雷達(dá)測(cè)距技術(shù)在煤礦自動(dòng)化中的應(yīng)用

摘要：由于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)存在比較大的風(fēng)險(xiǎn)，因此為了能夠有效地保證煤礦人員的生命安全以及煤礦生產(chǎn)的安全順利進(jìn)行，很多煤礦企業(yè)都引進(jìn)了高科技設(shè)備。文章對(duì)基于雷達(dá)測(cè)距技術(shù)的煤倉(cāng)煤位探測(cè)設(shè)備進(jìn)行了分析，希望能夠?qū)ξ覈?guó)煤礦自動(dòng)化水平的提升起到一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：煤礦自動(dòng)化；煤礦安全；煤倉(cāng)煤位；雷達(dá)測(cè)距；煤礦企業(yè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD67 文章編號(hào)：1009-2374（2015）30-0063-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.033

在我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天，不管是社會(huì)生產(chǎn)也好，還是人們的生活也好，都對(duì)煤炭具有越來越大的需求量。我國(guó)不僅是一個(gè)能源大國(guó)，同時(shí)也是世界上位屬前列的能源消耗大國(guó)，為了能夠順利地開采煤礦，使社會(huì)生產(chǎn)和人們生活對(duì)煤炭資源的需求得到充分的滿足，就必須要不斷研究和開發(fā)煤礦的開采技術(shù)?，F(xiàn)在我國(guó)的煤炭企業(yè)的自動(dòng)化水平變得越來越高，在煤礦生產(chǎn)中引進(jìn)雷達(dá)技術(shù)，特別是雷達(dá)測(cè)距技術(shù)，能夠有效地推動(dòng)煤礦企業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提升。有鑒于雷達(dá)測(cè)距技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的重要作用，本文介紹了雷達(dá)測(cè)距技術(shù)在煤礦自動(dòng)化中的具體應(yīng)用。

1 我國(guó)煤礦自動(dòng)測(cè)繪的現(xiàn)狀

多種方法可以進(jìn)行煤倉(cāng)煤位的探測(cè)，而這些方法都或多或少都存在著一定的不足之處。過去常用的一種方式就是重錘式煤位探測(cè)，這種方式具有較大的測(cè)量深度、簡(jiǎn)單的方法以及較低的成本等各種特點(diǎn)，但是在具體的測(cè)量過程中，這種方法要求重錘要接觸煤炭，因此很容易導(dǎo)致落煤掩埋重錘，最終降低了其自動(dòng)化的程度?，F(xiàn)在比較常用的一種非接觸式的探測(cè)裝置就是超聲波式煤位探測(cè)裝置，采用這種裝置具有較高的測(cè)量精度，然而超聲波傳播速度很容易受到風(fēng)力、氣壓、溫度等各種外力因素的影響，因此其也具有較差的可靠性。激光掃描是煤位探測(cè)裝置具有較快的速度以及較廣的測(cè)量范圍，而且也沒有對(duì)煤倉(cāng)形狀的特殊要求，然而在面對(duì)水霧和粉塵的時(shí)候卻具有較差的抗干擾能力，再加上其具有較高的成本，因此很難在煤礦企業(yè)中對(duì)其進(jìn)行普及?，F(xiàn)在雷達(dá)技術(shù)發(fā)展得越來越快，而其中的雷達(dá)測(cè)距技術(shù)則在煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。雷達(dá)測(cè)距發(fā)出的電磁波可以在空氣中以光速進(jìn)行傳播，由于其具有較大的量程、較強(qiáng)的穿透力、較高的精度等優(yōu)勢(shì)，再加上不會(huì)受到水霧以及粉塵等各種外界因素的影響，因此在煤礦自動(dòng)化中發(fā)揮了非常重要的作用。目前雷達(dá)測(cè)距技術(shù)已經(jīng)在汽車電子、測(cè)繪、軍事等很多領(lǐng)域中都受到了人們的普遍歡迎，因此在煤礦自動(dòng)化中可以對(duì)雷達(dá)技術(shù)所具備的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行充分的應(yīng)用，而采用雷達(dá)測(cè)距技術(shù)就可以使煤礦的自動(dòng)化生產(chǎn)水平得以顯著提升，最終能夠?qū)γ旱V開采技術(shù)的發(fā)展起到有效的促進(jìn)作用?？傊?，雷達(dá)測(cè)距技術(shù)水平在雷達(dá)技術(shù)不斷發(fā)展的今天也得到了較快的發(fā)展，而且其在煤礦自動(dòng)化中也得到廣泛的應(yīng)用，其有力地推動(dòng)了煤礦自動(dòng)化水平的提升。

2 雷達(dá)測(cè)距的原理

利用天線雷達(dá)探頭就可以將極窄的微波脈沖發(fā)射出來，這種微波脈沖可以在空氣中以光速進(jìn)行傳播，如果在與被測(cè)介質(zhì)表面接觸的時(shí)候，被測(cè)介質(zhì)就會(huì)反射其中的部分能量，而同一天線就會(huì)接受這些能量。天線到被測(cè)介質(zhì)表面的距離與發(fā)射脈沖與接收脈沖間隔具有正相關(guān)的關(guān)系，因?yàn)殡姶挪ň哂幸阎膫鞑ニ俣?，所以通過對(duì)其時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)算，就能夠?qū)⑵渑c被測(cè)介質(zhì)的距離算出來。

