矿山井下主配设备安全预警关键技术研究

【摘要】摘要：矿山井下设备是矿山生产作业的重要支柱,其井下配套的矿井通风机设备系统、矿井提升机设备系统、矿井排水设备系统及井下空压机设备系统是矿山井下生产必备的主要配套设备,简称为矿山井下主配设备系统。其井下主配设备系统工作运行的好坏直接关系到矿山人员安全及生产安全和效益,因此如何实现和保障其井下主要关键设备的安全可靠运行,一直是矿山安全生产领域的重要研究课题。目前,在井下矿山单设备系统监测监控领域及井下瓦斯监控方面国内外已有了不少研究成果,但基于包含井下多设备安全监控系统及兼容井下瓦斯监控等井下其它安全监控系统的集成化统一监控平台系统的研究稀有涉及,本文正是基于上述现实问题,提出矿山井下安全预警统一监控平台研究课题,并对形成安全预警统一监控平台系统的主要关键技术问题展开理论研究与技术实现。研究设计了包含矿山井下四大主配设备系统的统一的从井下到井上的三层监控组网技术方案,其组网技术方案首次包含老旧监控设备系统的兼容、包含瓦斯传感器检测及井下人员定位检测系统等扩展接口功能,此组网方案及技术实现在国内首创,为后继矿山安全监控水平的提升提供了全新的理念。针对矿山井下四大主要配套设备系统各自的功能分析及选用的安全监控参数及工艺控制方式,本论文统一的对其进行了详细归纳与研究,提出了统一安全监控平台经济适用、性价比高的参数组选型原则方案。通过对统一监控平台所需要的各类电量与非电量传感器性能的分析,研究了传感器的组成、发展、现状,性能特性及传感器技术的飞速发展趋势所带来的组网用传感器选型的困惑,提出了矿山井下安全监控用系统传感器在工程实例中的主要选用原则。通过SVM数值分析技术手段对矿山回采工作面的瓦斯传感器的放置位置与放置数量进行数值分析,验证了瓦斯传感器放置位置距离及传感器数量问题。通过对以往各类控制技术等的全面分析研究,给出了以PLC开发环境作为分布式子站控制器方案的最优结论,研究开发出预警监控平台分布式子站现场监控系统最佳组网技术方案结构框图。研究总结出PLC硬件配型原则,并进行了配型实现,通过软件编程实现了PLC开发环境下的井下风机等系统的自动监测控制。针对井下特殊环境下数据安全采集的高要求,研究分布式子站传感器与工业控制器之间数据安全采集的实现方法,提出了适合井下数据安全采集与传输的统一的安全电量变送器联接概念,用于解决大监控平台多类型传感器多源信息融合难的问题,开发设计出数据安全采集系统框图。利用现有的井上监控平台、分布于井下的组网综合布线系统及井下控制器系统,研究与探讨了预警监控平台兼容瓦斯监控、人员定位及井下老旧设备系统的一种扩展兼容接口技术实现解决方案,给出了分布式子站扩展兼容接口相应技术实现设计方案。将井上光纤以太网通信技术与井下CAN总线通信技术相结合的组网方式应用到多设备系统的监控平台上,通过设计两种通用的通信智能节点,很好的解决了多设备监控系统信道不共享、协议不兼容等问题。选择组态王为本矿山主配设备预警监控平台上位机软件开发环境,完成井下各设备系统中控制器与上位机软件监控系统的数据对接设计,完成矿山井下主配设备预警监控平台软件监控系统主界面及各分系统界面的软件编程实现。采用数据库技术应用于矿山井下多设备系统的统一监控平台当中,通过将数据库与监控平台各层监控软件进行数据对接,并利用其数据库技术对海量数据的数据分析与数据管理优势,解决了目前统一矿山监控平台软件难以满足多设备系统庞大数据实时监控处理的难题。建立了上位机监控平台界面,其显示功能首次包含了平台主监控界面、各主配设备分系统监控界面,并建立了井下各子站现场监控界面,系统包含了全方位监控功能,建立了从井下到井上的全方位、实时、立体、安全的监控防护体系。本文在矿山井下安全监控系统中综合了目前几大前沿技术,将其各自的优势发挥于矿山井下多设备系统统一监控的平台之中,这些技术包括最新的控制技术、最新的组网技术、最新的通信技术以及最新的软件监控技术,为后继矿山井下设备、人员及瓦斯安全监控设计者提供全新的可实施的操作方案。本文所做研究工作,立足于学科前沿,对矿山井下主要配套设备安全预警关键技术问题进行了较深入的研究,具有重要的理论意义和工程应用价值。图96幅,表1个,参考文献219篇
【作者】李建军；
【导师】李夕兵；
【作者基本信息】中南大学，矿业工程，2013，博士
【关键词】矿山井下设备；瓦斯；安全预警；统一监控平台；PLC控制；通信组网；组态软件；

【参考文献】
[1]徐香勤.产业结构优化对河南省“十二五”节能目标的影响研究[D].郑州大学,环境科学,2013,硕士.
[2]吕英海.利用反义蜡质基因改良杂交稻食味品质的研究[D].上海师范大学,遗传学,2004,硕士.
[3]张伟.A380客机气动特性分析及机翼优化设计方法研究[D].南京航空航天大学,飞行器设计,2013,硕士.
[4]刘喜梅.论“斯芬克斯因子”与文学的教诲[D].华中师范大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.
[5]徐民.千佛山医院科研项目管理系统的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[6]刘磊.人胎盘绒毛间充质干细胞在大鼠急性心肌梗死修复中的作用的实验研究[D].苏州大学,心胸外科学,2014,硕士.
