Микропроцессорная информационно-измерительная система контроля концентрации пыли для аэрогазовой защиты угольных шахт

Abstract

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 – «Компьютерные системы и компоненты». – ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет», Донецк, 2014. Диссертация посвящена разработке методов и средств повышения быстродействия и точности измерителя концентрации взвешенной пыли в атмосфере угольных шахт на основе двухлучевого оптико-абсорбционного метода контроля с общим открытым оптическим каналом с учетом влияния основных дестабилизирующих факторов рудничной атмосферы. Разработана математическая модель оптикобсорбционного измерителя концентрации угольной пыли в диапазоне от 0 до 3 г/м3, учитывающая влияние основных дестабилизирующих факторов рудничной атмосферы – температуры и дисперсности частиц пыли на параметры оптоэлектронного измерителя, что позволило оценить метрологические характеристики измерительной системы. Для учета изменения дисперсного состава пылевого аэрозоля предложено использовать двухлучевой оптико-абсорбционный способ измерения концентрации и дисперсности угольной пыли с разработанным алгоритмом обработки экспериментальных данных, с помощью которого определяются параметры функции распределения частиц по дисперсности в диапазоне (1 ÷ 10) мкм. Предложен метод аппаратной компенсации температурного дрейфа выходных сигналов двух оптических измерительных каналов за счет использования дополнительного закрытого оптического канала, что позволило уменьшить дополнительные погрешности измерения концентрации пыли при изменении температуры от +5 до +35С в 4,3 и 7,8 раза для двух различных длин волн. Синтезирована и обоснована структура микропроцессорной ИИС контроля концентрации пыли в атмосфере угольных шахт, разработан алгоритм ее функционирования, согласно которому предусмотрен прогноз взрывоопасной ситуации в шахте за счет измерения и контроля концентрации пыли, метана, температуры, влажности воздуха и накопления информации о динамике изменения данных параметров. Разработан макетный образец двухлучевого оптико-абсорбционного измерителя онцентрации взвешенной пыли с учетом и компенсацией основных дестабилизирующих факторов рудничной атмосферы и методика его градуировки. Разработан лабораторный стенд – пылевая камера, для исследования и оценки метрологических характеристик разработанного измерителя концентрации пыли. Макетный образец положен в основу разработки опытного образца 19 ИИС Государственным предприятием «Петровский завод угольного машиностроения».