基于LabVIEW的巷道热湿环境及制冷设备性能实时监测系统研究

【摘要】：长期以来煤炭产业一直是我国社会和国民经济发展的重要物质基础,由于多年连续开采,浅层煤炭已经枯竭,只能向地下深井掘进。深井开采作业中因地热导致的高温围岩和高温涌水散热、机电设备散热、人体散热及氧化散热等散发的热量集中在矿井巷道势必面临高温高湿的热害问题,影响井下作业的正常进行及矿工人员的身体健康,从而严重降低劳动生产率。且从煤矿井下热害治理的现状和发展趋势上来看,人工制冷降温技术现已成为井下降温所采取的主要手段。因此,建立一套先进可靠的巷道热湿环境和人工制冷设备性能实时监测系统显得尤为重要。本文将借助环境传感器(风速、温湿度等)及西门子PLC,通过Lab VIEW软件开发平台设计一套完整的数据采集、实时显示、存储和查询系统,并结合本文实际情况对空间插值算法进行再研究,利用改进后的反距离加权插值法进行离散点数据的可视化云图显示,完成对巷道热湿环境和最大制冷量450k W人工制冷设备性能的实时监测。主要研究内容如下:(1)搭建煤矿模拟巷道,构建井下热湿环境动态模拟实验平台,根据监测系统的目标,制定总体方案,完成硬件系统的设计。(2)完成对监测系统软件架构和功能的分析与设计。梳理监测系统的功能要求和技术指标,采用模块化设计思想系统地对下位机采集程序和上位机显示界面及功能程序开展编程设计,并根据上下位机软硬件特点,正确实现两者之间的通讯。(3)研究了现有三种常用的空间插值算法,结合三者的优点提出了一种基于象限搜索和变异函数的反距离加权插值改进算法,并将改进后的插值算法应用于煤矿巷道热湿环境场,构建生成热湿环境可视化云图。本文设计的系统是巷道安全生产及管理方面的一个实时监测系统,通过该系统可使管理者快速、及时、准确地获取巷道内热湿环境及制冷设备性能等方面的相关信息,避免或减少因发现不及时而造成热害事故,确保煤矿的安全生产。最后运行测试结果验证了本文设计系统的合理性、准确性、稳定性。