新型煤矿注浆监测系统的研究

２００９年增刊西部探矿工程１４９新型煤矿注浆监测系统的研究秦俊辉１，蒋曙光１，陈雷２，邵昊１（１．中国矿业大学安全学院，江苏徐州２２１００８；２．浙江省隧道工程公司，浙江杭州３１０００５）

摘要：根据煤矿注浆过程的实际情况，综合利用多种技术研发出注浆过程自动监测系统，其中利用ＰＬＣ控制采集注浆参数，光纤远距离传输，ｖｂ语言开发专用通讯软件，ａｓｐ．ｎｅｔ语言进行网页开发，并利用流媒体技术实现注浆现场监测视频的局域网传播，实现在办公室内对注浆过程的实时参数的监测及注浆现场的观察。关键词：煤矿；注浆监测；ＰＩ。Ｃ中图分类号：ＴＤ２６５．４文献标识码：Ｂ文章编号：１００４－－５７１６（２００９）增刊—０１４９—０３

注浆技术是一项实用性强、应用范围广的工程技术，主要用于治理水害和加固地层。生产矿井对注浆流量及注浆浓度决定的注浆土（灰）量十分关注，它不仅是煤矿企业绩效考评的一个重要依据，而且在发火趋势明显和发生火灾时更为重要，其注浆质量的好坏关系到井下火灾处理的进展与结果，直接影响煤矿的安全生产。但是，长期以来国内煤矿企业对注浆流量、注浆浓度缺乏较好的测试手段，仅凭经验值估算，缺乏强有力的科学依据，而且还夹杂诸多人为因素，存在虚报、假报现象。这种粗放型管理现象明显不符合现代煤矿安全管理的要求。为了加强对注浆工作的量化管理，完善注浆生产的自动化程度，使管理人员随时了解到当前的注浆参数，并对出现的问题进行及时调整，研究对注浆过程实时监测，并对注浆流量、注浆浓度准确、科学计算的系统具有极其重要的现实意义。下文介绍由笔者等研发出的针对煤矿注浆的自动监测系统，实现注浆参数现场实时采集，远距离传输和办公室局域网数据发布等功能。ｌ系统简介及工作原理该系统主要由监测下位机和上位机两部分组成，通过现场监测终端的下位机采集流量、浓度信号和注浆现场视频，实现监测数据的采集、存储、计算和现场显示，并将监测数据和注浆现场视频及时通过光纤传送绘远程上位机，上位机对监测数据进行整理和存储并通过办公室局域网以网页的方式将数据和监测视频进行发布，让现场工作人员、信息中心工作人员和企业领导都能够随时了解注浆情况，确保煤矿的安全生产。系统现场监测终端的下位机（ＰＬＣ控制器）通过流量计探头采集流量信号，并进行监测数据的存储、计算，同时利用触摸屏实时显示监测参数。

’总之，参与工程投标承接工程项目是一项系统为历史。结合参与投标的经验，现阶段招投标运作过程而复杂的工作，往往有许多因素无法确定，投标策中存在以下问题：略要靠积累的经验去分析判断。所以，作为承包商（１）资格预审条件存在倾向或排斥性；要注意工程投标经验的积累，以取得工程投标的更（２）投标人编制投标文件的时间不足；大成功。（３）专家评标时间过短；３对工程招投标中存在问题的思考（４）经评审的最低价中标的条件不成熟。随着我国法制的不断健全，工程招投标的相关法４结语律、法规日益完善，招标投标市场的运作必然将朝着更招标投标工作是项非常复杂的系统工程，它能体现为规范化的方向发展，政府行政主管部门从过程参与或一个企业的综合竞争能力，而我们公司总体规模尚小，直接操作，逐步转变为过程监督。过去那种依靠行政手只是地处沿海，相对而言，这几年参与了一些工程的竞段解决因招标过程当中存在问题而导致投标人的投诉，标工作，经验非常有限。在此，期望能起到抛砖引玉的或强制性平息招标委托人对招标工作不满的做法将成作用，不当及错误之处，请大家指正。