3 在煤礦自動(dòng)化中對(duì)雷達(dá)測(cè)距技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)的硬件

在設(shè)計(jì)雷達(dá)系統(tǒng)硬件的時(shí)候首先要設(shè)計(jì)雷達(dá)的電源模塊，一般來說，為了能夠使電源充足的轉(zhuǎn)換效率得到保證，就可以選擇K7805電源模塊作為雷達(dá)系統(tǒng)的電源模塊。K7805電源模塊除了能夠使電源固有的轉(zhuǎn)換效率得以滿足之外，同時(shí)還可以使電源的轉(zhuǎn)換效率得到進(jìn)一步的提升。在轉(zhuǎn)換效率方面，K7805電源模塊都能夠達(dá)到96%的比例，而且也不需要將任何散熱片添加進(jìn)去。除此之外，K7805電源模塊還具有非常積極的波紋特性和噪音，而且將TVS管加入到電路中，就能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行有效的過電壓保護(hù)；其次是設(shè)計(jì)雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)的通信模塊。在設(shè)計(jì)雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)的通信模塊時(shí)可以選擇RS485，然后利用ModbuS通訊協(xié)議就能夠?qū)崿F(xiàn)通信設(shè)計(jì)。在對(duì)RS485進(jìn)行選用的時(shí)候要選擇MAX3802作為接口芯片。為了有效地避免過大的電壓差現(xiàn)象出現(xiàn)在通信線中，因此設(shè)計(jì)人員一般都會(huì)將TVS管加入到電路中，這樣就能夠?qū)﹄娐菲鸬接行У姆览擞勘Ｗo(hù)作用；最后是設(shè)計(jì)雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)頻率輸出電路。一般在對(duì)雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員為了能夠保證集控系統(tǒng)和頻率輸出電路之間形成良好的兼容性，一般都會(huì)需選擇200～1000Hz作為信號(hào)的輸出頻率。同時(shí)為了能夠使疾控系統(tǒng)的安全性得以確保，就可以將TVS管加入到頻率輸出電路的輸出端口的位置，從而能夠有效地發(fā)揮出集控系統(tǒng)的防浪涌技術(shù)水平和防雷技術(shù)水平。

3.2 設(shè)計(jì)雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)的軟件

目前雷達(dá)測(cè)距技術(shù)在煤礦自動(dòng)化中得到了廣泛的應(yīng)用，然而在具體的雷達(dá)測(cè)距過程中，必須要注意到雷達(dá)的探頭可能會(huì)被地下的物體擋住，這樣就會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)測(cè)距的數(shù)據(jù)出現(xiàn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。要想使雷達(dá)測(cè)距數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題得以解決，測(cè)距人員就需要認(rèn)真地分析每一個(gè)雷達(dá)采集值，同時(shí)還要在程序上詳細(xì)地記錄顯現(xiàn)出來的信息強(qiáng)度，隨后就要排列這些信息強(qiáng)度，一般都會(huì)選擇從高到低的方式對(duì)其進(jìn)行排列，然后再繪制其中的回波曲線，最后就能夠?qū)⑴c最大的信息強(qiáng)度點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的距離值輸出出來。如果雷達(dá)探頭移動(dòng)的物體所阻擋，這時(shí)候選擇這種方法就能夠有效地濾除移動(dòng)的物體，并且將物體對(duì)探頭的干擾排除掉，從而全面地確保測(cè)距的準(zhǔn)確性。

3.3 設(shè)計(jì)雷達(dá)系統(tǒng)中的上位機(jī)

為了能夠準(zhǔn)確、直觀明了地顯示煤礦倉(cāng)庫中的物資信息，就需要設(shè)計(jì)雷達(dá)系統(tǒng)的上位機(jī)軟件，并且對(duì)上位機(jī)軟件進(jìn)行編寫。雷達(dá)的上位機(jī)軟件能夠準(zhǔn)確而直觀地顯示倉(cāng)庫中物質(zhì)的高度，并且還可以設(shè)置物資高度的報(bào)警值。除此之外，上位機(jī)軟件還可以存儲(chǔ)歷史報(bào)警值，這樣就能夠便于以后相關(guān)的工作人員查詢相關(guān)的物資高度記錄以及歷史報(bào)警記錄等。

4 結(jié)語

現(xiàn)在我國(guó)煤礦企業(yè)發(fā)展得越來越快，因此有力地推動(dòng)了我國(guó)煤礦技術(shù)的不斷發(fā)展。由于現(xiàn)在煤倉(cāng)煤位探測(cè)方法存在著較多的不足，因此本文對(duì)一種基于雷達(dá)測(cè)距技術(shù)的煤倉(cāng)煤位探測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)，利用這種設(shè)備能夠使測(cè)量的精度得以極大提升，同時(shí)還可以將外界的干擾有效地濾除掉。大量的實(shí)踐證明，采用這種基于雷達(dá)測(cè)距技術(shù)的煤倉(cāng)煤位探測(cè)設(shè)備能夠在具體的使用中獲得預(yù)期的效果，值得在煤炭企業(yè)的煤倉(cāng)煤位探測(cè)工作中進(jìn)行推廣和使用。

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作者簡(jiǎn)介：王超凡（1990-），男，江蘇宜興人，中煤科工集團(tuán)常州自動(dòng)化研究院助理工程師，研究方向：礦用通信監(jiān)控產(chǎn)品的檢測(cè)檢驗(yàn)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）endprint