矿用全断面测风自动装置

评估井下通风系统的运行状况，有参考价值
的指标就是其风量和风压，本文所设计的风量风压
监测装置是以静压差法为基础，通过采集井下某区
域的静压信号，再经过科学的分析与计算，进而得到
此区域的全压及风量。
为了便于调试和扩展，我们需分解任务到各个
立的子程序，这样就实现程序的模块化设计，当各
程序模块之间确定了调用关系，就可互相协作完成
整个功能。风量风压监测装置的程序采用面向对象
的 C 语言来编写系统的主程序是一个嵌入式的循环程序，主程
序按照数据的传输方向顺序设计, 采用多级菜单状
态机编程思想实现。装置上电后,先完成系统的
基本的初始化工作，设置初始参数等，初始化结束后
进入各个子程序的循环调用，实现各个模块的功能：
监测装置中的差压传感器采集压力信号，送入单片
机进行转换和计算，在循环中，监测装置系统实现了
数据的采集、处理，数据显示和信号输出等任务

监测装置以 MSP430 系列单片机为控制核
心，配合以差压变送器、液晶显示模块、信号输出电
路等硬件基础。将差压变送器作为信号采集单元；以
液晶显示模块来实现风量、风压的显示；通过信号输
出电路输出风量、风压的监测结果，实现了信息的采
集、处理、传输等功能

井巷风流的湍流脉动和断面风速的不均一特征，是导致平均风速的准确测试难度大的主要原因。实现风速的测量，先要设计高温、高湿和粉尘环境下能力强、、蚀性好、性能稳定的风速测量传感器,然后利用湍流统计法测量单点或线段的时均风速，并通过优化设计传感器分布解决井巷突变区大涡干扰、传感器间相互干扰和校正问题，实现点或线段风速传感器的高精度测定，后基于速度场结构近似恒定原理将单点或线段的时均风速转换为井巷断面平均风速。应用声波时差法的测量线段风速，发射和接收端的跨度大，可克服点风速测量时传感器尺度效应与风流湍流波动诱发的测量误差，是一种精度较高的风速测量方法。采用声波时差法，研发风速高精度传感器，实现了全量程测量精度小于0.1m/s，突破了井巷平均风速(量)准确测量的一道屏障，通过线段风速的高精度测量实现了全断面平均风速(量)的快速准确测定，

传统的机械式风速测定仪需要定期进行检测和维护，在高粉尘环境下容易发生磨损，维护鉴定成本较高。且由于在测风过程中测风人员移动，影响到测定断面风流的稳定性，使得各点风速不断变化，所测数据存在一定误差。而安全监测系统中安装的风速传感器测量风速时要求传感器悬挂在巷道的**部，传感器探头离**部的距离要大于50cm，距传感器20m范围内若有遮挡物体存在会挡住风流，影响传感器的正常测量，要求探头的进风口始终要对准来风方向。在实际操作中，受巷道实际环境条件限制和维护保养不及时等诸多原因往往不能达到使用的理想要求，导致测风所得数据与实际工况偏差较大。此外，机械式风速测定仪和风速传感器也只能测量单点气体流速，一个点的风速无法体现全断面的风速值，测风员通常采用间隔取点的方式得到测量区域的平均速度，这种方式也不能有效测量巷道风量，测量结果参考价值有限。
机械式的安全监测系统中安装的风速传感器测量风速时要求传感器悬挂在巷道的**部，传感器探头离**部的距离要大于50cm，距传感器20m范围内若有遮挡物体存在会挡住风流，影响传感器的正常测量，要求探头的进风口始终要对准来风方向。在实际操作中，受巷道实际环境条件限制和维护保养不及时等诸多原因往往不能达到使用的理想要求，导致测风所得数据与实际工况偏差较大所以目前逐渐被代替了。
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