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系统通过光纤通信方式，将下位觇。的监测数据和视频信息传送给远程匕位机（Ｐｃ机），实现注浆参数和注浆现场视频信息的西睦翔寸监测。具体采用数字视频光端机（发射机）把注浆ｊ参数和注浆现场视频信息通过光纤毵送到Ｅ位胡。。上位机配置有数字视频光端机（接收机），监测数据由接收机接受后传递给上位机，上位机处理后可以生成相应的数据库，使用ＡＳＰ．ＮＥＴ技术对数据库进行读操作，并由ＩＩＳ进行网上站点发布，实现监测数据的网络发布。２系统组成２．１下位机现场监测下位机由主控仪器箱硬件部分和测量传感器组成。主控仪器箱硬件采用ＰＩ￡控制系统，主要由ＰＬＣ、电流／电压转换电路、触摸屏、数字视频光端机、电源和各种接口等组成。主控仪器箱是系统的主体，系统所用的测量传感器包括电磁流量计和摄像头，电磁流量计通过双绞屏蔽线与主控仪器箱外接，摄像头通过同轴电缆与主控仪器箱外接。（１）ＰＬＣ控制系统：ＰＬＣ是注浆过程参数自动采集系统的核心部分，选用西门子￥７－－２２６ＰＬＣ为其核心单元，控制各功能模块实现对监测数据的采集、处理、存储、显示，使用ＥＭ２３１模拟量扩展模块把从电流／电压转换电路中得到的注浆流量的电压信号转换为数字信号传给ＰＬＣ。ＰＬＣ监测程序中程序包括主程序，两个子程序ＳＢ良０，ＳＢＲ＿Ｉ，和一个中断程序ＩＮＴ０。主程序包括系统初始化程序（建立主程序与中断程序的连接，设置数据采样周期，设置系统清零密码，设置系统时间设定校验码等），检测控制程序，数据更新程序等。子程序ＳＢＲ＿０用于清除系统历史数据存储区的数据。子程序ＳＢ匙１用于清除系统当前数据存储区的数据。中断程序ＩＮＴ０用于采集数据，数据处理和存储数据等。在扫描周期的执行程序阶段里，ＣＰＵ执行程序是从主程序的第一条指令开始，在上电后的第一个扫描周期，执行初始化程序，配置系统参数。接着执行检测控制程序，根据不同的条件，控制系统流程，保证系统数据定时采集，系统清零，系统时间设定等功能的实现，如果用户需要清除记录的数据，则需要通过触摸屏输人清零密码，ＰＬＣ判断清零密码正确后，才调用子程序ＳＢＲ一０，ＳＢＲ－１，清除数据存储区的数据；如果上位机检测到注浆检测终端机的时间错误，则会发送时间设定的验证码给终端机，终端机判断验证码正确后，才会把上位机发送来的时间设定为系统时间；如果系统判断新的一年开始，则系统调用子程序ＳＢＲ＿０，ＳＢＲ＿Ｉ，清除数据存储区的数据，重新开始记录。最后更新数据通讯区的数据，把中断程序ＩＮＴ０中的当前数据存储区中的数据和历史数据存储区中的数据复制给数据通讯区，供上位机和触摸屏读取最新的数据。当中断事件发生时，即数据采样周期定时器计时时间到时，中断程序ＩＮＴ０执行，开始采集实时注浆流量数据，并换算出每秒内的注灰量，同时把当日注灰量的数据做相应的累加，最后更新数据存储区的数据。（２）电流／电压转换电路：注浆监测系统中，电磁流量计的输出信号为电流信号，要转化成可被ＰＬＣ系统处理的电压信号，需经电流／电压转换。可用一个２５０Ｑ的精密电阻，将４～２０ｍＡ的电流信号转换成为１～５Ｖ的电压信号。考虑到信号源为传感器时，输出阻抗很大，信号源电压存在严重的负载效应，采用电压跟随器接在电压和负载之间，从而减少负载效应。电压跟随器源于同相运算放大器，同相运算放大器电路如图ｌ所示。输入信号埘经过外接电阻Ｒ：接到集成运放的同相端，反馈电阻接到其反相端。

