王斌俊，王曉東，畢鐘杰，張曉慶

(汾西礦業(yè)集團(tuán) 高陽(yáng)煤礦機(jī)電創(chuàng)新工作室，山西 孝義032306)

1 創(chuàng)新背景及意義

在煤礦生產(chǎn)中，絞車(chē)因其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、起重大、移置方便而廣泛使用，絞車(chē)在煤礦生產(chǎn)中是一種非常普遍輔助運(yùn)輸設(shè)備。歷年煤礦事故統(tǒng)計(jì)，由運(yùn)輸造成的事故僅次于瓦斯、頂板事故之后，位列第三，其中絞車(chē)的安全運(yùn)行對(duì)工人的生命安全、礦井有序的生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。但煤礦由于絞車(chē)數(shù)量較多、安全管理不到位，由絞車(chē)引起的事故頻發(fā)，其中無(wú)證開(kāi)絞車(chē)又是這類(lèi)事故的一個(gè)重要原因。目前我礦絞車(chē)運(yùn)輸信號(hào)、開(kāi)啟操作沒(méi)有嚴(yán)格的電氣控制系統(tǒng)，沒(méi)有防護(hù)閉鎖設(shè)施，可以說(shuō)任何人都可以隨意操作。例如，不是絞車(chē)司機(jī)也可以開(kāi)絞車(chē)，不是信號(hào)工可以發(fā)信號(hào)，由此給絞車(chē)安全運(yùn)輸造成不可控的風(fēng)險(xiǎn)因素，給絞車(chē)運(yùn)輸管理造成困難，經(jīng)常發(fā)生絞車(chē)運(yùn)輸事故。

為確保絞車(chē)的規(guī)范使用和安全運(yùn)輸，有效保證持證上崗，控制運(yùn)輸事故發(fā)生，研究開(kāi)發(fā)絞車(chē)操作人員識(shí)別裝置，是完善絞車(chē)運(yùn)輸安全和管理的有效手段。結(jié)合我礦實(shí)際情況，機(jī)電區(qū)創(chuàng)新工作室自行研制了絞車(chē)磁卡授權(quán)裝置。

2 功能及原理

磁卡授權(quán)裝置主要由電源板、控制電路板、磁卡傳感器、液晶屏等組成。本裝置使用的磁卡為非接觸式IC 卡。該裝置主要功能有:

1)磁卡識(shí)別:當(dāng)絞車(chē)司機(jī)把磁卡放入插槽中后，單片機(jī)通過(guò)磁卡傳感器讀取磁卡內(nèi)數(shù)據(jù)信息，通過(guò)和設(shè)定信息進(jìn)行比較，來(lái)確定該磁卡是否有效。若該卡有效將在顯示屏上顯示持卡人單位、姓名。

2)繼電器輸出:控制電路板上有兩路繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)輸出，當(dāng)插入授權(quán)的磁卡后，繼電器吸合常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。由于自主開(kāi)發(fā)，可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整單片機(jī)程序，從而改變兩路繼電器輸出方式。

3)管理:與本裝置配套有自主開(kāi)發(fā)的上位機(jī)管理軟件，可以方便有效的管理磁卡，增加或取消某磁卡的授權(quán)狀態(tài)。

4)顯示功能:該裝置裝有液晶顯示屏，可實(shí)時(shí)顯示絞車(chē)授權(quán)狀態(tài)和時(shí)間。當(dāng)放入授權(quán)的磁卡后，單片機(jī)通過(guò)讀取磁卡內(nèi)數(shù)據(jù)，顯示磁卡人的姓名與單位。

5)記錄功能:該裝置具有操作記錄功能，可記錄操作人、操作時(shí)間、操作項(xiàng)等。同時(shí)本裝置控制電路板上有SD 卡插槽，可插入SD 卡導(dǎo)出操作記錄，便于出井查閱和保存。

本裝置供電電源為AC36 V 或AC127 V，通過(guò)更換電源板上的電源模塊可分別接入以上兩種電壓。電源通過(guò)電源板輸出DC12 V 供各電路模塊使用。電源板功能如圖1 所示。

圖1 電源板功能圖

本裝置使用非接觸式IC 卡。IC 卡由于其信息安全、便于攜帶、比較完善的標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用及其廣泛。其中，非接觸IC 卡由于與讀卡設(shè)備無(wú)直接接觸，使用更加方便、耐用，尤其煤礦使用非接觸IC 卡還可以使讀寫(xiě)設(shè)備更好的防爆、防潮。同時(shí)，非接觸IC 卡在外形上選用鑰匙扣形，工人攜帶比較方便?？刂瓢骞δ苋鐖D2 所示。

圖2 控制板功能圖

控制板主要有4 部分電路組成，分別為單片機(jī)及外圍電路模塊、繼電器電路模塊、SD 卡模塊、時(shí)鐘模塊。單片機(jī)及外圍電路模塊主要是通過(guò)程序來(lái)控制整個(gè)裝置有序地進(jìn)行工作。當(dāng)IC 卡感應(yīng)器檢測(cè)到IC 卡信息后，將信息轉(zhuǎn)發(fā)給單片機(jī)模塊，單片機(jī)再進(jìn)行信息比較、識(shí)別。當(dāng)檢測(cè)為授權(quán)IC 卡后，單片機(jī)將IC 卡內(nèi)信息顯示到液晶屏上和記錄到SD 卡內(nèi)，同時(shí)將發(fā)出控制信號(hào)，將繼電器進(jìn)行吸合，接通絞車(chē)的控制回路，此時(shí)工作人員可以進(jìn)行正常使用絞車(chē)。當(dāng)工作人員拿出IC 卡后，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，將繼電器釋放，絞車(chē)控制回路斷開(kāi)，絞車(chē)不能啟動(dòng)。

圖3 面板安裝圖

3 實(shí)施效果及應(yīng)用前景

絞車(chē)磁卡授權(quán)裝置通過(guò)理論設(shè)計(jì)、實(shí)際制作，反復(fù)論證于2014 年8 月20 日在我礦新一采東部安裝使用。投入使用后，經(jīng)多次試驗(yàn)、調(diào)試，已達(dá)到安全、有效、可靠的運(yùn)行，有效地避免了無(wú)證開(kāi)絞車(chē)行為，杜絕了違章操作絞車(chē)。自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的絞車(chē)磁卡授權(quán)裝置不僅為我礦節(jié)約了購(gòu)置設(shè)備費(fèi)用，而且由于是自主研發(fā)設(shè)計(jì)也節(jié)省了后續(xù)的維護(hù)成本。此項(xiàng)目還適用于其他機(jī)電設(shè)備授權(quán)開(kāi)啟控制。