采煤工作面主動抑噪控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤礦噪聲治理領域，特別涉及一種采煤工作面主動抑噪控制系統。
【背景技術】
[0002]噪聲是污染礦山環境的嚴重公害，也是危害礦井安全生產的重要因素之一。在煤礦井下的采煤工作面區域，進風巷道的運料絞車及礦車、主工作面上的采煤機以及回風巷道里的運煤傳輸皮帶等都產生了很大的噪聲，這些噪聲具有強度大、聲級高等特點，加上煤礦井下作業空間狹窄、封閉，使得聲波難以分散。這樣更加嚴重影響了煤礦工人的身心健康，還可使井下工人反應遲鈍、工作積極性下降、不易觀察事故預兆、忽略或難以接收和傳遞井下各種災害信號，增加了發生事故的可能性。因此對采煤工作面的降噪研究具有很大的意義。
[0003]降噪及除噪技術按照處理方法的不同主要分為兩大技術類別，即被動噪聲控制技術(也稱無源消聲技術)和主動噪聲控制技術(也稱有源消聲技術)。傳統的被動噪聲控制主要是采用吸聲、隔聲、使用消聲器等聲學方法進行降噪。這種方式對中、高頻噪聲(500Hz以上)比較有效，而對低頻噪聲(500Hz以下)的降噪效果不理想，因礦井內噪聲主要集中在低頻段，這種控制技術顯然是不適用于煤礦井下降噪的，此外，井下工作的采煤機、礦車、刮板運輸機、運煤皮帶等主要產生噪聲的機械設備工作時都是運動的，無法采用被動的隔離噪聲控制。而主動噪聲控制技術則基于聲波干涉原理，通過噪聲控制系統產生一個與噪聲頻率、幅值相同、相位相反的次級聲波，使該聲波與噪聲源聲波在空間疊加相抵消，達到一定的降噪效果。與傳統的被動噪聲控制技術相比，主動噪聲控制技術更適用于采煤工作面的噪聲控制處理，更加經濟、方便，且達到更好的降噪效果。
[0004]目前，出現了一些用于煤礦井下主動抑噪控制系統的發明專利，公開了煤礦井下應用主動控制技術降低噪聲的方法。比如，中國發明專利CN101930731B公開了一種礦用多波自適應主動噪聲控制系統，采用了多波、提高控制器的收斂速度、隔爆外殼等方面的設計對消除礦井的噪聲污染提出了一定的解決方案。但是，目前對于主動抑噪控制系統在采煤工作面具體如何布置以達到更好的降噪效果還處于相對空白區域。
【發明內容】
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、成本低、降噪效果好、使用壽命長的采煤工作面主動抑噪控制系統。
[0006]本發明解決上述問題的技術方案是:一種采煤工作面主動抑噪控制系統，包括進風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置、工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置、回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置、主控制器，所述進風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置安裝在進風巷里，工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置安裝在采煤機上，回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置安裝在回風巷的巷壁上，進風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置、工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置、回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置的信號輸出端均與主控制器相連，主控制器分別與進風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置、工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置、回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置相連。
[0007]上述采煤工作面主動抑噪控制系統中，所述進風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置包括第一噪聲采集器、第一 A/D轉換器、第一次級噪聲產生器和第一 D/A轉換器，所述第一噪聲米集器的信號輸出端與第一 A/D轉換器的輸入端相連，第一 A/D轉換器的輸出端與主控制器相連，主控制器與第一 D/A轉換器的輸入端相連，第一 D/A轉換器的輸出端與第一次級噪聲產生器相連。
[0008]上述采煤工作面主動抑噪控制系統中，所述工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置包括第二噪聲采集器、第二 A/D轉換器、第二次級噪聲產生器、第二 D/A轉換器和上下旋轉桿，所述第二噪聲采集器安裝在采煤機上，第二噪聲采集器的信號輸出端與第二 A/D轉換器的輸入端相連，第二 A/D轉換器的輸出端與主控制器相連，主控制器與第二 D/A轉換器的輸入端相連，第二 D/A轉換器的輸出端與第二次級噪聲產生器相連，所述第二次級噪聲產生器通過上下旋轉桿連接在采煤機上。
[0009]上述采煤工作面主動抑噪控制系統中，所述第二噪聲采集器和第二次級噪聲產生器的上方設有防損護罩。
[0010]上述采煤工作面主動抑噪控制系統中，所述回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置包括第三噪聲采集器、第三A/D轉換器、第三次級噪聲產生器、第三D/A轉換器和左右旋轉桿，所述第三噪聲采集器的信號輸出端與第三A/D轉換器的輸入端相連，第三A/D轉換器的輸出端與主控制器相連，主控制器與第三D/A轉換器的輸入端相連，第三D/A轉換器的輸出端與第三次級噪聲產生器相連，所述第三次級噪聲產生器通過左右旋轉桿連接在巷壁上，左右旋轉桿與主控制器相連。
[0011]上述采煤工作面主動抑噪控制系統中，所述第三噪聲采集器和第三次級噪聲產生器的前方設有第一噴霧降塵器。
[0012]上述采煤工作面主動抑噪控制系統中，所述回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置的數量為多個，多個風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置均勻布設在回風巷的巷壁上。
