Устройство автоматического контроля выбросоопасности пласта при его выемке Советский патент 1990 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к технике безопасности в горной промышленности, а именно к устройствам контроля выб- росоопасности угольных пластов непосредственно при выемке угля очистными машинами, и может быть использовано в опасных по внезапным выбросам угольных шахтах для обеспечения безопасности труда шахтеров и увеличения производительности выемочных машин за счет исключения ложных тревог из-за несовершенства существующих средств контроля выбросоопаснос- ти угольных пластов.

Целью изобретения является повышение точности контроля путем определения температуры темных пятен на термопортрете груди забоя и индикации превышения площадей темны пятен над заданным значением.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, блок 3 индикации и регистрации (ВИР), два блока 4 и 5 деления, блок 6 умножения и последовательно соединенные генератор 7 кадровых импульсов и пироконную камеру 8.

Устройство снабжено четырьмя задат чиками порога сегментации 9, температуры 10 и 11, порога 12, а также первы 13 и вторым 14 инверторами, первым 15, вторым 16, третьим 17, четвертым 18, пятым 19 и шестым 20 сумматорами, цифровым компаратором 21, аналоговым компаратором 22, аналого-цифровым преобразователем 23 (АЦП), треь- им блоком 24 деления, генератором 25 строчных импульсов и блоком 26 синхронизации 9 к первому и второму выходам которого подключены первые входы первого 27 и второго 28 элементов И.

Вторые входы элементов И 27 и 28 соединены с выходом АЦП 23, а выхо

0

5

0

5

0

5

0

5

ды - с входами первого и второго сумматоров 15-и 16, выходы которых соединены с входами первого и второго блоков 4 и 5 деления. Входы блока 26 синхронизации соединены с выхода- ми генераторов 1, 7 и 25. Выход генератора 1 импульсов соединен также с синхронизирующими входами пироконйой камеры 8, аналогового компаратора 22 и АЦП 23, вход которого соединен с входом аналогового компаратора 22 и выходом пироконной камеры 8. Третий выход блока 26 синхронизации соединен с синхровходом счетчика 2, вход которого соединен с выходом аналогового компаратора 22, а выход - с первым входом цифрового компаратора 21, второй вход которого соединен с выходом задатчика 12 порога. Задатчик 9 порога сегментации соединен с вторыми входами аналогового компаратора 22 и четвертого сумматора 18. Выход первого блока 4 деления через первый инвертор 13 соединен с первыми входами третьего и четвертого сумматоров 17 и 18. Выход второго блока 5 деления сбединен с вторым входом третьего сумматора 17. Выход первого задатчика 10 температуры соединен с входом второго инвертора 14 и с вторым входом шестого сумматора 20. Выход второго задатчика 11 температуры и выход второго инвертора 14 соединены с входами пятого сумматора 19. Выходы третьего и четвертого сумматоров 17 и 18 соединены с входами третьего блока 24 деления. Выходы последнего и пя того сумматора 19 соединены с входами блока 6 умножения, выход которогЬ соединен с первым входом шестого сумматора 20. Выходы последнего и цифрового компаратора 21 соединены с входами ВИР 3.

Для осуществления визуального контроля степени выбросоопасности плас- та по темным пятнам на термопортрете

устройство снабжено третьим инвертором 29 и цепью из последовательно соединенных ограничителя 30, многоканального аналогового коммутатора 31 и видеоконтрольного устройства 32 (ВКУ). Вход ограничителя 30 и второй вход многоканального амплитудного коммутатора 31 соединены с выходом пироконной камеры 8. Вход третьего инвертора 29 и третий вход многоканального аналогового коммутатора 31 соединен с выходом аналогового компаратора 22. Четвертый вход коммутатора 31 соединен с выходом третьего инвертора 29,

Устройство работает следующим образом.

Аналоговый коипаратор 22 служит для сравнения текущего видеосигнала с пироконной камеры 8 с опорным сигналом от задатчика 9 порога сегментации и выдает на своем выходе сигнал лишь по поступлению на синхронизирующий вход компаратора 22 стробирую- щего синхроимпульса с выхода генератора 1 испульсов, т.е. компаратор 22 выдает на выходе сигнал сравнения, соответствующий каждому элементу на термопортрете. АЦП 23 служит для преобразования аналогового видеосигнала с выхода камеры 8 в цифровой код с частотой генератора 1 импульсов, т.е. выдает код о яркости каждого элемента термопортрета. ВИР 3 служит для одновременной индикации значения температуры Т и степени превышения площади S темных пятен над установленным порогом Sn. Суммирующий счетчик 2 служит для накопления импульсов с выхода компаратора 22.

