矿井输送带托辊火灾无线监测装置 |
|||||||
| 申请号 | CN201710368204.4 | 申请日 | 2017-05-23 | 公开(公告)号 | CN107424376A | 公开(公告)日 | 2017-12-01 |
| 申请人 | 西安科技大学; 西安捷锐消防科技有限责任公司; | 发明人 | 邓军; 王伟峰; 陈炜乐; 王彩萍; 何源; 张保龙; 李亚清; | ||||
| 摘要 | 本 发明 具体涉及一种矿井输送带托辊火灾无线监测装置，解决了现有的输送带火灾监测装置无法对火灾发生进行趋势预测、监测准确率低以及不能持续监测的问题。该装置包括壳体、控制单元、 温度 检测单元、自供电单元、无线通信模 块 ；控制单元输出端与 无线通信模块 连接；温度检测单元包括数字温度 传感器 和温度 半导体 开关 ，数字温度传感器的输出端与控制单元连接， 探头 插入输送带托辊的端面，温度 半导体开关 与控制单元的IO 接口 连接；自供电单元包括 备用 电池 和 能量 收集单元， 能量收集 单元将 电能 储存至备用电池，备用电池为整个监测装置提供电能。本发明能够零距离 接触 、有效持续的实现对输送带火灾的预测预报，从而避免火灾的发生。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种矿井输送带托辊火灾无线监测装置，其特征在于：包括壳体、和设置在壳体内的控制单元(1)、温度检测单元(2)、自供电单元(3)、无线通信模块(4)，控制单元(1)输出端与无线通信模块(4)连接； |
||||||
| 说明书全文 | 矿井输送带托辊火灾无线监测装置技术领域[0001] 本发明涉及矿井火灾监测装置，具体涉及一种矿井输送带托辊火灾无线监测装置。 背景技术[0002] 中国是世界上最大的产煤国家，煤炭产量占世界的37％，煤炭在我国一次能源消费结构中占70％左右，在未来很长一段时间内，煤炭作为我国的主导能源不可替代。近些年，我国煤炭安全形势逐步趋于好转，但重特大事故仍居高不下，在煤矿各类灾害中，煤矿火灾是主要灾害之一，而在煤矿火灾中输送带事故占有较大的比例。在我国，输送带运输是现阶段煤矿井下开采、煤矿露天开采、洗煤厂地面输送等主要的运输方式，尤其煤矿井下运输，输送带火灾问题一直是煤矿安全生产的主要外因火灾之一，给煤炭企业安全生产带来重大隐患。根据输送带着火的原因，可分为输送带摩擦起火和非输送带摩擦起火。输送带摩擦引起的火灾主要是由输送带被卡死，主动滚筒完全打滑、托辊被卡死在输送带之间发生高速摩擦生热引起；非输送带摩擦引起的火灾主要是由输送带输送机电机和主滚筒之间的液压联轴节的过热保护不良，过热的油蒸汽喷出与空气中的氧气作用导致火灾以及输送带上的煤自燃发热引燃输送带而引起的输送带输送机火灾。根据研究表明，绝大多数的输送带火灾是由于输送带摩擦原因引起的。 [0003] 经过中国数十年的煤矿技术发展，煤矿输送机状态监测和故障诊断技术主要经过了以下三个重要阶段，第一阶段：通过维修工人的现场观察来获得带式输送机的工作状态，第二阶段：通过工人工作时使用仪器来对输送带的各项工作参数进行测量；第三阶段：通过计算机使用传感器的监测数据进行监测，并实现相应的分析。 [0004] 整体来说，目前国内煤矿用输送带的监测技术在第二阶段和第三阶段过渡，实现了对部分重要的参数(速度、加速度等)进行计算机实时监测。井下煤矿对于输送带的火灾防治主要体现在对火灾参数监测方面，其中主要的监测方式包括烟雾探测器监测、CO监测、气味传感器监测、环境温度监测、红外光谱成像监测，在当前的几种主要监测方法中，均是监测输送带火灾或者输送带着火初期的监测，故而现在的主要监测方式属于事后监测，即监测数据报警后代表火灾已经发生，不能对火灾的发生进行趋势预测。红外成像监测技术作为现今的一种先进的监测方法，能对胶带进行温度监测。