СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПЕРАМЕТРОВ В ОЧИСТНОМ ЗАБОЕ ШАХТЫ

Полезная модель относится к системе контроля параметров в очистном забое шахты и может найти применение в горно-шахтной промышленности для автоматизированного контроля и визуализации параметров, характеризующих работу механизированных секций крепи, предпочтительно с ручным пилотным управлением, и состояние окружающей среды.
Известна система контроля параметров в очистном забое шахты по RU 2010144700 с решением о выдаче патента, выбранная за прототип. Данная система контроля параметров в очистном забое шахты со множеством установленных вдоль лавы секций крепи содержит центральный пульт забоя, оснащенный компьютером, датчики измеряемых параметров работы и состояния, устройство связи в лаве, включающее радиомодемные блоки, расположенные друг от друга на расстоянии нескольких секций. Информация с датчиков измеряемых параметров каждой секции поступает в блок сбора данных секции и передается по соединительной шине в компьютер центрального пульта забоя.
Недостатком данной системы контроля параметров является то, что информация с дачиков измеряемых параметров каждой секции поступает только на центральный пульт забоя, расположенный на отдаленном расстоянии от секций, получение же такой информации вблизи работающей секции невозможно. Поэтому в случае возникновения нештатной ситуации или приближения к ее возникновению невозможно на месте определить, величина какого параметра вышла или приближается к выходу из допустимого диапазона значений, и следовательно, какой элемент секции нуждается в коррекции работы. Также невозможно вблизи каждой секции определить, источник питания какого датчика близок к разрядке и, следовательно, нуждается в замене.
Другой недостаток заключается в том, что центральный пульт забоя связан с блоками сбора данных посредством соединительной шины, нарушение которой не исключено в условиях горно-шахтных работ.
Техническая задача, на решение которой направлена данная полезная модель, заключается в улучшении контроля параметров в очистном забое шахты вследствие обеспечения возможности получения информации с датчиков измеряемых параметров вблизи секций на протяжении всей лавы. Другая техническая задача - повышение надежности связи радиомодемных блоков с центральным пультом забоя путем исключения соединительной шины как средства связи между ними.
Поставленная задача решена тем, что система контроля параметров в очистном забое шахты со множеством установленных вдоль лавы секций крепи, как и прототип, содержит центральный пульт забоя, оснащенный компьютером, датчики измеряемых параметров работы и состояния, в том числе датчики угла наклона элементов секции, устройство связи в лаве, включающее радиомодемные приемопередающие блоки, расположенные друг от друга на расстоянии нескольких секций. В отличие от прототипа, введено портативное устройство контроля параметров, содержащее микроконтроллер с запоминающим устройством, соединенный с датчиком угла наклона экрана, дисплеем, устройством пользовательского ввода и радиомодулем, имеющее автономный источник питания.
Решению технической задачи способствует и то, что центральный пульт забоя оснащен радиомодемом, имеющим возможность приемопередающей связи с радиомодемными блоками.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2, 3, на которых изображено:
фиг.1 - блок-схема системы контроля параметров в очистном забое шахты.
фиг.2 - схематический разрез забоя с секцией крепи.
фиг.3 - блок-схема портативного устройства контроля параметров.
1
N
На фиг.1 изображена блок-схема системы контроля параметров в очистном забое шахты со множеством секций 1-1 крепи, установленных рядом друг с другом вдоль лавы. Данная система содержит центральный пульт забоя 2, оснащенный компьютером 3, датчики параметров работы и состояния, установленные на элементах секций, устройство связи в лаве и портативное устройство контроля параметров 4.
Компьютер 3 включает модуль программной памяти для хранения функциональных программ, процессор для обработки этих программ, дисплей для визуализации параметров работы и функционального состояния секций крепи, а также параметров окружающей среды.
Устройство связи в лаве включает радиомодемные блоки 5, расположенные друг от друга на расстоянии нескольких секций 1, и радиомодем 6 с антенной центрального пульта 2 забоя. Радиомодемный блок 5, изображенный на фиг.2, содержит микроконтроллер, связанный с приемопередающим радиомодемом. Каждый блок 5 подсоединен при помощи разъема 9 к аккумуляторному источнику питания 7, размещенному в лавном светильнике 8, при этом имеется возможность подзарядки данного источника питания 7 от осветительной сети 10 лавы.
Каждая секция 1 крепи, изображенная на фиг.2, служащая для подпирания кровли 11 от обрушения и выполняющая функции разгрузки, передвижки и распора крепи, имеет шарнирно связанные щитом 12 скользящее основание 13 и верхнее перекрытие 14, между которыми установлена по меньшей мере одна телескопическая стойка 15. Стабильность крепи обеспечена угловым домкратом 16, смонтированном между щитом 12 и верхним перекрытием 14.
Датчик угла наклона 17, установленный на верхнем перекрытии 14, содержит микромеханический акселерометр с тремя взаимно ортогональными измерительными осями, микроконтроллер, батарейный источник питания 18, радиомодем 19 с антенной и имеет возможность приемопередающей беспроводной связи с ближайшим радиомодемным блоком 5. Возможна установка вышеописанного датчика угла наклона 17 на щите 12.