Пироконная камера 8 наводится на свежеобиаженную поверхность груди забоя. В поле зрения камеры на поверхности груди забоя закрепляется термотест так, чтобы он занимал верхнюю часть кадра (термопортрет) не более тридцати строк. С выхода камеры 8 видеосигнал поступает на аналоговый вход компаратора 22, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 9 порога сегментации. Уровень сигнала на выходе задатчика 9 задает порог сегментации, т.е. определяет уровень, выше которого контролируется площадь (число элементов) холодного пятна на груди забоя. Стробируемый вход аналогового компаратора 22 подключен к выходу генератора 1 импульсов. Частота

. 10

15

20

25

559205б

импульсов на выходе генератора 1 равна частоте считывания сигнапа с элементов термопортрета, поэтому на стро- бируемый вход компаратора 22 с генератора 1 импульсов подается имггугхьс при получении видеосигнзпа с каждого очередного элемента термопоптрета. В приходом очередного импульса на выходе компаратора 22 формируется сигнал логической единицы, если сигнал с выхода камеры 8 меньше сигнала с выхода задатчика 9. В противном случае на выходе компаратора 22 формируется нулевой сигнал. Последовательность сигналов логической единицы с выхода компаратора 21 подается на счетчик 25 где накапливаете л. число элементов с температурой (на грудг забоя) ниже заданной сигналом с зацат- чика 9о Это элементов (счгнал на выходе счетчика 2) в цифровом компараторе 21 сравнивается с заданным числом элементов (снгнап ча выходе задатчика 12 порога). Есгч число ле- ментов (площадь темных пятен S) превышает заданное число элементов (заданная площадь Sn то ia Б,тходе компаратора 21 форнщ ется о превышении площади выбросоопастюй зоны S над заданной (пороговом) площадью

SnАналоговый вход АЦП 23 подключен

к выходу камеры 8, а его счнхро- вход - к выходу генератора 1, АУП 23 осуществляет преобразование ачапого- вого сигнала с выхода камеры 8 в цифровой код с частотой импульсов с генератора 1 с Параллельный код с выхода АЦП 23 поступает на вторые входы элементов И 27 и 28, на первые входы которых поступают разрешающие сигналы с блока 26 синхронизации. Последний на первом выходе на элемен45 те И 28 формирует импульсы Разрешение 1, которые разрешают проходить кодам элементов термопортрета с АЦП 23, которые соответствуют второй температуре Т Ј термотеста (обычно делается 16 отсчетов по полю). На втором выходе блока 26 синхронизации формируется последовательность импульсов (обычно 16), синхронных со считыванием элементов гермотеста с темпера55 турой Т1. На третьем выходе блока 26 синхронизации формируется последовательность элементных синхроимпульсов, которые поступают на синхровход счетчика 2 и разрешают суммирование эл

30

35

AQ

50

ментов по полю термоизображения начиная с тридцатой строки термопортрета до конца кадра. Поэтому в первом сумматоре 15 накапливается сумма кодов (обычно шестнадцати), пропорциональная температуре Т., . Эта сумма в первом блоке 4 деления делится на число произведенных отсчетов (обычно шестнадцать делится на число), и на выходе блока 4 Формируется сигнал} соответствующий температуре Т . В процессе считывания элементов термопортрета с второй части термотеста с температурой ТЈ во втором сумматоре 16 накапливается сумма кодов (обычно шестнадцати отсчетов)э пропорциональная температуре TI, Эта сумма во втором блоке 5 делится на число произведенных отсчетов , и на выходе блока 5 формируется сигнал, соответствующий температуре Т2. Сигнал М с выхода первого блока 4 инвертируется блоком 13 в сигнал - Ц который подается на первый вход третьего сумматора 17, на первый вход которого с второго блока 5 подается сигнал U2. На выходе третьего сумматора 17 формируется сигнал (Uj- tJ,). С задатчика 9 порога сегментации сигнал порога сегмента- ции Uc подается на второй вход четвертого сумматора 18S на первый вход которого с инвертора 13 поступает сигнал -U, . На выходе четвертого сумма

