Контрольний пристрій

Реферат: Винахід належить до контрольного пристрою та способів контролю лави в підземній гірничій виробці із його застосуванням. Контрольний пристрій для підземної гірничої виробки містить міцний на стиснення герметизований корпус, в якому виконано принаймні три контрольних віконця і встановлено з можливістю обертання відеокамеру. При цьому при розміщенні в лаві, два контрольних віконця орієнтовані перпендикулярно напрямку руху рудникового повітря, а одне контрольне віконце - у напрямку руху рудникового повітря. UA 110374 C2 (12) UA 110374 C2 UA 110374 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується контрольного пристрою для підземної гірничої виробки. Застосування камер у підземних гірничих виробках у принципі відоме з рівня техніки. Подібні відомі камери використовують переважно як сенсорні пристрої, тобто для реєстрації відстаней або об'єктів в зоні спостереження. Різні форми виконання камер для застосування в жорстких умовах також відомі з рівня техніки. Наприклад, існують камери зовнішнього відеоспостереження з напівсферичним тонованим куполом із полімерного матеріалу, що не мають захисту від забруднення, якого зазнають у процесі експлуатації. Крім цього, відомі стаціонарні камери, зону спостереження яких, проте, змінювати неможливо. Насамкінець, відомі також камери, виконанні з можливістю карданного підвішування разом із корпусом камери і регулювання, які оснащені склоочисником. Проте, подібні камери не придатні до застосування під землею, оскільки вони мають надто великі габарити і дуже чутливі до пошкоджень. Бажано забезпечити можливість застосування контрольних пристроїв у підземних гірничих виробках, зокрема при невеликій товщині шару вугілля. Проте, в цьому випадку наявний у розпорядженні простір дуже обмежений. Задачею винаходу є розроблення компактного контрольного пристрою для підземних гірничих виробок, стійкого до забруднення завдяки конструкції. Цю задачу вирішено згідно з ознаками пункту 1 формули винаходу і зокрема у контрольному пристрої для підземних гірничих виробок, що має міцний на стиснення герметизований корпус із множиною контрольних віконець, в якому встановлена з можливістю обертання відеокамера. Згідно з винаходом відеокамера, яка оснащена поворотним приводом, розміщена в міцному на стиснення герметизованому корпусі, завдяки чому електричні та електронні компоненти всередині корпусу відповідають вимогам стосовно вибухозахисту у підземній гірничій виробці. При цьому "міцний на стиснення герметизований корпус" означає, що конструктивне виконання корпусу відповідає вимогам для застосування електричних пристроїв у вибухонебезпечній атмосфері згідно зі стандартами EN 60079-1:2007, ІЕС 60079-1:2007 або GB3836.2. Окрім цього, у відповідному винаходові в контрольному пристрої передбачене не одне єдине контрольне віконце; відеокамера може реєструвати зображення крізь множину контрольних віконець. Це дозволяє не лише краще задовольняти вимоги стосовно міцного на стиснення герметичного виконання корпусу. Конструктивне виконання контрольних віконець і корпусу може бути також оптимізоване з урахуванням гідродинаміки потоків у підземній гірничій виробці. При цьому залежно від орієнтації окремих контрольних віконець для мінімізації забруднення може бути врахована орієнтація відповідного контрольного віконця, а саме перпендикулярно чи паралельно напрямку руху рудникового повітря. Переважні форми виконання винаходу наведені в описі, зображені на кресленнях і описані в залежних пунктах формули винаходу. Згідно з першою переважною формою виконання винаходу параметри корпусу можуть бути розраховані для монтажу під перекриттям секції кріплення лави. З цією метою корпусу може бути надана принципово плоска форма, основні контури якої, наприклад, є прямокутними. Крім цього, корпус може бути оснащений кріпильними засобами, зокрема магнітами, для фіксації контрольного пристрою на нижній стороні перекриття секції кріплення лави. При застосуванні магнітів як кріпильних засобів забезпечується додаткова перевага, а саме можливість швидкого і простого монтажу без застосування інструментів. Згідно з іншою переважною формою виконання винаходу контрольні віконця розміщують із нахилом відносно монтажної рами корпусу, завдяки чому при монтажі контрольного пристрою в лаві контрольні віконця орієнтовані під кутом відносно вертикалі. Перевагою такого виконання, з однієї сторони, є те, що, незважаючи на компактну конструкцію, збільшується простір для обертання камери