图１同相输入比例运算电路根据肛＋≈肛一，再根据ｉ＋≈ｉ一，可知附一雎（１）口．ｐｉ≈ｐ一２脚—Ｒ—Ｉ竺＋ＬＲｆ（２）

，所以Ｄ№＝（１＋譬）胁（§）

即洳与弘ｉ为同相比例运算关系。当Ｒｆ—ｏ时，如一弘ｉ，即输出电压与输入电压大小相等，相位相同，此时的电路为电压跟随器。电压跟随器的输出电压变化规律完全跟随输入电压变化，其电压放大倍数恒小于且接近ｌ，具有输入阻抗无穷大，而输出阻抗基本为０的显著特点，在电路中常用做缓冲级。从传感器采集到的电流信号通过精密电阻接人电压跟随器的输入（＋）端，电压跟随器输出的信号直接接入ＥＭ２３１模拟量扩展模块。电流／电压转换电路如图２所示。系统中有两路信号输入，选用ＬＭ３５８单电源通用集成运放构成电压跟随器电路，ＬＭ３５８内部包括有两个独

万方数据２００９年增刊西部探矿工程１５１１５Ｖ

＝！

图２电流／电压转换电路

ＡＤ口

立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，系统采用１５Ｖ电源。（３）触摸屏：本项目中我们采用ＨＩＴＥＣＨ公司生产的ＰＷＳ６６００Ｓ－－Ｓ触摸屏，直接通过ＲＳ一４８５网络与Ｓ７—２２６ＣＰＵ直接连接，并利用ＰＰＩ协议与ＣＰＵ通信，在触摸屏上可以看见实时注浆流量、浆液密度、粉体流量、当日累计、当年累计等注浆参数值；还可以看见时间和进行历史数据查询。２．２上位机上位机采用ＣＰＵ：ＩｎｔｅｌＣｅｌｅｒｏｎＩＶ３．ＯＧＨｚ，内存２Ｇ的研华工控机Ｈ６１００作为服务器，其中配置ｗｉｎ－ｄｏｗｓ２００３系统，安装通讯软件，注浆数据发布网页，监测视频发布设置等，实现对注浆数据的接受存储和局域网内发布。（１）通讯软件：服务器（上位机）端使用ＳＱＩ。２００５建立数据库，采用ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０编制上位机通信软件，与监测终端通信进行数据采集，并将监测数据写入数据库中，即进行写数据库操作。通讯软件用户界面在设计时运用了大量ＰｉｃｔｕｒｅＢｏｘ控件、Ｉｍａｇｅ控件和Ｌｉｎｅ控件以增加界面的图形效果。其中，主界面左上部分为注浆站的实时注浆数据部分，右上部分为注浆站的当天实时注浆量的累计趋势柱状图，左下部分为当年注浆站每月的累计注浆量，右下部分为注浆站的当月每天累计注

浆量，右下角提供注浆站的当天和历史的数据打印。软件利用ＭＳＣｏｍｍ通信控件，通过对其属性的设置，实现串行通讯，读取远程ＰＩ￡中的数据。（２）注浆数据发布网页设计：在上位机中ＩＩＳ建立网络站点，将实用ａｓｐ．ｎｅｔ脚本语言编写的网页文件放在站点文件夹内，就实现了注浆数据的局域网发布。网络发布程序是一个后台运行程序，只要上位机在工作，就实时等待向外发布数据。局域网内的用户只要输入网址（如ｈｔｔｐ：／／服务器的ＩＰ地址），就可以在用户终端上浏览注浆监测数据。（３）监测视频发布软件：该系统是基于ＷｉｎｄｏｗｓＭｅｄｉａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ体系开发的，其工作过程为：由摄

像头或摄像机取得视频信号；通过光纤将它们送到实时

编码工作站——ｗｉｎｄｏｗｓＭｅｄｉａ编码器；负责编码（压

缩）的编码工作站实时地将收到的数字视频信号压缩成所需要的格式，同时发送给视频服务器——ＷｉｎｄｏｗｓＭｅｄｉａ服务器；ＷｉｎｄｏｗｓＭｅｄｉａ服务器通过发布网站将

视频数据发送给提出请求的客户机或将压缩后的视频数据存放在硬盘上。用户可以通过本地局域网访问视频服务器，也可以通过互联网访问。在注浆数据发布网页上嵌入Ｗｉｎｄｏｗｓ播放器，就可以在查看注浆实时数据的同时观察注浆的现场情况，网页中添加播放器的代码如下：＜ｏｂｊｅｃｔｉｄ＝”ＯＢＪＥＣＴｌ”ｃｌａｓｓｉｄ＝”ＣＬＳＩＤ：６ＢＦ５２Ａ５２—３９４Ａ一１１ｄ３一Ｂ１５３—００Ｃ０４Ｆ７９ＦＡＡ６”ｃｌａｓｓ＝”ｔｖ”＞