王全新

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煤礦井下調(diào)度絞車安全預(yù)警裝置的研制

王全新

摘要介紹了調(diào)度絞車安全預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)原理、工作原理、設(shè)計(jì)時遇到的問題和解決辦法及比較突出的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞井下運(yùn)輸絞車；雷達(dá)開關(guān)；報(bào)警攔人

0　引言

調(diào)度絞車運(yùn)輸事故已成為當(dāng)前礦井運(yùn)輸事故的主要原因之一。尤其是調(diào)度絞車在運(yùn)行的過程中，有些員工會強(qiáng)行從運(yùn)行的絞車處行走，帶來極大的安全隱患。針對這一問題，設(shè)計(jì)了調(diào)度絞車安全預(yù)警裝置，在有人強(qiáng)行通過正在運(yùn)行的調(diào)度絞車附近時，該裝置將此絞車和與其對拉絞車的電源斷開，并發(fā)出語音警示，從而保證行人安全。

1　調(diào)度絞車安全預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)原理

如圖1所示，調(diào)度絞車安全預(yù)警裝置由2套雷達(dá)開關(guān)、2套主機(jī)及喇叭組成，其中雷達(dá)開關(guān)布置在對拉絞車的兩端，用來監(jiān)測正在運(yùn)行絞車附近的人員，當(dāng)有行人經(jīng)過正在運(yùn)行的絞車時，雷達(dá)開關(guān)會將信號傳給絞車旁邊的主機(jī)，主機(jī)會將絞車強(qiáng)制停止，并通過載波模塊將信號傳給對拉絞車的開關(guān)，將對拉絞車也強(qiáng)制停止，最后由喇叭通知給絞車附近的人員。只有當(dāng)絞車附近的人員離開后，才可以正常開動絞車。

調(diào)度絞車安全預(yù)警裝置使用雷達(dá)微波開關(guān)做為主動式傳感器，此傳感器應(yīng)用多普勒雷達(dá)技術(shù)自動感應(yīng)，發(fā)射高頻電磁波并接收回波，當(dāng)有人或物體移動時，回波信號就會發(fā)生頻移變化，發(fā)生頻移變化的信號反射回來經(jīng)過微處理器處理后發(fā)出執(zhí)行指令輸出一個高電平，從而觸發(fā)中間繼電器動作，高電平會延時5 s，如果5 s內(nèi)回波信號一直發(fā)生頻移，高電平會持續(xù)輸出，當(dāng)移動的人或物體離開后，回波信號恢復(fù)正常，5 s后傳感器自動復(fù)位，停止輸出高電平，中間繼電器失電斷開，調(diào)度絞車可以重新開啟。

如圖1所示當(dāng)1#或2#絞車開動時，本裝置會發(fā)出“正在行車，禁止行人”的語音警示，當(dāng)有人進(jìn)入這一區(qū)域時，在行走到距兩側(cè)的雷達(dá)開關(guān)5 m左右時，本裝置會將兩絞車同時停止，確保人員安全，做到“行人不行車”，并會發(fā)出“有人通過，強(qiáng)制停車”的語音警示，并且無法再次開動絞車，只有當(dāng)行人退出監(jiān)測范圍后，才可再次開動絞車。

圖1　調(diào)度絞車安全預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)原理

2　調(diào)度絞車安全預(yù)警裝置電路的設(shè)計(jì)

工作原理見43頁如圖2所示：開動絞車時開關(guān)輔助觸點(diǎn)閉合，電源模塊工作輸出直流12 V電源，雷達(dá)探頭正常工作，通過4ZJ的常閉點(diǎn)，語音板2得電，經(jīng)過5ZJ的常閉點(diǎn)將信號傳給功放放大，將語音從喇叭輸出，報(bào)“正在行車，禁止行人”。當(dāng)有移動物體或人經(jīng)過探頭時雷達(dá)開關(guān)輸出高電平，1ZJ得電常開點(diǎn)吸合，時間繼電器SJ得電，常開點(diǎn)延時5 s SJ吸合，2ZJ到6ZJ全部得電，2ZJ常開吸合用來自保開關(guān)接觸器的輔助觸點(diǎn)，3ZJ常開點(diǎn)吸合使語音板1得電，4ZJ常閉點(diǎn)斷開，使語音板2失電，5ZJ常開點(diǎn)吸合輸出信號到功放，5ZJ常閉點(diǎn)斷開，使語音板2的信號斷開，語音板1通過5ZJ常開點(diǎn)輸出信號到功放放大，將語音從喇叭輸出“有人通過，強(qiáng)制停車”，6ZJ得電常開點(diǎn)吸合，載波模塊得電，斷開開關(guān)9線，急停絞車，同時將信號傳送到另一臺絞車的載波模塊，斷開另一臺開關(guān)的9線，急停對拉絞車。