всередині корпусу. З іншої сторони, при орієнтації контрольних віконець під кутом відносно вертикалі на них відкладається менше бруду. Згідно з іншою формою виконання винаходу контрольним віконцям може бути надана трапецеїдальна форма, причому їх виконують у бічних поверхнях зрізаної піраміди. Це дозволяє створити дуже плоску конструкцію корпусу, причому завдяки пірамідальній конструкції особливо просто забезпечується дотримання вимог щодо міцності на стиснення. Тому може виявитися також переважним виконання всього корпусу в формі зрізаної піраміди. Утворення електростатичного заряду в підземній гірничій виробці зазвичай не відбувається, оскільки відповідний вибір матеріалів і конструкції застосовуваного устаткування дозволяє запобігти можливій статичній електризації. Крім цього, вологість повітря в лаві зазвичай є дуже високою. Частинки пилу, наявні в повітряному потоці, внаслідок руху повітря відкидаються на поверхню (контрольні віконця) і можуть прилипати до неї внаслідок своїх властивостей. Проте, в нерухомому повітрі ці частинки пилу опускаються вниз. Якщо забезпечити застій повітря в зоні перед контрольним віконцем, для чого при швидкості повітряного потоку 2 м/с достатньою є 1 UA 110374 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 створення зони завтовшки близько 6 см, це віконце не забруднюватиметься. Для зменшення швидкості повітряного потоку може бути передбачений розтруб, який додатково за допомогою перегородок може бути поділений на окремі зони заспокоєння. Проте, якщо контрольне віконце орієнтовано в напрямку руху чи потоку рудникового повітря, необхідно збільшувати швидкість потоку повітря повз віконце, щоб уникнути осідання пилу з нього на склі. Для забезпечення відповідного переходу між зоною нерухомого повітря і потоком повітря на цих перехідних ділянках можуть бути у формі сопла розміщені перегородки чи пластини, для того щоб надати повітрю, яке рухається з низькою швидкістю або взагалі не рухається, високу швидкість паралельно поверхні. Для забезпечення якнайменшого забруднення контрольних віконець згідно з іншою формою виконання винаходу може виявитися переважним оснащення корпусу поза контрольними віконцями плоскими повітронапрямними елементами. Ці повітронапрямні елементи залежно від орієнтації контрольного віконця відносно напрямку руху рудникового повітря можуть бути виконані з можливістю заспокоєння потоку рудникового повітря перед контрольним віконцем або його напрямлення в формі ламінарного потоку повз контрольне віконце. Якщо контрольне віконце орієнтоване перпендикулярно напрямку руху рудникового повітря, може виявитися переважним розміщення принаймні двох плоских повітронапрямних елементів по обох сторонах контрольного віконця, причому в даному випадку переважним є розміщення повітронапрямних елементів у формі розтрубу для створення зони нерухомого повітря перед контрольним віконцем. У нерухомому повітрі відкладення пилу на контрольному віконці, зокрема, якщо воно орієнтоване навскіс униз, суттєво зменшується. Залежно від розміру контрольного віконця переважним може виявитися також розміщення додаткових повітронапрямних елементів (паралельно напрямку руху рудникового повітря), тобто в основному перпендикулярно контрольному віконцю, для запобігання утворенню завихрень чи турбулентного потоку перед контрольним віконцем, тобто всередині "розтрубу". Якщо контрольне віконце орієнтоване паралельно напрямку руху рудникового повітря, умови напрямлення повітря є іншими. Рівномірний потік рудникового повітря має протікати в незмінному напрямку повз таке контрольне віконце (фронтальне скло). Для цього по обох сторонах цього контрольного віконця може бути розміщено кілька плоских повітронапрямних елементів (пластин) з певним інтервалом і зокрема в формі сопла для напрямлення повітряного потоку, паралельного поверхні контрольного віконця, повз контрольне віконце в основному в формі ламінарного потоку. Соплоподібне розміщення пластин може бути досягнуте, наприклад, за рахунок зменшення чи збільшення наявного між повітронапрямними елементами простору в напрямку потоку. Згідно з переважною формою виконання винаходу може бути передбачено принаймні три контрольних віконця, причому пристрій виконаний з можливістю встановлення у підземній гірничій виробці таким чином, що два контрольних віконця орієнтовані перпендикулярно, а одне контрольне віконце - паралельно напрямку руху рудникового повітря. Таким чином, розміщену в корпусі камеру шляхом обертання відносно лише однієї осі можна