煤矿内风机设备开停的监测系统及冗余式监测方法与流程

1.本发明属于监测技术领域，具体涉及一种煤矿内风机设备开停的监测系统及冗余式监测方法。


背景技术：

2.《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范aq1029-2019》第7.9条规定：主要通风机、局部通风机应当设置设备开停传感器。《煤矿安全规程2016》第一百六十四条规定：(八)每15天至少进行一次风电闭锁和甲烷电闭锁试验，每天应当进行一次正常工作的局部通风机与备用局部通风机自动切换试验，试验期间不得影响局部通风，试验记录要存档备查。(九)严禁使用3台及以上局部通风机同时向1个掘进工作面供风。不得使用1台局部通风机同时向2个及以上作业的掘进工作面供风。
3.开停传感器与被测设备没有直接的电气连接，主要用于检测设备开停状态。由于煤矿井下作业，存在由于安装调试不当、外界干扰导致开停传感器误判，尤其是在主、备风机切换时，易导致开停传感器误判现象，严重影响煤矿安全生产效率。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本发明提出一种煤矿内风机设备开停的监测系统，该煤矿内风机设备开停的监测系统具有对开停传感器进行冗余式监测，避免发生误报的优点。
6.根据本发明实施例的煤矿内风机设备开停的监测系统，包括：上位机；分站，所述分站与所述上位机相连；多个开停传感器，多个所述开停传感器均与所述分站相连，多个所述开停传感器用于监测煤矿内风机设备的开停状态。
7.本发明的有益效果是，本发明结构简单，通过设置多个开停传感器来检测煤矿内风机设备的开停状态，并将监测结果通过分站反馈至上位机，能够实现实时监测，同时设置多个开停传感器，通过多个开停传感器之间的相互开停逻辑关系对开停传感器自身进行监测，避免开停传感器自身发生误报，从而避免了应误报引起的停机，有效提高了生产效率。
8.根据本发明一个实施例，所述风机设备包括：主风机和备风机，所述主风机内具有第一一级电机和第一二级电机，所述备风机具有第二一级电机和第二二级电机。
9.根据本发明一个实施例，所述开停传感器包括：第一开停传感器，所述第一开停传感器设于所述第一一级电机的线缆上；第二开停传感器，所述第二开停传感器设于所述第一二级电机的线缆上；第三开停传感器，所述第三开停传感器设于所述第二一级电机的线缆上；第四开停传感器，所述第四开停传感器设于所述第二二级电机的线缆上。
10.根据本发明一个实施例，所述第一开停传感器、所述第二开停传感器、所述第三开停传感器和所述第四开停传感器与所述分站之间通过有线或无线的方式连接。
11.根据本发明一个实施例，所述第一开停传感器、所述第二开停传感器、所述第三开停传感器和所述第四开停传感器用于监测对应线缆内部的磁场值。
12.根据本发明一个实施例，一种采用上述的煤矿内风机设备开停的监测系统的冗余式监测方法，包括以下步骤，多个开停传感器连续监测各自对应线缆内部的磁场值；根据磁场值的变化判定多个开停传感器的监测结果是否正常，若开停传感器的监测结果不正常，则根据开停逻辑关系调整开停传感器的监测结果。
13.根据本发明一个实施例，开停逻辑关系具体为：主风机和备风机中的一者开启时，另一者关闭；第一一级电机处于工作状态是第一二级电机开始工作的一个必要条件；第二一级电机处于工作状态是第二二级电机开始工作的一个必要条件。
14.根据本发明一个实施例，第一二级电机开始工作的另一个必要条件是第一一级电机工作时的实际通风量低于通风要求；第二二级电机开始工作的另一个必要条件是第二一级电机工作时的实际通风量低于通风要求。
15.根据本发明一个实施例，设定磁场值的变化阈值，若检测到主风机和备风机内均有线缆磁场值的变化大于变化阈值，同时主风机的线缆的磁场值和备风机的线缆的磁场值中的一者减小，而另一者增大，则此时主风机和备风机正处于切换状态，根据主风机和备风机切换前后的状态，判断多个开停传感器监测结果是否正确，若部分开停传感器监测结果与主风机和备风机切换前后的状态不符，则根据开停逻辑关系重新调整部分开停传感器的监测结果。
16.根据本发明一个实施例，若检测到主风机或备风机内有线缆的磁场值的变化小于变化阈值，则延迟一定时间后再次监测，若开停传感器监测到线缆的磁场值变化小于变化阈值，则判定为外部环境干扰，开停传感器的监测结果保持不变，若开停传感器监测到线缆的磁场值变化大于变化阈值，则根据开停逻辑关系重新调整开停传感器的监测结果。
17.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
18.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
19.本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是根据本发明的煤矿内风机设备开停的监测系统的结构示意图；
21.图2是根据本发明的煤矿内风机设备开停的监测系统的监测方法的流程示意图；
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.下面参考附图具体描述本发明实施例的煤矿内风机设备开停的监测系统及冗余式监测方法。
26.如图1-图2所示，根据本发明实施例的煤矿内风机设备开停的监测系统，包括：上位机、分站和多个开停传感器，分站与上位机相连；多个开停传感器均与分站相连，多个开停传感器用于监测煤矿内风机设备的开停状态。