Комплексное измерительное устройство 20, установленное в основании 13, содержит датчик угла наклона 21, выполненный на основе микромеханического акселерометра с тремя взаимно ортогональными измерительными осями, и датчик линейного перемещения 22. Возможно размещение в комплексном измерительном устройстве 20 датчика гидравлического давления и датчика температуры окружающей среды. Каждый из датчиков измерительного устройства 20, размещенных в едином защитном корпусе, имеет возможность передачи сигнала измерения через общий микроконтроллер по линии связи 23 в ближайший радиомодемный блок 5. Электропитание элементов комплексного измерительного устройства 20 обеспечено аккумуляторным источником питания. Имеется возможность установки вышеописанного комплексного измерительного устройства в угловой домкрат 16.
Датчик взрывоопасного газа 24, установленный предпочтительно на верхнем перекрытии 14, содержащий источник питания 25, газоанализатор, микроконтроллер, радиомодем 26 с антенной, имеет возможность приемопередающей беспроводной связи с ближайшим радиомодемным блоком 5, в программу которого заложена величина предельно допустимой концентрации взрывоопасного газа.
По меньшей мере одна телескопическая стойка 15 снабжена датчиком гидравлического давления 27, содержащим чувствительный к воздействию давления элемент, батарейный источник питания 28, микроконтроллер и радиомодем 29 с антенной, имеющим возможность приемопередающей беспроводной связи с ближайшим радиомодемным блоком 5.
Портативное устройство контроля параметров 4, изображенное на фиг.3, выполнено на основе микроконтроллера 30 с запоминающим устройством, соединенного с датчиком угла наклона 31 экрана, дисплеем 32, устройством пользовательского ввода 33, флэш-памятью, устройством вибрации 34 корпуса, радиомодулем 35, имеет поддержку Ethernet протокола. Устройство пользовательского ввода 33 включает устройство ввода, выполненное в виде одной или более кнопок, предпочтительно пленочных, и сенсорную панель, прозрачно интегрированную в экран дисплея 32. Датчик угла наклона 31 экрана содержит микромеханический акселерометр с тремя взаимно ортогональными измерительными осями. Радиомодуль 35 включает микроконтроллер и приемопередающий радиомодем с антенной. В программную память микроконтроллера 30 заложены индивидуальный код каждого датчика и диапазоны значений измеряемых величин, необходимые для нормальной работы. Электропитание элементов портативного устройства 4 обеспечено аккумуляторным источником питания 36. На экране 37 дисплея 32, предпочтительно жидкокристаллического, имеется возможность отображения схематичного изображения секции 1 крепи с датчиками.
Работа системы контроля параметров в очистном забое шахты осуществляется следующим образом.
1
N
Датчики параметров каждой секции 1-1 отправляют сигналы измерений радиомодемному блоку ближайшей секции по его запросу, радиомодемные блоки 5 передают информацию по цифровому радиоканалу связи в центральный пульт забоя для визуализации, анализа и хранения.
Оператор с портативным устройством 4 контроля параметров перемещается вдоль лавы. Радиомодуль 35 принимает сигнал с радиомодемных блоков 5, при этом мощность принимаемого сигнала тем больше, чем ближе находится блок 5, т.е. с ближайшего к портативному устройству 4 радиомодемного блока 5 поступает наибольший по мощности сигнал. Микромеханический акселерометр 30, измеряющий угол наклона плоскости экрана 37 относительно гравитационной оси, идентифицирует его пространственное положение для формирования неискаженного изображения секции на экране. Оператор посредством устройства пользовательского ввода 33 выводит нужную ему информацию на экран дисплея 32. Схематичное изображение секции на экране дисплея 32 содержит изображение датчиков параметров в местах их фактического размещения на секции, текущие значения величин, измеряемые датчиками, и значения величин заряда их источников питания. При достижении или приближении к достижению измеренными величинами предельно допустимых максимальных или минимальных значений, а также при снижении заряда источников питания до минимально допустимого, микроконтроллер 30 отправляет сигнал устройству вибрации 34 для осуществления функции вибрации корпуса. Изображение такого датчика при работе в нормальном режиме выделяется зеленым цветом, при приближении к выходу из поля допуска - желтым цветом, при достижении предельно допустимых значений - красным цветом. Источник питания, величина заряда которого достигает минимально допустимого, выделяется красным цветом. Оператор при помощи рукоятки пилотного управления корректирует работу нуждающегося в такой коррекции элемента крепи и/или заменяет разряженный батарейный источник питания, устранив тем самым предпосылки возникновения нештатного режима работы.
Возможны просмотр изображений нескольких секций одновременно и воспроизведение через громкоговоритель записи голосовых сообщений, например, сообщения порядкового номера секции, вблизи которой находится портативное устройство 4. Поддержка Ethernet протокола и/или наличие флэш-памяти позволяют считывать информацию на поверхности шахты.
Введение портативного устройства контроля параметров, содержащего микроконтроллер с запоминающим устройством, соединенный с датчиком угла наклона экрана, дисплеем, устройством пользовательского ввода и радиомодулем, имеющего автономный источник питания, позволяет получать информацию с датчиков измеряемых параметров вблизи секций на протяжении всей лавы, что улучшает контроль параметров работы и состояния в очистном забое шахты.
Оснащение центрального пульта забоя радиомодемом, имеющим возможность приемопередающей связи с радиомодемными блоками, исключает соединительную шину как средство связи между ними, что повышает надежность связи радиомодемных блоков с центральным пультом забоя.