煤矿主要设备系统温度与压力检测技术的研究

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摘要：机械设备是企业资产的重要部分，是企业能够正常运行和发展的基础物资保证。同时也是对社会发展水平和物资文化程度进行衡量的一个重要标准，设备对国家综合能力的提高有着重要的作用，对于煤矿设备来说，对设备的维护是保证设备安全运行的保障。笔者针对煤矿的主要设备，面向煤矿主要设备的检测系统，主要研究煤矿设备关键部件的温度检测与液压系统的压力检测问题，构建了与煤矿设备维护关联紧密的设备温度与压力监测系统。通过对设备温度与液压系统的压力监测，为维护系统提供数据支撑。

关键词：煤矿 主要设备 系统温度 压力检测技术

煤矿的硬件设备主要采用的是STM32系列单片机，利用嵌入式系统，采用DS18B20作为测温元件，选用KJ24压阻式压力传感器作为测压元件，设计开发一个设备温度与压力监测系统，实现了监测的数字化，保证了监测精度。软件部分借助于JAVA语言与Mysql数据库管理技术来解决温度与压力的在线、实时监测问题，为煤矿设备维护系统提供维护策略的数据支持。从而来保证煤矿工作的正常安全运行。

1.煤矿主要设备系统概述

煤矿监控系统是为了煤矿安全和正常生产而进行的各种有关参数或状态的集中监测，并对有关环节加以控制，是保护采掘、运输、通风、排水等主要生产环节安全运行的重要设施。该系统包括矿井环境安全监测和矿井生产（及设备 工况等）监控，矿井环境安全监测用于监测影响生产安全和矿工人身安全的井下环境因素，矿井生产监控系统用来监控煤炭生产主要设备的工况。监控系统一般由传感器、数 据采集站、控制站、信号传输系统和地面中心站组成。

2.煤矿主要设备的温度检测技术

目前在煤矿的温度检测方法中比较常用的有五种，常用DS18B20的多点温度测量技术、数字温度测量技术、虚拟温度测量技术、基于铂电阻的温度高精度测量技术、智能温度测量技术，本文就从DS18B20作为测温元件进行探讨和研究。

煤矿井下面的环境比较的复制，为了保证煤矿生产的安全，要对煤矿井下面的温度在内的各种环境参数指标进行可靠的检测，要想达到这个目的，就必须对检测系统的抗干扰能力和可靠性必须较强。煤矿井传统的温度测量系统由于受到自身传感器的限制，外围的配套电路和连线较为复杂，且传统的温度测量系统由于其模数转换电路放在传感器以外，这样就给温度测量传统的传感器应用于煤矿井下温度测量场合。

DALLAS公司生产的单总线温度传感器由于不需要给传感器提供电源线，并且可以直接的将被测温度转化为数字量供微机理，比较适合在比较复杂的井下煤矿现场环境下，和从的温度测量系统相比，其适应性和抗干扰能力更强，发展前景也是广阔的。

系统主要由STC89LE52单片机和单总线数字温度传感器DS18B20组成，并由DS18B20进行井内温度信号的采集，还同时完成A/D的转换过程，通过单总线输出数字信号送入到TC89LE52进行处理。经过这些过程后这个温度检测系统就完成了数据的采集、处理、显示好报警等功能的设定。DS18B20的供电方式是由外部电源进行供电的。矿井温度测量系统硬件连接图如下：

采用DS18B20作为矿井检测系统的温度传感器，不仅仅在内部就能够完成A/D的转换，而且还能够直接通过供单片机对输出的数量进行处理，在抗干扰能力和可靠性上有了更近一步的提升，有利于在煤矿井复杂的地下环境中完成布线的工作。

3.煤矿主要设备的压力监测技术

煤矿压力检测就是领用压力仪表对煤矿的回采工作面及巷道的围岩应力分布、威严的变形、位移等一系列的煤矿压力显现现象，并常用合理的数学方法对这些压力显现现象进行检测，对检测的信息进行分析，并总结出回采工作面及巷道压力显现的规律。目前在煤矿压力检测中比较常用的是KJ24煤矿压力检测系统，该系统是用于压力动态监测的无线系统，系统将计算机监测技术、数据通信技术和传感器技术融合为一体，实现了复杂环境条件下对煤矿压力的自动监测和分析，工作面上设备之间采用无线传输方式，避免了在线系统在后期维护方面带来的诸多不便。主要对实现对煤矿综采工作面支架和超前支护工作阻力 、掘进和回采巷道顶板里层位移和速度、围岩或煤体内部应力变化 、锚网巷道锚杆或锚索的载荷应力等进行监控，该设备当前已经实现了

3.1.井上计算机动态显示监测参数及报警；

3.2.井下现场显示数据及报警；

3.3.监测数据自动记录存储；

3.4.连续监测曲线显示及分析；

3.5.历史数据查询及报表输出；

3.6.综合分析及顶板安全评估分析；

3.7.客户端模式在线动态监测；

3.8.数据库数据信息共享；

3.9.监测日报网上报表；

3.10.监测点空间数据GIS模拟图形显示。

在对煤矿进行压力监控的过程中采用的了本安型数字压力机、围岩移动传感器、本安型锚杆（索）应力传感器等设备，这些设备具有具有光控数显、数据无线发送、支架号显示等功能，体积小、精度高、功耗低、操作方便，具有较高的可靠性和安全性，可在长期井下使用，无需维护等特点，是煤矿压力监控最理想的设备。

4.总结 ：

研究表明，面向煤矿设备维护的温度与压力监测系统具有数据采集、数字滤波、温度补偿处理、串口通信等功能；具有较高的检测精度与运行稳定性，能够满足煤矿设备检测需求。通过对设备温度与液压系统的压力监测，为维护系统提供数据支撑，从而为矿井下复杂的专业环境提供一个有力的保障。

参考文献：

[1]刘春雅，程旭，基于DS18B20的煤井多点温度测量传统，研究工业仪表与自动化装置，2009

[2]王新辉，一种数字化温度测量方法，{J}，传感器技术，2005

[3]泰安，KJ24煤矿压力检测系统，2007