[7]柯佳佳.长三角区域经济增长收敛的研究[D].浙江工商大学,产业经济学,2012,硕士.
[8]张杰.蜡梅（Chimonanthus praecox（L.）Link）异戊烯基焦磷酸异构酶基因CpIPI的克隆及功能初步分析[D].西南大学,园艺学,2013,硕士.
[9]赵立伟.社会角色和受案范围是影响法院审判公信力的首要因素[J].求实,2014,S1:69-71.
[10]陆观.指纹识别技术在公安指纹信息系统中的研究及应用[D].东华大学,软件工程（专业学位）,2014,硕士.
[11]褚丹雅.《双城记》中的节奏研究[D].华东师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[12]陈斌.坚持游击战题材越新越精彩[J].股市动态分析,2011,09:24.
[13]高洁雁.中小学教师情绪劳动和职业压力的关系：应对方式的中介作用[D].河北师范大学,心理健康教育,2013,硕士.
[14]张春慧.大学校园绿地景观规划与设计的研究[D].东北农业大学,2004.
[15]秦建勋.幼儿歌唱教学策略研究[D].西北师范大学,学前教育学,2013,硕士.
[16]贾书岩.个人破产中自由财产规制的探究[D].扬州大学,民商法学,2012,硕士.
[17]孟含琪.信息披露频率对股票收益率分布影响的实证研究[D].吉林大学,金融,2013,硕士.
[18]刘雨.我国企业碳信息披露及影响因素研究[D].北方工业大学,会计学,2013,硕士.
[19]甄自兴.应用灰色系统的农村信贷市场分析[D].首都经济贸易大学,统计学,2013,硕士.
[20]陈春林.质子泵抑制剂用于肝硬化患者的疗效评估[D].南方医科大学,内科学,2012,硕士.
[21]解琪.FBM76双闪烁晶体补偿密度测井仪的研制[D].西安石油大学,仪器仪表工程,2011,硕士.
[22]高宁.滨北地区中浅层油气保存条件研究[D].大庆石油学院,矿产普查与勘探,2004,硕士.
[23]胡敏,潘雪增,平玲娣.基于数据挖掘的实时入侵检测技术的研究[J].计算机应用研究,2004,01:105-108.
[24]张钢,柴建云,刘志刚,阮白水.一种新型高压永磁直驱风力发电变流器研究[J].电力电子技术,2014,02:1-3.
[25]何星烨.突发自然灾害事件的报道框架研究[D].新疆大学,新闻学,2013,硕士.
[26]乔雷.物流上市公司业绩综合评估体系研究[D].合肥工业大学,物流工程,2013,硕士.
[27]王玮,王军,由大德.基于遗传算法的海上舰艇编队配置方法研究[J].控制与决策,2003,06:736-739.
[28]冯立杰,李宣东,王金凤,李亚东.基于多代理系统(MAS)的煤矿水害事故响应系统[J].中国安全科学学报.2007(09)
[29]于佳玉.莎剧重译的继承性与创新性研究[D].鲁东大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[30]孙军林.基于BREW平台的移动流媒体客户端的设计与实现[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[31]张惠.负面网络口碑对网络消费者购买决策影响的实证研究[D].辽宁大学,企业管理,2012,硕士.
[32]韦鹏杰.基于主渠道的河池电信市场服务营销策略研究[D].广西大学,2005.
[33]杨艳.ArcEngine与OA集成的城镇规划信息平台研究[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[34]张震.不同磷浓度条件下浮萍除磷效率及其机理研究[D].扬州大学,环境科学,2011,硕士.
[35]薛蓉,陆向红,卢美贞,窦晓,晏荣军,计建炳.絮凝法采收小球藻的研究[J].可再生能源,2012,09:80-84.
[36]陈春晖.中国股票市场有效性的统计研究[D].湖南大学,2005.
[37]周敏.初中小班化教育背景下学生课堂问题行为的实证研究[D].宁波大学,课程与教学论,2013,硕士.
[38]朱晨昊.弹道导弹上升段扰动引力影响分析及补偿方法研究[D].哈尔滨工业大学,飞行器设计,2014,硕士.
[39]李慧萍.基于机器视觉的絮体检测与在线沉速测量研究与应用[D].华东交通大学,计算机技术（专业学位）,2014,硕士.
[40]黄成.基于Web服务的企业应用集成架构及引擎研究[D].浙江大学,2005.
[41]刘思源.基于Android的信息分享系统及个性化推送的设计与实现[D].北京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[42]宁宇.黄瓜转录因子CsCBF3的克隆及其转化黄瓜的研究[D].南京农业大学,蔬菜学,2013,硕士.
[43]吴美玲.工作流支撑环境研究及其在操作票系统中的应用[D].山东大学,电路与系统,2013,硕士.
[44]蓝玉琼.计算机集成制造系统的概念、发展及结构改进[J].昆明理工大学学报(理工版),2002,05:86-88+138.
[45]张计英.元认知策略培训对大学英语写作教学影响的实证研究[D].南京师范大学,课程与教学论,2012,硕士.
[46]孟祥杰.公务员年度考核有关问题研究[D].云南财经大学,公共管理,2014,硕士.
[47]童勤业,陈琢,李光.系统参数估计的混沌方法[J].控制与决策,2003,04:427-431.
[48]张蒲生.政府机关网络中信息采掘技术的应用研究[J].办公自动化,2002,06:39-43.
[49]吴伟.高速三维数据扫描机系统设计与研究[D].广东工业大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[50]柔鲜古丽·乌尤普.维吾尔族的文学生活研究[D].喀什师范学院,中国少数民族语言文学,2014,硕士.