встановлювати таким чином, що вона буде орієнтована в напрямку виробки, в напрямку, протилежному виробці, і в напрямку вугільного забою. Якщо камера виконана з можливістю додаткового обертання відносно другої горизонтальної осі, вона може реєструвати інформацію стосовно всіх цільових ділянок у зоні забою. Отже, можливість обертання камери всередині корпусу не більше ніж чи точно відносно двох осей виявляється достатньою для забезпечення контролю всередині забою. Для контролю лави в підземній гірничій виробці мають бути охоплені різні зони. Так, наприклад, за допомогою контрольного пристрою можна контролювати, чи підготовані належним чином окремі прохідницькі щити для наступного проходу видобувного агрегату. Для цього необхідно контролювати, чи не встановлений будь-який прохідницький щит надто далеко попереду, і чи не слід залежно від конкретних обставин переставити назад пересувне перекриття секції кріплення лави. Окрім цього, за допомогою відповідного винаходу контрольного пристрою можна контролювати вертикальну виробку в покрівлі пласта і керувати видобувним агрегатом таким чином, щоб уникнути його врубування в порожню породу. Цю ситуацію зручно спостерігати в напрямку від прохідницького щита і реєструвати зокрема із якомога вищої точки, оскільки з видобувного агрегату розбризкують воду, а також відбувається утворення пилу і частинок матеріалу. При спостереженні в напрямку руху рудникового повітря можна особливо ефективно реєструвати процес вирубування вугілля в лаві. Окрім зони, в якій відбуваються переміщення, камера має бути орієнтована таким чином, щоб забезпечити можливість спостереження у вугільному вибої по всій його довжині. Для цього камеру необхідно лише незначно повертати в напрямку лави відносно вугільного вибою. В 2 UA 110374 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 такому випадку контроль лави можна забезпечити за допомогою відносно невеликої кількості камер. У цьому зв'язку може виявитися переважним варіант, в якому реєструють лише зміну зображення за допомогою камер і лише при реєстрації зміни відправляють окремі зображення на центральний контрольний пункт. Згідно з іншим аспектом винаходу при здійсненні способу контролю лави в підземній гірничій виробці вздовж лави може бути розміщена множина окремих освітлювальних засобів, виконаних з можливістю індивідуального керування ними, причому для уникнення засліплення внаслідок зворотного розсіяння світла забезпечується відключення ближчих до камери освітлювальних засобів і ввімкнення віддалених від камери освітлювальних засобів. Окрім цього, згідно з відповідним винаходові способом, може бути передбачений блок централізованого керування, до якого приєднано множину відповідних винаходові контрольних пристроїв, причому блок централізованого керування може реєструвати також поточне положення видобувного агрегату вздовж лави. Завдяки цьому не лише забезпечується можливість орієнтування відповідної камери на місце знаходження видобувного агрегату. Для спрощення процесу керування в пам'ять блока централізованого керування може бути також записаний цикл обертання який поспіль активується для сусідніх камер. Особливо переважним при цьому є використання одного і того самого циклу обертання для сусідніх камер. Далі як приклад наведений опис переважної форми виконання винаходу з посиланням на додані креслення. На кресленнях зображено: Фіг. 1 Контрольний пристрій для підземної гірничої виробки в ізометричній проекції; Фіг. 2 Вигляд спереду пристрою з фіг. 1 у частковому перерізі; Фіг. 3 Вигляд збоку пристрою з фіг. 1 та фіг. 2 у частковому перерізі; Фіг. 4 Вигляд зверху пристрою з фіг. 1 - фіг. 3 у поперечному перерізі; та Фіг. 5 Збільшений фрагмент зображення з фіг. 4. На фіг. 1 в ізометричній проекції зображений контрольний пристрій для підземної гірничої виробки в міцному на стиснення герметизованому корпусі 10, в якому виконано кілька контрольних віконець 12, 14 і 16 (фіг. 2), причому в корпусі 10 розміщена відеокамера 18, встановлена з можливістю обертання відносно двох взаємно перпендикулярних осей за допомогою двигунів. Конструкція корпусу 10 розрахована на монтаж шляхом навішування під перекриттям секції кріплення лави і містить для цього монтажну раму 20, на зворотній стороні якої з одного боку розміщені придатні до застосування на гірничих підприємствах штекерні з'єднувачі 22 і 24. З іншого боку на монтажній рамі 20 розміщено в цілому чотири пари магнітів 26, за допомогою яких контрольний пристрій може бути закріплений