雷达测距技术在煤矿自动化中的应用

摘要：由于煤矿企业的生产存在比较大的风险，因此为了能够有效地保证煤矿人员的生命安全以及煤矿生产的安全顺利进行，很多煤矿企业都引进了高科技设备。文章对基于雷达测距技术的煤仓煤位探测设备进行了分析，希望能够对我国煤矿自动化水平的提升起到一定的促进作用。

关键词：煤矿自动化；煤矿安全；煤仓煤位；雷达测距；煤矿企业 文献标识码：A

中图分类号：TD67 文章编号：1009-2374（2015）30-0063-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.033

在我国社会主义市场经济不断发展的今天，不管是社会生产也好，还是人们的生活也好，都对煤炭具有越来越大的需求量。我国不仅是一个能源大国，同时也是世界上位属前列的能源消耗大国，为了能够顺利地开采煤矿，使社会生产和人们生活对煤炭资源的需求得到充分的满足，就必须要不断研究和开发煤矿的开采技术。现在我国的煤炭企业的自动化水平变得越来越高，在煤矿生产中引进雷达技术，特别是雷达测距技术，能够有效地推动煤矿企业生产水平的不断提升。有鉴于雷达测距技术在煤矿生产中的重要作用，本文介绍了雷达测距技术在煤矿自动化中的具体应用。

1 我国煤矿自动测绘的现状

多种方法可以进行煤仓煤位的探测，而这些方法都或多或少都存在着一定的不足之处。过去常用的一种方式就是重锤式煤位探测，这种方式具有较大的测量深度、简单的方法以及较低的成本等各种特点，但是在具体的测量过程中，这种方法要求重锤要接触煤炭，因此很容易导致落煤掩埋重锤，最终降低了其自动化的程度。现在比较常用的一种非接触式的探测装置就是超声波式煤位探测装置，采用这种装置具有较高的测量精度，然而超声波传播速度很容易受到风力、气压、温度等各种外力因素的影响，因此其也具有较差的可靠性。激光扫描是煤位探测装置具有较快的速度以及较广的测量范围，而且也没有对煤仓形状的特殊要求，然而在面对水雾和粉尘的时候却具有较差的抗干扰能力，再加上其具有较高的成本，因此很难在煤矿企业中对其进行普及。现在雷达技术发展得越来越快，而其中的雷达测距技术则在煤矿自动化生产中得到广泛的应用。雷达测距发出的电磁波可以在空气中以光速进行传播，由于其具有较大的量程、较强的穿透力、较高的精度等优势，再加上不会受到水雾以及粉尘等各种外界因素的影响，因此在煤矿自动化中发挥了非常重要的作用。目前雷达测距技术已经在汽车电子、测绘、军事等很多领域中都受到了人们的普遍欢迎，因此在煤矿自动化中可以对雷达技术所具备的优点进行充分的应用，而采用雷达测距技术就可以使煤矿的自动化生产水平得以显著提升，最终能够对煤矿开采技术的发展起到有效的促进作用。总之，雷达测距技术水平在雷达技术不断发展的今天也得到了较快的发展，而且其在煤矿自动化中也得到广泛的应用，其有力地推动了煤矿自动化水平的提升。

2 雷达测距的原理

利用天线雷达探头就可以将极窄的微波脉冲发射出来，这种微波脉冲可以在空气中以光速进行传播，如果在与被测介质表面接触的时候，被测介质就会反射其中的部分能量，而同一天线就会接受这些能量。天线到被测介质表面的距离与发射脉冲与接收脉冲间隔具有正相关的关系，因为电磁波具有已知的传播速度，所以通过对其时间间隔进行计算，就能够将其与被测介质的距离算出来。

3 在煤矿自动化中对雷达测距技术的具体应用

3.1 设计雷达测距系统的硬件

在设计雷达系统硬件的时候首先要设计雷达的电源模块，一般来说，为了能够使电源充足的转换效率得到保证，就可以选择K7805电源模块作为雷达系统的电源模块。K7805电源模块除了能够使电源固有的转换效率得以满足之外，同时还可以使电源的转换效率得到进一步的提升。在转换效率方面，K7805电源模块都能够达到96%的比例，而且也不需要将任何散热片添加进去。除此之外，K7805电源模块还具有非常积极的波纹特性和噪音，而且将TVS管加入到电路中，就能够对电路进行有效的过电压保护；其次是设计雷达测距系统的通信模块。在设计雷达测距系统的通信模块时可以选择RS485，然后利用ModbuS通讯协议就能够实现通信设计。在对RS485进行选用的时候要选择MAX3802作为接口芯片。为了有效地避免过大的电压差现象出现在通信线中，因此设计人员一般都会将TVS管加入到电路中，这样就能够对电路起到有效的防浪涌保护作用；最后是设计雷达测距系统频率输出电路。一般在对雷达测距系统的电路进行设计的时候，设计人员为了能够保证集控系统和频率输出电路之间形成良好的兼容性，一般都会需选择200～1000Hz作为信号的输出频率。同时为了能够使疾控系统的安全性得以确保，就可以将TVS管加入到频率输出电路的输出端口的位置，从而能够有效地发挥出集控系统的防浪涌技术水平和防雷技术水平。

3.2 设计雷达测距系统的软件

目前雷达测距技术在煤矿自动化中得到了广泛的应用，然而在具体的雷达测距过程中，必须要注意到雷达的探头可能会被地下的物体挡住，这样就会导致雷达测距的数据出现不准确的现象。要想使雷达测距数据不准确的问题得以解决，测距人员就需要认真地分析每一个雷达采集值，同时还要在程序上详细地记录显现出来的信息强度，随后就要排列这些信息强度，一般都会选择从高到低的方式对其进行排列，然后再绘制其中的回波曲线，最后就能够将与最大的信息强度点所对应的距离值输出出来。如果雷达探头移动的物体所阻挡，这时候选择这种方法就能够有效地滤除移动的物体，并且将物体对探头的干扰排除掉，从而全面地确保测距的准确性。

3.3 设计雷达系统中的上位机

为了能够准确、直观明了地显示煤矿仓库中的物资信息，就需要设计雷达系统的上位机软件，并且对上位机软件进行编写。雷达的上位机软件能够准确而直观地显示仓库中物质的高度，并且还可以设置物资高度的报警值。除此之外，上位机软件还可以存储历史报警值，这样就能够便于以后相关的工作人员查询相关的物资高度记录以及历史报警记录等。

4 结语

现在我国煤矿企业发展得越来越快，因此有力地推动了我国煤矿技术的不断发展。由于现在煤仓煤位探测方法存在着较多的不足，因此本文对一种基于雷达测距技术的煤仓煤位探测设备设计，利用这种设备能够使测量的精度得以极大提升，同时还可以将外界的干扰有效地滤除掉。大量的实践证明，采用这种基于雷达测距技术的煤仓煤位探测设备能够在具体的使用中获得预期的效果，值得在煤炭企业的煤仓煤位探测工作中进行推广和使用。

参考文献

[1] 孙继平，江静.基于深度预标定的煤仓煤位激光监测方法[J].煤炭学报，2012，（1）.

[2] 李庆昭.雷达测距技术在煤矿自动化中的应用[J].电子世界，2013，（2）.

[3] 徐驰，刘纪元，焦学峰，魏平姣.雷达测距系统中一种改进的测距算法[J].电子设计工程，2013，（1）.

作者简介：王超凡（1990-），男，江苏宜兴人，中煤科工集团常州自动化研究院助理工程师，研究方向：矿用通信监控产品的检测检验。

（责任编辑：秦逊玉）endprint