27.本发明的有益效果是，本发明结构简单，通过设置多个开停传感器来检测煤矿内风机设备的开停状态，并将监测结果通过分站反馈至上位机，能够实现实时监测，同时设置多个开停传感器，通过多个开停传感器之间的相互开停逻辑关系对开停传感器自身进行监测，避免开停传感器自身发生误报，从而避免了应误报引起的停机，有效提高了生产效率。
28.根据本发明一个实施例，风机设备包括：主风机和备风机，主风机内具有第一一级电机和第一二级电机，备风机具有第二一级电机和第二二级电机。换言之，风机设备内包括主风机和备风机，根据各种管理规范对矿井内风机设备的要求，主风机和备风机只有一个能够处于工作状态，主风机和备风机均具有两个电机，只有当通风量小于要求时才能同时启动两个电机。
29.根据本发明一个实施例，开停传感器包括：第一开停传感器、第二开停传感器、第三开停传感器和第四开停传感器，第一开停传感器设于第一一级电机的线缆上；第二开停传感器设于第一二级电机的线缆上；第三开停传感器设于第二一级电机的线缆上；第四开停传感器设于第二二级电机的线缆上。
30.进一步地，第一开停传感器、第二开停传感器、第三开停传感器和第四开停传感器与分站之间通过有线或无线的方式连接。
31.更进一步地，第一开停传感器、第二开停传感器、第三开停传感器和第四开停传感器用于监测对应线缆内部的磁场值。也就是说，开停传感器主要通过监测线缆内部磁场值的变化来判断该线缆所对应的电机是否处于工作状态。
32.本发明还公开了一种采用上述的煤矿内风机设备开停的监测系统的冗余式监测方法，包括以下步骤，多个开停传感器连续监测各自对应线缆内部的磁场值；根据磁场值的变化判定多个开停传感器的监测结果是否正常，若开停传感器的监测结果不正常，则根据开停逻辑关系调整开停传感器的监测结果。
33.也就是说，由于矿井下的恶劣环境影响，开停传感器在监测主风机和备风机的工作状态时，是会发生误报的，根据开停逻辑关系来佐证开停传感器的监测结果是否正确，若不正确，则通过开停逻辑关系将发生误报开停传感器调整为正常。
34.根据本发明一个实施例，开停逻辑关系具体为：主风机和备风机中的一者开启时，另一者关闭；第一一级电机处于工作状态是第一二级电机开始工作的一个必要条件；第二一级电机处于工作状态是第二二级电机开始工作的一个必要条件。进一步地，第一二级电机开始工作的另一个必要条件是第一一级电机工作时的实际通风量低于通风要求；第二二级电机开始工作的另一个必要条件是第二一级电机工作时的实际通风量低于通风要求。
35.表1：开停逻辑关系
36.风机类别/逻辑关系第一一级电机第一二级电机第二一级电机第二二级电机第一一级电机√
‑××
第一二级电机√√
××
第二一级电机
××
√-第二二级电机
××
√√
37.注：“√”一定出现的情况，
“×”
不可能出现情况，
“‑”
表示可能出现的情况
38.换言之，开停逻辑关系如表1所示，关系1：当第一一级电机一定开启时，则第一二级电机可能开启，第二一级电机和第二二级电机不可能开启；关系2：当第一二级电机一定开启时，则第一一级电机一定开启，第二一级电机和第二二级电机不可能开启；关系3：当第二一级电机一定开启时，则第二二级电机可能开启，第一一级电机和第一二级电机不可能开启；关系4：当第二二级电机一定开启时，则第二一级电机一定开启，第一一级电机和第一二级电机不可能开启。
39.根据本发明一个实施例，设定磁场值的变化阈值，若检测到主风机和备风机内均有线缆磁场值的变化大于变化阈值，同时主风机的线缆的磁场值和备风机的线缆的磁场值中的一者减小，而另一者增大，则此时主风机和备风机正处于切换状态，根据主风机和备风机切换前后的状态，判断多个开停传感器监测结果是否正确，若部分开停传感器监测结果与主风机和备风机切换前后的状态不符，则根据开停逻辑关系重新调整部分开停传感器的监测结果。进一步地，若检测到主风机或备风机内有线缆的磁场值的变化小于变化阈值，则延迟一定时间后再次监测，若开停传感器监测到线缆的磁场值变化小于变化阈值，则判定为外部环境干扰，开停传感器的监测结果保持不变，若开停传感器监测到线缆的磁场值变化大于变化阈值，则根据开停逻辑关系重新调整开停传感器的监测结果。
40.也就是说，如图2所示，第一开停传感器、第二开停传感器、第三开停传感器和第四开停传感器检测对应线缆内磁场值的变化，若第一开停传感器、第二开停传感器中的一个和第三开停传感器、第四开停传感器中的一个的磁场值变化同时超过阈值，同时一个磁场值在降低，另一个磁场值在上升，那么此时主风机正在停机、而备风机正在开始工作，或者主风机正在开始工作，而备风机正在停机，另一方面，若开停传感器监测到线缆的磁场值变化小于变化阈值，则判定为外部环境干扰引起的磁场值变化；结合开停逻辑关系和实际通风量低于通风要求时，需要开启两个电机，而实际通风量满足通风要求时，只需要开启一个电机，那么主风机和备风机之间转变的过程为：只有第一一级电机开启，转变为只有第二一级电机开启；第一一级电机和第一二级电机开启，转变为第二一级电机和第二二级电机开启；只有第二一级电机开启，转变为只有第一一级电机开启；第二一级电机和第二二级电机开启，转变为第一一级电机和第一二级电机开启。在上述转变过程中，若对应的开停传感器在转变完成的前后输出的监测结果与转变的过程不一致，那么说明该开停传感器发生了误
报，需要重新调整监测结果。例如，当第一一级电机和第一二级电机开启，转变为第二一级电机和第二二级电机开启时，第一开停传感器和第二开停传感器的监测结果理论上应由开变为停、第三开停传感器和第四开停传感器的监测结果理论上应由停变为开，若实际监测结果不符，则调整对应的开停传感器的监测结果。通过上述的主风机和备风机的自动切换试验来使各个开停传感器保持正常状态，避免了开停传感器发生误报。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。