号检测，能准确判断出矿井的工作状态，从而使单片机作出相对应的反应和处理。（3）可在计算机上安装多种多样的监控装置，以达到多点同时监视的效果；利用多任务的方式来完成监控的功能；可随时观察到液压缸的泄漏情况，进而采取有效措施，保证安全生产。（4）可以远程向调度中心发送报警，以便于用户现场查看和了解。当发生事故时，可自动通知作业人员，让其迅速解决问题或停止故障。当确认了危险的出现后，就会由管理中心继续继续执行。这样不仅提高效率，而且减少人力物力的消耗与损失。
        三、矿井胶带机微机—工业电视集中监控系统设计
        （一）硬件抗干扰措施
        监控系统由微处理器、数据采集单元、音频放大器和可编程逻辑控制器等部分组成。微机监控系统的硬件结构主要包括：电源电路、信号采样装置（如变频器）和控制处理模块。
        1）在对微处理器的选择上，要严格把关，确保其在工作时不会受到外来因素的干扰；同时，要保证其对处理器的正常运行，避免因外部干扰而导致系统不能正常运转。 2）对于单片机的安装位置，应尽量将单片机与其他设备分开放置，这样可以减少相互之间的影响；另外，还要注意的是，由于单片机体的体积较大，容易造成信号的丢失和干扰，所以必须将其放在一个隔离的环境中，以防止通信的不稳定。3）在进行控制的时候，需要考虑到各种外界条件，例如温度、湿度等，这些都是会引起芯片的损坏以及故障的原因所在。因此工作人员要根据实际的情况来制定相应的措施来解决。 4）除了以上的硬件之外，还应该注重软件的调试与改进。如果出现了问题，就有可能会使整个监控系统崩溃，从而使得监控系统无法启动。这就要求工作人员的操作水平较高，一旦发现错误，能够及时找出并改正。

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        （二）工业视频监控系统的软件开发
        目前国内市场上的监控系统大多采用单处理器的监控系统，这种监控系统的硬件设计比较简单，但是由于单片机的功能强大，价格低廉，功耗低，可靠性高，抗干扰能力强，所以在实际的应用中得到了广泛的运用和推广。在矿井的日常管理中，工业电视的使用频率非常高，而它的发展历史却不是很长，却也有很好的前景存在。
        （1）数据传输对于矿井自动化监控系统的数据传输，主要通过对主机上的控制程序的设置来实现，可以在主机上安装一台能够对整个监控系统进行实时监测和处理的软件系统，用来完成对监控的采集、分析和执行的工作；在监控的过程中，可以根据需要的时间段，将所需的信息发送给计算机，从而达到自动监视的目的；同时，也可利用单片机的定时器中断功能，将所需的参数发送到PC端，以便于及时的发现故障并采取相应的措施来解决问题。（2）视频采集与存储驱动视频采集与监控系统的工作原理是通过对摄像机的运动状态进行实时监测，并将采集到的数据信息发送到控制室的计算机中，实现对设备的远程监控。在矿井自动化控制系统中，视频信号的传输可以采用电缆线缆，其具有良好的抗干扰性，可以保证监控系统的正常运行。在矿井的自动调速系统中，可使用专用的无线网络，完成对视频的调制和播放。
        （三）现场安装
        机器设备的正常工作过程中，会受到来自外界的各种干扰信号的影响，而导致不能准确捕捉到所需的图像信息。因此，工作人员需要对这些干扰信号进行有效处理和识别，以便于后续的分析与诊断。现场安装主要是对监控主机进行调试，检查其性能是否满足要求，保证其工作正常。
        在现场安装时，应先对整个监控系统的各部分的供电线路、电源线、接线等作全面的测试和维护，并做好记录。同时要注意观察各设备的运行情况，如温度、压力等。在现场的监控中心，可设置一个专门的报警器，当发生故障时，可通过报警器发出警报，通知值班人员及时处理。在现场的监控主站和监控分站中，都装有两个独立的控制台，分别位于各自的位置上，并与相应的通信接口相连。当出现异常的状况时，会立即显示出当前的状态信息，以便于工作人员迅速做出反应。为了使各个监测点的检测数据保持一致，将采集到的信号传输至联轴器，然后再由联轴器传递至单片机。单片机的输出端连接到上位机上，下位机的实时性参数值可以根据所测的实际量的大小来设定。如果超出范围，则会启动报警装置，蜂鸣器也会响。
        （四）系统调试
        对整个监控系统的调试主要是对各模块的调试和对上位机的测试两个部分。由于设计的监控系统的功能要求比较高，所以工作人员需要完成对被控的参数、性能指标的优化调整。而为了提高系统的稳定性及可靠性，就必须要保证各子系统的工作稳定，因此在调试的时候要注意以下两个方面的问题：
        （1）对于监控主站与从站的软件进行调试。在主站与从站间建立了通信关系，通过RS232串口向数据中心发送控制命令，使主机接收指令并执行相应的动作；而在监控点的硬件，则是由计算机的PLC或单片机的逻辑控制系统来实现的；（2）针对监控点的实时性调试过程。当监控点的设备处于正常运行状态时，将监测的信息发送到PLC的EE单元，并将其转化为可控的数字信号，同时将其存储下来，以便于以后的分析和处理。
        结语
        在传统的监控系统中，一般采用的方法是对传感器的采集，来完成监控的目的；但是随着计算机技术的不断发展，人们已经开始利用先进的数字图像，来实现对采集到的数据进行处理，这样不仅可以提高系统的可靠性和准确性，还能降低误报率。本设计采用的监控方案是PLC与单片机相结合的监控体系，有较强的市场应用空间。
        参考文献：
        [1]刘辉，傅廷波，曹利明.矿井安全监控系统内接触点式馈电传感器的研究与应用[J].山东煤炭科技，2021，39（01）：145-146+148+151.
        [2]汪圣良.矿井无线瓦斯监控系统的设计与应用[J].机械管理开发，2020，35（12）：197-199.
        [3]张硕，李耀，刘运建.矿井局部通风机智能远程监控系统的设计与应用[J].中国设备工程，2020（23）：157-158.