під перекриттям секції кріплення лави. Корпус 10 контрольного пристрою в принципі виконаний у формі зрізаної піраміди, нижня основа якої обернена до монтажної рами, а верхня основа при монтажі під перекриттям секції кріплення лави орієнтована вниз. У корпусі 10 передбачено в цілому три контрольних віконця 12, 14 і 16, кожне (в горизонтальній проекції) в формі трапеції, які прилягають до бічних поверхонь (уявної) зрізаної піраміди. Як зображено в перерізі на фіг. 4, торцеві поверхні кожного з трьох контрольних віконець щільно прилягають до відповідних торцевих поверхонь інших контрольних віконець, причому між контрольними віконцями 12 і 14 передбачений ущільнювальний елемент 28, а між контрольними віконцями 14 і 16 - ущільнювальний елемент 30. При зображеній на фіг. 2 відповідній призначенню орієнтації контрольного пристрою всі три контрольних віконця встановлені під кутом відносно вертикалі, а саме в напрямку від монтажної рами 20 до камери 18. Камера 18 розміщена всередині корпусу 10 з можливістю обертання за допомогою двох серводвигунів відносно двох взаємно перпендикулярних осей, а саме відносно вертикальної осі S обертання (фіг. 2) і відносно перпендикулярної до неї горизонтальної осі обертання. Відеоінформацію, записану цифровою відеокамерою, за допомогою також розміщеного в корпусі електронного оброблювального пристрою та штекерів 22 і 24, які призначені також для підведення електроенергії, передають на блок централізованого керування. Для наведеного далі опису повітронапрямних елементів на кресленнях позначений напрямок W руху рудникового повітря. Самозрозуміло, що потік може бути напрямлений також у протилежний бік. Як зображено на фіг. 4, при монтажі згідно з призначенням контрольні віконця 12 і 16 орієнтовані перпендикулярно напрямку W руху рудникового повітря, на відміну від чого контрольне віконце 14 орієнтоване паралельно напрямку W руху рудникового повітря. Для відповідного заспокоєння повітряного потоку перед контрольними віконцями 12 і 16 поза цими контрольними віконцями по обох сторонах контрольних віконець 12 і 16 передбачені плоскі повітронапрямні елементи, які в сукупності заспокоюють повітряний потік. В напрямку погляду 3 UA 110374 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 на контрольне віконце 12 ліворуч від нього розміщений повітронапрямний елемент 32, який утворює конічний повітряний простір перед контрольним віконцем 12. Праворуч від контрольного віконця 12 передбачено три пластинчатих плоских повітронапрямних елементи 34, 36 і 38, які виконують відносно контрольного віконця 12 таку саму роль, що й повітронапрямний елемент 32, а саме зупиняють повітря у конічній зоні перед контрольним віконцем 12. Проте, відносно контрольного віконця 14 повітронапрямні елементи 34-38 виконують іншу роль: унаслідок звуження повітряного простору між повітронапрямними елементами 34-38 (повітронапрямні елементи 34-38 розміщені у формі сопла) швидкість потоку повітря зростає, і його напрямляють повз контрольне віконце 14 в основному у вигляді ламінарного потоку. Перед контрольним віконцем 12 між повітронапрямним елементом 32 і повітронапрямними елементами 34-38 передбачено дві додаткових перегородки 40 і 42, які додатково сприяють знерухомленню повітряного потоку. При цьому повітронапрямні елементи 40 і 42 розміщені під невеликим кутом один відносно іншого і простягаються перпендикулярно монтажній рамі 20. Попередній опис повітронапрямних пластин у конкретному прикладі виконання наведений лише стосовно контрольних віконець 12 і 14. Наведені вище положення за смислом рівною мірою стосуються контрольного віконця 16. На фіг. 4 окремими стрілками позначені гідродинамічні умови, що утворюються в лаві: повітряний потік, що надходить у напрямку W руху рудникового повітря, за допомогою повітронапрямних елементів 32, 40, 42 і 34-38 уповільнюється або зупиняється перед контрольним віконцем 12. Проте, за допомогою повітронапрямних елементів 34-38, які завдяки схемі розміщення утворюють ефект сопла, повітряний потік напрямляють повз контрольне віконце 14 в формі ламінарного потоку. Так само забезпечується заспокоєння повітряного потоку в зоні перед контрольним віконцем 16. На фіг. 5 наведене збільшене зображення лави між контрольними віконцями 14 і 16, причому показані траєкторії двох світлових променів L1 та L2. Як зображено на кресленні, при проходженні крізь обидва контрольних віконця 14 і 16, які є необхідними для міцного на стиснення герметизованого корпусу, відбувається заломлення