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矿用救生舱测试系统的研制

王美丽  
【摘要】:矿井中瓦斯煤尘爆炸、井下透水、失火、矿井顶板坍塌等事故,及引起的连锁事故导致大量人员受伤遇难,一直以来来困扰着煤炭开采人员,限制着我国煤炭业的发展。据统计我国大中型煤矿每年千人死亡率长期在0.5以上,而世界主要产煤国家的死亡率基本在0.2左右。 主要是因为国外的煤炭安全法规严格,救生设备研制开发成熟。目前为止加拿大美国等公司已经生产出几代的救生舱设备,而我们国内的井下救援设备到06年已初见规模,但对矿用救生舱的性能测试、评价、考核等仍存在很多问题。所以研制一套矿用救生舱测试系统变得尤为的重要。 本课题研究目标是能够结合人体呼吸代谢原理,替代真人在进舱测试前获得必要的数据,并能检测出舱内各种所需气体和有害气体实时的含量。选择西门子PLC作为核心控制单元,研制了一组呼吸机设备来模拟真人的呼吸;结合人体呼吸代谢原理,设计了一套模拟人体呼出气体成分配比的气路系统,应用PLC的PID硬件模块来闭环控制各种气体的配比,并通过计算改制了一个仿人体辐射加热器和一个空气加湿器,用PLC的开关量来进行控制;同时通过PLC与各种气体分析仪连接,采集、检测救生舱内气体成分含量,然后将测量数据显示在上位机界面上,并且能通过上位机实现手动控制PLC等设备。 本文详细介绍了救生舱测试系统的总体设计方案,外围气路的连接、电路的设计,各部分工作原理与调控方案,简单介绍了呼吸机、仿人体加热器、加湿器的原理与机械结构。说明了如何使用西门子S7-300PLC的编程软件进行编程控制,和组态王软件实现了与S7-300PLC的通信与界面的设计。 经过硬件系统与软件程序的调试与改进,对比真人进舱测试数据,分析可见该系统基本满足设计要求,额定工作时间内连续性、稳定性较好。


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