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煤矿安全监控系统逻辑控制的可靠性直接关系到井下工作人员生命安全，是衡量系统性能的关键技术指标。研制煤矿安全监控系统逻辑控制自动检测装置，自动控制传感器发出闭锁信号，采集控制执行情况，并自动判定控制执行时间是否达标，从而满足厂家和安标中心对煤矿安全监控系统逻辑控制功能的标准化检测需求。
01装置设置依据★行业标准要求根据AQ—中5.5.2节，煤矿安全监控系统逻辑控制分为甲烷超限或故障闭锁、甲烷风电闭锁和煤与瓦斯突出闭锁3个部分；各部分包含的传感器、断电器数量不等；结合AQ—《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》规定，各传感器的控制条件也不相同。
为了满足各应用场景检测，需要对控制的传感器、断电器数量和传感器控制条件进行统计分析。
（1）甲烷超限或故障闭锁。检测装置只需控制传感器发出4种超限浓度和发生故障，即可满足甲烷超限或故障闭锁检测需求。
（2）甲烷风电闭锁。检测装置需控制的断电器至少为2台，而传感器数量及相应的控制条件见表1。
表1甲烷风电闭锁检测涉及的传感器及控制条件
（3）煤与瓦斯突出闭锁。以掘进工作面甲烷浓度迅速升高且风速不低于正常值为例，检测装置需要控制的传感器及控制条件见表2。
表2煤与瓦斯突出闭锁检测涉及的传感器及控制条件★安标检测要求煤矿安全监控系统逻辑控制检测分为本地逻辑控制检测和异地逻辑控制检测，同时检测现场非本安设备较多，则所需断电器较多，造成现场应用设置复杂。为提高其可靠性，在行业标准规定的逻辑控制基础上，安标检测增加了复杂应用场景的逻辑控制检测，具体见表3。表3煤矿安全监控系统逻辑控制模式及控制执行时间判定
02装置工作原理及功能★装置工作原理
煤矿安全监控系统逻辑控制自动检测装置工作原理如图1所示。
图1煤矿安全监控系统逻辑控制自动检测装置工作原理
★装置功能
（1）闭锁信号控制功能。为提高时效性，煤矿安全监控系统逻辑控制自动检测装置采用串口通信方式，通过数字信号可同时控制8～16台传感器产生相应闭锁信号，闭锁信号包括各类传感器多种逻辑控制条件。
（2）控制结果采集功能。根据装置设计依据，需在2台以上分站设置断电器，每台分站上的断电器不少于4台，因此装置通过8个端口采集断电器状态，确定系统逻辑控制是否执行。
（3）控制执行时间判定功能。控制执行时间是从装置发送完控制命令后开始计时，结束计时为装置记录每台断电器控制结果产生时刻，判定系统逻辑控制执行时间。
（4）人机交互及显示功能。实现对煤矿安全监控系统各项逻辑控制检测的配置，包括传感器地址设置、断电器控制采集端口设置等，同时可展示及输出检测结果。
（5）自动监测功能。为提高检测效率，通过对逻辑控制检测项目进行设置并装载，装置顺序执行相应的控制逻辑，并在每条逻辑控制执行之后恢复各传感器及断电器到初始状态。
03装置设计★装置软件
煤矿安全监控系统逻辑控制自动检测装置软件流程如图2所示。
图2煤矿安全监控系统逻辑控制自动检测装置软件流程
★装置硬件由于装置最多需控制16台传感器，为减少控制命令发送耗时，设计2个UART串口输出TTL信号，每个UART串口对应控制8台传感器。通过I/O接口采集断电器状态。采用分辨率为×64的液晶显示屏，人机交互采用按键或红外遥控方式。CPU采用外设资源（串口及GPIO接口）丰富的STM32F1系列单片机。
★装置操作面板
设计了煤矿安全监控系统逻辑控制自动检测操作面板，结构如图3所示，用于显示、人机交互及接线等。
图3煤矿安全监控系统逻辑控制自动检测装置操作面板结构
04装置测试针对甲烷超限逻辑控制（单台传感器对应单台断电器）执行时间进行测试，人工检测（多次测量取平均值）和自动检测结果见表4，可看出两者的控制执行时间基本一致，表明自动检测装置判定的控制执行时间可靠、准确。
表4控制执行时间对比针对煤矿安全监控系统所有逻辑控制进行测试。当采用人工检测时，每条控制逻辑需要人工设置传感器输出闭锁信号，系统输出相应的控制执行结果，人工记录控制执行时间，最后需要人工将传感器恢复到初始状态。综合测算每条控制逻辑人工检测需要10min，由于煤矿安全监控系统需测试近条控制逻辑，人工检测时间约为50h。当采用自动检测装置检测时，根据实际采煤工作面煤与瓦斯突出检测结果（图4），每条控制逻辑自动检测时间为15s左右，加上装置、上位机设置的时间，自动检测装置总体检测时间约为2h，与人工检测相比显著提高了检测效率。图4煤与瓦斯突出检测结果
[1]陈向飞.煤矿安全监控系统逻辑控制自动检测装置设计[J/OL].工矿自动化:1-6[-06-30].