тора 18 формируется сигнал (,)} поступающий на второй вход третьего блока 24 деления9 на первый вход которого с третьего сумматора 17 пода

Осуществление визуального контроля степени выбросоопасности пласта по темным пятнам на термопортрете. Сигнал на выходе ограничителя 30 образуется из видеосигнала с выхода камеры 8 путем его усиления и ограничения сверху на уровень белого, так что этот сигнал приводит к появлению белого на экране ВКУ 32. С выхода инвертора 29 сигнал поступает на четвертый вход коммутатора 31, на

ется сигнал (U -U ,). На выходе третьего блока 24 деления формируется сиг- 40 ДРУГОЙ Управляющий вход которого по- , дается неинвертированный сигнал с

нал 7iTЈ i f1 Ti На первый вход пятого

(.U .j-U , ,i .

сумматора 19с задатчика 11 подается сигнал, соответствующий температуре Т.j второй части термотеста. С задат- 45 чика 10 подается сигнал, соответствующий температуре Т., первой части термотеста, который инвертором 14 преобразуется в сигнал -Т,. В пятом сумматоре 19 из входных сигналов Т. и 50 Т, формируется сигнал (,). Сигналы 7-S. -- с выхода блока 24 де- (UT-U ,;

ления и i(.,) с выхода пятого сумматора 19 перемножаются блоком 6 ум- - ножения, на выходе которого формируШ -Uj ) ,

т-- - ----г- ij

ется сигнал

( Ua U,l

Т,).

выхода компаратора 22. На второй ана логовый вход коммутатора 31 поступает аналоговый сигнал с видеовыхода камеры 8, а на первый аналоговый вход - с выхода ограничителя 30. Когда теку щее значение видеосигнала на выходе камеры 8 превысит сигнал с задатчика 9, то на выходе компаратора 22 появляется сигнал логической единицы, под действием которого на управляющих входах коммутатора 31 появляется комбинация 1 -0 (ноль на выходе инвертора 29). Этой комбинацией коммутатор 31 переключает на свой выход сигнал с выхода ограничителя 30, и на э кране ВКУ 32 формируется уровень белого (зона фона на груди забоя). Если сигнал на выходе камеры 8 по

Этот сигнал вместе с сигналом Т1( поступает на входы шестого сумматора 20, на выходе которого формируется

сигнал Т. +

(Uc Uf) (

( Т,).

Сигнал Т.. +

f(T4 - Т,)

1 (Ui up

численно равен температуре сигмента- ции (задаваемой сигналом UЈ на выходе задатчика 9) , характеризует температуру Tft холодных пятен на термопортрете груди забоя и с выхода шестого сумматора 20 подается на ВИР 3, где регистрируется в виде температур холод0

ных пятен. Если S

Зп

то блок 3 от0

дичает лишь температуру холодных пя тен Т„, если S S

то блок 3 одно- с регистривременно с температурой Т рует и излишне большую площадь холодных пятен, что свидетельствует о 5 повышенной выбросоопасности пласта, когда необходимо прекратить процесс проходки или добычи и провести мероприятия по дегазации пласта.

Осуществление визуального контроля степени выбросоопасности пласта по темным пятнам на термопортрете. Сигнал на выходе ограничителя 30 образуется из видеосигнала с выхода камеры 8 путем его усиления и ограничения сверху на уровень белого, так что этот сигнал приводит к появлению белого на экране ВКУ 32. С выхода инвертора 29 сигнал поступает на четвертый вход коммутатора 31, на

5

0 ДРУГОЙ Управляющий вход которого по- дается неинвертированный сигнал с

выхода компаратора 22. На второй аналоговый вход коммутатора 31 поступает аналоговый сигнал с видеовыхода камеры 8, а на первый аналоговый вход - с выхода ограничителя 30. Когда текущее значение видеосигнала на выходе камеры 8 превысит сигнал с задатчика 9, то на выходе компаратора 22 появляется сигнал логической единицы, под действием которого на управляющих входах коммутатора 31 появляется комбинация 1 -0 (ноль на выходе инвертора 29). Этой комбинацией коммутатор 31 переключает на свой выход сигнал с выхода ограничителя 30, и на э кране ВКУ 32 формируется уровень белого (зона фона на груди забоя). Если сигнал на выходе камеры 8 по

уровню меньше сигнала на выходе задат чика 9, то на выходе компаратора 22 формируется логический ноль, под действием которого на управляющих входах коммутатора 31 появляется комбинация 0-1 (единица на выходе инвертора 29). Этой комбинацией коммутатор 31 переключает на свой выход сигнал с выхода камеры 8, и на экране ВКУ 32 фор- мируется темное пятно (темное пятно на груди забоя). Все это позволяет конкретно выделить на экране ВКУ 32 темное пятно на груди заботя.