然而，红外成像监测技术只能对输送带成像部位的温度进行监测，不能实现输送带的底部或托辊内部温度的全面监测。同时，该监测设备成本高，装置复杂性限制了其在矿井监测中的推进。此外，现有的输送带火灾监测装置还存在容易检测有误和不能持续供电等问题，在断电或电池电量耗尽时，监测装置无法继续工作，不能持续监测，易导致火灾的发生，产生财产的损失。 发明内容[0005] 为解决现有的输送带火灾监测装置无法对火灾发生进行趋势预测、监测准确率低以及不能持续监测的问题，本发明提供了一种能够进行火灾预警、监测准确率高、能够持续监测的矿井输送带托辊火灾无线监测装置。 [0006] 本发明的技术方案如下： [0008] 温度检测单元2包括数字温度传感器7和温度半导体开关8，数字温度传感器7的输出端与控制单元1连接，数字温度传感器7的探头插入输送带托辊11的端面，温度半导体开关8与控制单元1的IO接口连接；自供电单元3包括备用电池5和能量收集单元6，能量收集单元6将输送带托辊11运动的振动能转换为电能，且通过能量收集单元6中的转换电路将电能储存至备用电池5，备用电池5为整个监测装置提供电能。 [0009] 进一步地，能量收集单元6为电磁式振动能量采集器，电磁式能量采集器体积比较小、感测频率比较高，同时发电量比较大。 [0010] 进一步地，数字温度传感器7具体选用DS1620温度传感器。 [0011] 进一步地，温度半导体开关8具体选用系统触感温式温控器KSD-01F。 [0012] 进一步地，无线通信模块4具体采用无线PEER-TO-PEER Mesh网络技术进行无线通信。 [0013] 进一步地，无线通信模块4通过串口数字接口与控制单元1进行通信，采用链状低功耗无线动态组网路由协议。 [0014] 本发明的有益效果是： [0015] 1.本发明由于其体积小，对应每一个输送带托辊处各装一个监测装置，可对输送带托辊内部的温度进行检测，实现地面对矿井输送带工作状态全面的实时监控，有效的节约人力和财力；通过对输送带运行过程中重点部位的监测，可以有效实现对输送带火灾的预测预报，从而避免火灾的发生，装置对于超过参数设定范围的监测点进行报警，以便于及时预防事故的发生，实现了煤矿输送带火灾的实时在线监测和超前预警。 [0016] 2.本发明将自供电单元、温度检测单元、控制单元、无线通信模块集成在壳体内，实现输送带火灾无线监测装置的轻小型化，装置体积较小，成本及功耗较低，易安装。 [0017] 3.本发明的自供电功能将输送带托辊的振动能转化为电能为整个装置提供电能，为煤矿输送带火灾监测提供可持久的检测保障。使用自供电技术，可以对整个装置进行供电，节能环保，同时，降低了装置的安装与维护工作量。 [0018] 4.本发明温度半导体开关的设置去除了数字温度传感器失效或者损坏时输出的错误数据所产生的误报，为装置自检提供依据，使监测的数据准确度更高。 [0019] 5.本发明装置零距离监测输送带托辊温度，并且温度检测单元设有温度半导体开关和数字温度传感器温度检测双保险，实现了高可靠性与高性价比的煤矿带式输送机火灾无线监测装置。 [0021] 图1本发明监测装置工作原理图； [0022] 图2本发明监测装置安装示意图。 [0023] 附图说明：1-控制单元，2-温度检测单元，3-自供电单元，4-无线通信模块，5-备用电池，6-能量收集单元，7-数字温度传感器，8-温度半导体开关，10-监测装置，11-托辊。 具体实施方式[0024] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细地说明： [0025] 如图1、图2所示，矿井输送带托辊火灾无线监测装置包括壳体、和设置在壳体内的控制单元1、温度检测单元2、自供电单元3、无线通信模块4；壳体为防爆壳体。