[0013]上述采煤工作面主動抑噪控制系統中，所述主控制器包括置于進風巷的中央處理器，中央處理器具有三個輸入端和三個輸出端，中央處理器的三個輸入端分別輸入進風巷噪聲采集數字信號、工作面噪聲采集數字信號、回風巷噪聲采集數字信號，中央處理器的三個輸出端分別輸出進風巷次級噪聲數字信號、工作面次級噪聲數字信號、回風巷次級噪聲數字信號。
[0014]上述采煤工作面主動抑噪控制系統中，所述主控制器還包括行人定位感應器，行人定位感應器與中央處理器相連，中央處理器與左右旋轉桿相連。
[0015]上述采煤工作面主動抑噪控制系統中，所有的A/D轉換器均布置在與其相對應的噪聲采集器處，所有的D/A轉換器均布置在與其相對應的次級聲源發生器處。
[0016]本發明的有益效果在于:
1、本發明針對進風巷、采煤工作面、回風巷的主要噪聲源，在不同噪聲源處分別布置噪聲采集及次級聲源輸出裝置，將不同的噪聲源進行分類采集處理，在不同噪聲源處采集到的聲音信號經過A/D轉換器轉換成數字信號后輸入到主控制器的中央處理器，中央處理器根據不同信號的特點產生不同的次級聲源數字信號，再將次級聲源數字信號傳送到各個噪聲源處，通過D/A轉換器將數字信號又轉換為聲音信號，通過次級聲源產生器發出與噪聲源同頻率、同幅值、反相位的次級聲波來與噪聲相抵消，最終達到降噪目的。
[0017]2、本發明的工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置中，采用上下旋轉桿將第二次級噪聲產生器與采煤機相連，可旋轉的第二次級噪聲產生器可以根據采煤機上下滾筒來回切換的工序，實時將次級噪聲輸出到采煤機的上滾筒和下滾筒處，這樣就不會因為采煤機的移動而影響噪聲的采集能力和降低次級噪聲抵消噪聲的效果，且一個次級噪聲產生器的設計也更加經濟方便，減少了使用空間。
[0018]3、本發明在工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置的第二次級噪聲產生器和第二噪聲采集器上加裝防損護罩，能夠防止切割的煤塊掉落下來損壞裝在采煤機上的裝置，其防塵由采煤機滾筒本身具有的噴霧系統作用，延長了裝置使用壽命。
[0019]4、本發明的回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置中，第三次級噪聲產生器使用左右旋轉桿連接巷壁，可左右旋轉的次級噪聲產生器能夠根據主控制器回的風巷行人定位感應器感應到的回風巷行人路徑適時調節旋轉角度，使得次級噪聲最大范圍地傳輸到回風巷道中行人周圍，提高降噪效果，減少使用次級噪聲產生器。
[0020]5、本發明在回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置中的第三噪聲采集器和第三次級噪聲產生器前方裝有噴霧除塵器，能夠減少粉塵在裝置上的累積，延長裝置使用壽命。
[0021]6、本發明回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置的數量為多個，多個風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置均勻布設在回風巷的巷壁上，提高了降噪效果，并且可以根據實際情況對噪聲源的波長、頻率進行分析計算后得出回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置的布置數量，減少不必要的裝置浪費。
[0022]7、本發明的主控制器放置在粉塵較少的進風巷道處，減少了粉塵的干擾，提高了工作效率，延長了使用期限，主控制器采用多輸入、多輸出的設計，對多種信號進行分類處理，有效地克服了同一控制平臺處理多種信號時易混淆的缺陷。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的整體結構框圖。
[0024]圖2為圖1中進風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置的電路圖。
[0025]圖3為圖1中工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置的電路圖。
[0026]圖4為圖1中回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置的電路圖。
[0027]圖5為圖1中主控制器的結構框圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
[0029]如圖1所示，本發明包括進風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置1、工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置2、回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置3、主控制器5，所述進風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置1安裝在進風巷11里，工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置2安裝在采煤工作面12的采煤機8上，回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置3安裝在回風巷13的巷壁上，進風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置1、工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置2、回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置3的信號輸出端均與主控制器5相連，主控制器5分別與進風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置1、工作面噪聲采集及次級聲源輸出裝置2、回風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置3相連。
[0030]如圖2所示，所述進風巷噪聲采集及次級聲源輸出裝置1包括第一噪聲采集器25、第一 A/D轉換器26、第一次級噪聲產生器27和第一 D/A轉換器28，所述第一噪聲采集器25的信號輸出端與第一 A/D轉換器26的輸入端相連，第一 A/D轉換器26