променів L1 і L2 таким чином, що повітрянонапрямні елементи 34-38 не потрапляють у поле спостереження камери 18. На утворюваному зображенні не вистачає лише відповідної ширини, що, проте, не є перешкодою при спостереженні об'єкта, віддаленого на кілька метрів. Для контролю лави у підземній гірничій виробці вздовж лави можна розмістити множину описаних вище контрольних пристроїв, які з'єднують із блоком централізованого керування. Крім цього, вздовж лави можуть бути передбачені освітлювальні засоби, керування якими здійснюється окремо. Для уникнення дифузного відбиття світла при цьому переважним для запису зображення може виявитися відключення ближчих до камери освітлювальних засобів і ввімкнення віддалених від камери освітлювальних засобів. Окрім цього, в блоці централізованого керування може бути забезпечена реєстрація поточного положення видобувного агрегату, причому одну чи кілька камер повертають відповідно до поточного положення видобувного агрегату. Крім цього, в блоці централізованого керування може бути передбачений нормований цикл обертання для кожної камери, причому цей цикл обертання активізують послідовно для сусідніх камер залежно від положення видобувного агрегату. Завдяки цьому забезпечується можливість контролю всієї лави шляхом простого програмування. 45 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Контрольний пристрій для підземної гірничої виробки, що містить міцний на стиснення герметизований корпус (10), в якому виконано множину контрольних віконець (12-16) і встановлено з можливістю обертання відеокамеру (18), причому передбачено принаймні три контрольних віконця, і причому пристрій виконаний із можливістю розміщення в лаві таким чином, що два контрольних віконця (12, 16) орієнтовані перпендикулярно напрямку (W) руху рудникового повітря, а одне контрольне віконце (14) орієнтоване у напрямку (W) руху рудникового повітря. 2. Пристрій за пунктом 1, який відрізняється тим, що корпус (10) виконаний із можливістю монтажу під перекриттям секції кріплення лави. 3. Пристрій за пунктом 1 або 2, який відрізняється тим, що контрольні віконця (12-16) розміщені з нахилом відносно монтажної рами (20) корпусу (10). 4. Пристрій за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що контрольні віконця (1216) виконані в формі трапецій і зокрема прилягають до бічних поверхонь зрізаної піраміди. 4 UA 110374 C2 5 10 15 20 25 5. Пристрій за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що корпус (10) виконаний у формі зрізаної піраміди. 6. Пристрій за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що корпус (10) поза контрольними віконцями (12-16) містить повітронапрямні елементи (32-38), принаймні два з яких розміщені по обох сторонах контрольного віконця. 7. Пристрій за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що по обох сторонах контрольного віконця (12) з певним інтервалом розміщено множину плоских повітронапрямних елементів (31-38) і зокрема в формі сопла для напрямлення паралельного поверхні контрольного віконця повітряного потоку повз контрольне віконце в основному в формі ламінарного потоку. 8. Пристрій за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що перед контрольним віконцем (12) з певним інтервалом розміщено множину повітронапрямних елементів (40, 42) для гальмування перпендикулярного поверхні контрольного віконця (12) повітряного потоку перед контрольним віконцем. 9. Спосіб контролю лави в підземній гірничій виробці із застосуванням контрольного пристрою за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що вздовж лави розміщують множину виконаних із можливістю індивідуального керування освітлювальних засобів, а також тим, що для реєстрації зображень камерою відключають ближчі до камери освітлювальні засоби і вмикають віддалені від камери освітлювальні засоби. 10. Спосіб контролю лави в підземній гірничій виробці, який відрізняється тим, що множину контрольних пристроїв за одним із попередніх пунктів 1-8 з'єднують із блоком централізованого керування, яким реєструють також поточне положення видобувного агрегату вздовж лави, а також тим, що камери обертають залежно від поточного положення видобувного агрегату. 11. Спосіб за пунктом 10, який відрізняється тим, що у пам'ять блока централізованого керування записують цикл обертання для камери, причому цей цикл обертання активізують поспіль для сусідніх камер одна за іншою залежно від положення видобувного агрегату. 5 UA 110374 C2 6 UA 110374 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7