圖2　調(diào)度絞車安全預(yù)警裝置的工作原理

3　遇到的問題及解決辦法

3.1供電問題及解決辦法

由于絞車不是常時工作的設(shè)備，所以本裝置的供電成了一個棘手的問題。在絞車不工作時，裝置也不該工作；當(dāng)絞車工作時，裝置又可以自動供電。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，將開關(guān)接觸器的輔助常開觸點(diǎn)串連到工作電路中，當(dāng)絞車工作時，接觸器的輔助常開觸點(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)了自動供電。但是又有了新問題，當(dāng)絞車急停后，接觸器的輔助常開觸點(diǎn)也會同時斷開，該裝置也會同時斷電，失去作用。為了解決這一問題，又加了一個自保繼電器——ZJ2，在接觸器的輔助常開觸點(diǎn)斷開前，自保繼電器ZJ2會提前吸合為本裝置持續(xù)供電。

3.2雷達(dá)開關(guān)的問題及解決辦法

由于雷達(dá)開關(guān)首次得電會進(jìn)行自檢輸出高電平，雷達(dá)開關(guān)動作，造成只要開絞車就會誤動作，使得絞車無法工作。為了解決這一問題，安裝一個延時繼電器SJ，當(dāng)該裝置首次通電后，雷達(dá)開關(guān)閉合ZJ1得電，常開點(diǎn)閉合后，SJ得電，SJ得電后會延時5 s動作，ZJ2——ZJ6不會馬上得電，在SJ還沒有動作時，雷達(dá)開關(guān)自檢完成，停止輸出高電平，雷達(dá)開關(guān)斷開，ZJ1失電，常開點(diǎn)斷開，SJ失電，SJ延時繼電器將雷達(dá)開關(guān)首次輸出的閉合信號跳過后續(xù)的電路，完美解決這一問題。

4　使用雷達(dá)開關(guān)及載波模塊的優(yōu)點(diǎn)

4.1使用雷達(dá)開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)

可以監(jiān)測到人的傳感器還有紅外傳感器，考慮到紅外傳感器不可以有物體遮擋，有一定的局限性，而雷達(dá)微波開關(guān)能透過一定厚度的非金屬物體進(jìn)行檢測，同時又是12 V本安電源供電，體積小巧，完全可以把雷達(dá)微波開關(guān)裝在本安接線盒內(nèi)，解決了防爆問題。本裝置運(yùn)用了雷達(dá)微波開關(guān)，可以檢測到所有移動物體，尤其是人體的移動，實(shí)現(xiàn)了無鑰匙全自動緊急停車的功能。

4.2使用載波模塊的優(yōu)點(diǎn)

絞車都需要電力電纜提供電源，載波模塊可以通過電力電纜傳送開關(guān)信號，實(shí)現(xiàn)了兩絞車間不用再布其它線纜就可以通過載波模塊互相關(guān)連，相互停車。

5　試驗(yàn)效果

通過在大斗溝煤業(yè)公司11#層424盤區(qū)，424-1巷的試驗(yàn)，該裝置已經(jīng)達(dá)到了預(yù)定效果：只要有人經(jīng)過兩個對拉絞車附近時，語音報(bào)警就會發(fā)出警告，并同時停止兩個對拉絞車。

Development of Dispatching Winch Safety Forewarning Device Underground Coal Mine

Wang Quanxin

Abstract：The paper introduces the design principle，the working principle，the problems and solutions encountered in the process of design and the more prominent characteristics of the dispatching winch safety forewarning device.

Key words：underground transportation winch；radar switch；alarming to stop people

中圖分類號TD79+3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1000-4866（2016）03-0042-02

作者簡介

王全新，男，1973年1月出生，大學(xué)本科學(xué)歷（電氣工程及其自動化專業(yè)），現(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)大斗溝煤業(yè)公司工作，工程師。

收稿日期：2016-04-20