论文摘要
煤矿井下粉尘是煤矿五大自然灾害之一,它不仅能引发尘肺等矿工职业病,而且由于其燃烧性和爆炸性,将会对煤矿安全构成威胁。随着我国煤矿工业化进程的加快,煤矿开采转为大规模机械化生产,煤矿尘害问题正变得日益严重,进行矿尘监测与防治具有重要意义。目前,矿尘监测与防治技术正向着网络化、实时在线监控的趋势发展,与尘肺等矿工职业病有着密切关系的呼吸性矿尘正逐渐得到重视。我国矿尘监测防治技术与水平和国外存在着一定差距。国内煤矿普遍采用人工、间断性、单地点检测总矿尘浓度的方式,这种测尘方式不仅自动化程度低,而且忽视了呼吸性矿尘数据,测尘误差也较大,国内尚没有产品化的矿尘在线监控系统。本文以山东科技大学与临矿集团新驿煤矿合作研发的“矿尘在线监测监控系统”为选题背景,针对上述国内矿尘监测与防治的现状与不足,根据现场的环境条件和功能要求,结合微控制器技术和CAN总线技术,实现了由井下监控分站、CAN总线通信和地面监控计算机构成的煤矿井下粉尘在线监控系统。监控分站实现现场矿尘的实时检测与控制,并将喷雾除尘和除尘设备除尘灵活结合起来,以适应现场的除尘需要,取得较好的降尘效果:监控分站还具有检测数据就地显示、浓度阈值设置、除尘控制输出方式的设定,以及供水故障检测、人员经过检测和语音提示等功能。系统采用了先进的CAN总线通信技术实现六个井下监控分站与地面上位机之间的数据传输,不仅有助于提高系统的实时性,而且对于数据通信的可靠性更是一种有力保障。地面监控计算机除具备现场状态监视、数据查询以及运行参数设置等功能外,系统充分利用了计算机的数据运算处理能力,一方面,采用最小二乘原理优化监控分站的运行参数,修正总矿尘浓度数据,提高检测精度;另一方面,通过计算呼吸性矿尘浓度与总矿尘浓度之间的比值,根据已测的总矿尘浓度数据得出呼吸性矿尘浓度数据,从而使矿工职业病危害程度更加直观。现场调试和运行表明,系统能够实时、准确检测现场的总矿尘浓度,并进行及时、有效除尘,取得了较好的测尘、降尘效果。同时,系统提供的呼吸性矿尘浓度数据使职业病危害程度更为直观,适应了未来将逐渐重视呼吸性矿尘的趋势。