張 濤 王 磊

（淮南聯(lián)合大學(xué)校企合作創(chuàng)新研發(fā)中心，安徽 淮南232038）

帶式輸送機（簡稱皮帶機）是煤礦井下最重要的輸送設(shè)備，傳動裝置作為輸送機的中樞神經(jīng)，其運行狀況的好壞直接決定了煤礦的效益?？沙巳虽摻z繩芯帶式輸送機解決了當前我國煤礦大多數(shù)主斜井的乘人問題，擴展了帶式輸送機的使用范圍，減少了專門的運人設(shè)備，有效的提高了經(jīng)濟效益和社會效益。鋼絲繩芯帶式輸送機的人員安全主要依靠礦工自覺遵循規(guī)程來保證，缺少必要的可靠的安全保護措施，一旦礦工由于打盹等原因進入危險區(qū)域，很容易發(fā)生安全事故。我國大多數(shù)主斜井都存在類似安全隱患，亟待解決。為有效解決這個現(xiàn)實問題，保障曠工的人身安全，設(shè)計了一套專用的基于DSP 的乘人越位監(jiān)控保護系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

硬件電路設(shè)計方面，充分考慮了井下實際應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性，對于設(shè)備的穩(wěn)定性有著更高的要求，并且要具有防爆能力。該乘人越位監(jiān)控系統(tǒng)電路主要有以下幾個部分：DSP 處理器、攝像頭模塊、紅外傳感器、行程開關(guān)、急停繼電器、報警電路、電源模塊、時鐘/復(fù)位電路以及JTAG 接口電路，如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

其中，DSP 處理器采用TI 公司的一款具有浮點功能、性價比高、可靠性好、處理速度快、專用于圖像處理的6000 系列全新處理器TMS320C6748；攝像頭模塊選用Micron 公司的1/3 英寸寬范圍VGA、全局曝光功能、適用于煤礦井下光線較暗的環(huán)境的數(shù)字圖像觸感器MT9V032，通過16 并口將采集的數(shù)據(jù)傳給DSP 處理器；行程開關(guān)選用有觸點的礦用隔爆的行程開關(guān)，用于檢測人員是否進入危險區(qū)域，一旦有人碰觸行程開關(guān)立刻輸出一個開關(guān)量信號；紅外傳感器選用熱釋電紅外傳感器，為增強靈敏度覆蓋特殊菲涅爾濾光透鏡，其與DSP 處理器之間設(shè)有光耦隔離器；電源模塊采用廣州金升陽的開關(guān)電源，輸入127VAC，輸出5VDC 和12VDC 電壓信號，分別用于給DSP和繼電器供電，同時輔助以穩(wěn)壓變壓電路給其他模塊供電。其中圖像處理包括去噪預(yù)處理和特征檢測，其中特征檢測主要是根據(jù)礦燈、輪廓進行判斷識別。

DSP 處理器主要作用是綜合利用圖像處理、紅外傳感器以及行程開關(guān)來檢測皮帶機的危險區(qū)域是否有人進入，一旦三個檢測裝置都判斷有人，則斷定皮帶機的危險區(qū)域有人進入，立刻輸出開關(guān)量信號控制皮帶機的急停繼電器，起到保護乘人的作用。攝像頭模塊主要作用是采集皮帶機上的數(shù)字圖像，并將數(shù)據(jù)通過并口發(fā)送給DSP 處理器，由處理器對圖像進行處理，將處理結(jié)果作為判斷是否有人的條件之一。行程開關(guān)檢測皮帶機危險區(qū)域是否有人進入，只要行程開關(guān)有動作，則作危險區(qū)有人的三個條件之一。紅外傳感器檢測皮帶機危險區(qū)域是否有人進入，只要有傳感器有輸出，則作危險區(qū)有人的三個條件之一。急停繼電器主要作用是如果輸送帶上有人，則進行急停操作停止輸送帶運行，保護輸送帶上違規(guī)爬乘人員。報警電路主要作用是當DSP 處理器檢測到皮帶機上有人時，輸出控制信號，驅(qū)動報警器進行報警。電源模塊主要作用是為各個模塊提供穩(wěn)定合適的電壓。時鐘/復(fù)位電路主要作用是實現(xiàn)上電復(fù)位和保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。JTAG 接口電路主要作用是用于下載、調(diào)試程序，便于系統(tǒng)的升級改造。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計

除了硬件部分有著高品質(zhì)的要求以外，軟件系統(tǒng)要更加的穩(wěn)定、流暢，不能出現(xiàn)死機現(xiàn)象。該系統(tǒng)具體工作原理是利用攝像頭模塊、行程開關(guān)以及紅外傳感器來分別檢測皮帶機的危險區(qū)域是否有人進入，一旦三個檢測裝置都判斷有人，則斷定皮帶機的危險區(qū)域有人進入，立刻輸出開關(guān)量信號控制皮帶機的急停繼電器來實現(xiàn)皮帶機電機的急停，同時輸出控制信號到報警電路進行報警，最終起到保護乘人的作用；否則均認為是干擾信號，危險區(qū)域沒有人（圖2）。

3 運行分析與總結(jié)

針對目前帶式輸送機自動監(jiān)控系統(tǒng)存在的缺陷和不足，在此基礎(chǔ)上提出了一種綜合利用視頻監(jiān)控、紅外傳感器和行程開關(guān)的皮帶機乘人越位智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案。綜合利用視頻監(jiān)控、紅外傳感器和行程開關(guān)三種方法檢測輸送帶危險區(qū)域是否有人，進行報警以及急停，可有效的預(yù)防違章越位人員掉入煤倉的事故發(fā)生。該系統(tǒng)經(jīng)過實地測試，具有實時性好，檢測精度高、誤報率低、安全可靠，便于安裝維護的特點，具備實際推廣應(yīng)用價值。

圖2 系統(tǒng)功能流程圖