温度检测单元2包括数字温度传感器7和温度半导体开关8，自供电单元3包括备用电池5和能量收集单元 6；数字温度传感器7的输出端通过数字总线接口与控制单元1连接，数字温度传感器7的探头插入输送带托辊11的端面，温度半导体开关8与控制单元1的IO接口连接；温度半导体开关8的目的是为去除数字温度传感器7失效或者损坏时输出的错误数据所产生的误报。能量收集单元6将输送带托辊11运动的振动能转换为电能，且通过能量收集单元6中的转换电路将电能储存至备用电池5，备用电池5为整个监测装置提供电能。控制单元1的输出端与无线通信模块4连接，监测装置10安装在输送带托辊11的一端，且与托辊11端面紧贴。 [0026] 数字温度传感器7选用DS1620温度传感器。DS1620是一种具有温度阈值设置、温度数据转换功能的专用数字测温芯片，其只需少量外部电路便可实现温度自动测量和控制，具有测量范围宽、温度可靠、数字量输出等特点，测温范围为-55℃～+125℃，分辨率为0.5℃。 [0027] 温度半导体开关8选用系统触感温式温控器KSD-01F，其具有性能稳定、精度高、体积小、重量轻、可靠性高、寿命长、对无线电干扰小等特点。当输送带温度过高时，KSD-01F内部的双金属片便迅速动作，这样切断或接通电路；当输送带温度下降到复位温度时，KSD-01F内部的双金属片又迅速复位。数字温度传感器7和温度半导体开关8同时工作保证了温度检测的真实有效。 [0028] 能量收集单元6将输送带托辊11运动的振动能转换为电能，且通过能量收集单元6中的转换电路将电能储存至备用电池5。能量收集单元6采用振动能量采集器，振动能量采集器主要有三种工作方式：压电式、电磁式和静电式。本发明采用电磁式振动能量采集器，电磁式振动能量采集器体积比较小、感测频率比较高，同时发电量比较大，其利用电磁感应定律，让磁体与线圈产生相对位移，从而在线圈中产生感应电动势，此电动势为交流电动势，通过相应的整流、滤波、稳压等电路为装置提供稳定的直流电压。 [0029] 无线通信模块4采用无线PEER-TO-PEER Mesh网络技术(对等网络)进行无线通信。PEER-TO-PEER Mesh网络是一个无线多跳网络，它是一个动态的可以不断扩展的网架结构，它具有自我组织、自我修复、更新动态网络连接、确保网络安全等特点，以便于更好地将控制单元1采集到的温度数据通过无线通信模块4传输至无线通讯基站，无线通讯基站通过井下环网将温度数据传输至地面服务器来进行输送带温度的监测和预警。 [0030] 本发明由于其体积小，对应每一个输送带托辊11处各装一个监测装置，通过温度检测单元2对输送带托辊11处的测温点进行温度的测量，控制单元1将采集到的温度数据通过无线通信模块4传输至无线通讯基站，无线基站通过井下环网最终将温度数据传输至地面服务器，实现了输送带温度的在线监测。所用的电源为自供电单元3，其对整个输送带火灾无线监测装置提供电力支持。控制单元1将采集到的温度数据通过无线通信模块4传输至无线通讯基站，无线基站通过井下环网最终将温度数据传输至地面服务器，即实现了输送带温度的实时、在线监测和煤矿输送带火灾的提前预警。 [0031] 无线通信模块4通过串口数字接口与控制单元1进行通信，采用链状低功耗无线动态组网路由协议，路由深度达255跳。 [0032] 本发明的保护范围不限于本发明的具体实施方式，对于本技术领域的技术人员而言，在本发明的启示下，能够从本发明公开内容中直接导出联想一些原理和结构相同的基本变形，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征相同的相互不同组合、相同或相似技术效果的技术特征简单改换，都属于本发明技术的保护范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