Формула изобретения

Устройство автоматического контроля выброссопасности пласта при его выемке, содержащее генератор импульсов , счетчик, блок индикации и регист рации, два блока деления, блок умно-. жения и последовательно соединенные генератор кадровых импульсов и пиро- конную камеру, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности контроля путем определения температуры темных пятен на термопорт- рете груди забоя, оно снабжено четырьмя задатчиками, двумя инверторами, шестью сумматорами, цифровым и знало- говым компараторами, аналого-цифровым преобразователем, третьим блоком деления, генератором строчных импульсов и блоком синхронизации, к первому и второму выходам которого подключены первые входы первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходы соединены с входами первого и второго сумматоров, причем входы блока синхронизации соединены с выходами генератора

JQ

15

jQ 0

25

5

0

и генераторов кадровых и строчных импульсов, выход генератора соединен также с синхронизирующими входами пироконной камеры, аналогового компаратора и аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с входом аналогового компаратора и выходом пироконной камеры, третий выход блока синхронизации соединен с синхровходом счетчика, вход которого соединен с выходом аналогового компаратора, а выход соединен с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого соединен с выходом задатчика порога, задатчик порога сегментации соединен с вторым входом аналогового компаратора и с вторым входом четвертого сумматора,, выходы первого и второго сумматоров соединены с входами первого и второго блоков деления, выход первого блока деления через первый инвертор соединен с пер выми входами третьего и четвертого сумматоров, выход второго блока деления соединен с вторым входом третьего сумматора, выход первого задатчика температуры соединен с входом второго инвертора и с вторым входом шестого сумматора, выход второго задатчика температуры и выход второго инвертора соединены с входами пятого сумматора, выходы третьего и четвертого сумматоров соединены с входами третьего блока деления, выходы третьего блока деления и пятого сумматора, соединены с входами блока умножения, выход которого соединен с первым входом шестого сумматора, выход шестого сумматора и цифрового компаратора соединены с входами блока индикации и регистрации.

Изобретение относится к технике безопасности в горной промышленности. Цель - повышение точности контроля выбросоопасности пласта (ВП) путем определения т-ры темных пятен (ТП) на термопортрете груди забоя и индикации превышения площадей ТП над заданным значением. Для этого устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, блок 3 индикации и регистрации, блоки 4 и 5 деления, блок 6 умножения и последовательно соединенные генератор 7 кадровых импульсов и пироконную камеру 8, наводимую на свежеобнаженную поверхность груди забоя. Дополнительно устройство снабжено задатчиками порога сегментации 9, т-ры 10, 11 и порога сегмантации 9, т-ры 10, 11 и порога 12, инверторами 13, 14, сумматорами 15-20, цифровым 21 и аналоговым 22 компараторами (К), АЦП 23, блоком 24 деления, генератором 25 строчных импульсов, блоком 26 синхронизации, элементами "И" 27, 28. Для визуального контроля степени ВП по ТП на портрете устройство имеет инвертор 29 и последовательно соединенные ограничитель 30, многоканальный аналоговый коммутатор 31 и видеоконтрольное устройство 32. Текущий видеосигнал с камеры 8 сравнивается в К 22 с опорным от задатчика 9 и выдает на выходе сигнал, соответствующий каждому элементу на портрете лишь по поступлении на его синхронизирующий вход стробирующего синхроимпульса с генератора 1. Видеосигнал преобразуется АЦП 23 в цифровой код с частотой генератора 1 и выдает код о яркости каждого элемента термопортрета. Блок 3 одновременно индицирует значение т-ры и степень превышения площади S ТП над установленным порогом S_N, а счетчик 2 накапливает импульсы с выхода К 22. Если S*98S_N, то блок 3 отмечает лишь т-ру Т_с ТП. Если S*98S_N, то блок 3 одновременно с Т_с регистрирует и излишне большую площадь ТП, что свидетельствует о повышенной ВП. 1 ил.