CN100424606C - 煤矿井下爆破智能集中控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下爆破智能集中控制系统，它包括发爆器、喷雾装置、工作面瓦斯传感器、工作面红外传感器、工作面风速传感器和报警器，其特征是，它还包括一个由控制电路板和外围电路组成的智能控制器，在控制器核心控制电路中设有爆破网路阻值检测模块、瓦斯浓度检测模块、三人电子密码锁闭锁模块、喷雾自控闭锁模块、工作面人防闭锁模块、通风闭锁模块。通过智能集中控制装置和人工结合，解决了人为防控和单项功能的三人连锁发爆出现的人为漏洞，实现了人机一体化，满足了《煤矿安全规程》规定的“一炮三检”、“三人连锁”的要求。

Description

煤矿井下爆破智能集中控制系统

技术领域

本发明涉及煤矿井下安全控制系统。

背景技术

在井下采掘工作中，为了预防炮采(掘)工作面炸药爆炸时产生的高温高压冲击波、炽热固体颗粒和爆炸生成的高温气体引起煤尘爆炸或者瓦斯爆炸，需要使用防尘喷雾装置来喷雾防爆降尘，以保证炮采(掘)工作面安全生产。现有的井下爆破管理大多局限于人为防控，人为防控包括在工作面设置防尘喷雾装置、安全员瓦斯检测、安检员、班组长、发爆员三人连锁发爆等。

上述的防尘喷雾装置都采用手工操作，手工反应慢、开启不灵敏、防尘防爆效果不理想，而少数采用震动传感器控制的所谓自动喷雾系统，由于喷雾迟后于爆破，在井下工作面引爆后，并不能控制由于高温等引起的煤尘爆炸。

上述的瓦斯检测也是人为进行的，一旦工作马虎并不能检测出瓦斯的真实情况。即使是三人连锁发爆，也只是人为控制的单项功能，没有从根本上解决煤矿炮采(掘)工作面煤尘爆炸之隐患。很需要采取技术手段预防煤尘瓦斯爆炸事故。

发明内容

本发明的目的是为解决煤矿井下发爆引起的煤尘瓦斯爆炸问题，发明一种智能集中控制系统。

为实现上述目的，本发明由发爆器、喷雾装置、工作面瓦斯传感器、工作面红外传感器、工作面风速传感器、报警器和智能控制器所组成，其中的智能控制器由控制电路板和外围电路组成。

(一)外围电路包括：

1、用于将井下127V交流电变为5-12V直流电的本质安全型电源电路；

2、爆破网路电阻值检测电路；

3、喷雾装置控制电路；

4、风量风速检测电路

5、瓦斯浓度检测电路；

6、三个电子锁开关电路；

7、红外传感器电路；

8、声、光、语音指示电路和数码显示电路。

(二)控制电路板是由单片机芯片构成的核心控制电路板，该电路内部构成以下功能模块：

(1)爆破网路阻值检测模块：该模块计算爆破网路电阻值，输出爆破网路阻值信号至阻值数码显示电器、输出爆破网路阻值超限信号至指示灯和语音指示电路，输出发爆脉冲信号至发爆器；

(2)瓦斯浓度检测模块：该模块输入瓦斯浓度检测传感器模拟信号，输出闭锁信号至瓦斯浓度闭锁继电器，输出瓦斯浓度数字信号至浓度值数码显示器、输出瓦斯浓度超值信号至指示灯和语音指示电路；

(3)三人电子密码锁闭锁模块：该模块输入安检员、班组长、发爆员三人的各自电子锁开关信号，输出闭锁信号；

(4)喷雾自控闭锁模块：该模块输入发爆器充电电压数字信号，输出喷雾控制电路动作信号和发爆器毫秒开关继电器动作信号；

(5)工作面人防闭锁模块：该模块输入采掘工作面的红外传感器脉冲信号，输出闭锁信号，输出声、光信号至报警指示灯和语音指示电路；

(6)通风闭锁模块：该模块输入工作面风量风速模拟信号，输出闭锁信号至通风闭锁继电器。

在核心控制电路中设有爆破网路输入接口、发爆器充电闭锁信号接口、发爆器充电接口和发爆母线接口。

使用时，将本发明的智能控制器置于井下发爆安全地点，用电缆与井下127V交流电源、工作面的瓦斯传感器、红外传感器、风速传感器、发爆器、喷雾洒水装置的电磁阀、发爆警报器进行联接。接线无误后本发明执行以下工作程序：

1、工作人员按下“启动”开关，本装置对工作面瓦斯情况进行检测，对发爆网路阻值进行检测，对工作面风速进行检测，显示窗显示瓦斯浓度和网路阻值，当瓦斯浓度超限和网路阻值超限风速达不到通风要求时，对发爆器充电电路进行闭锁，闭锁指示灯亮，语音指示电路发出“超限”指示，否则进行下一步；

2、安检员、班组长、发爆员(三人)依次打开电子密码锁，本装置发出“发爆”警号，工作面人员撤离。当工作面人员又误入工作面时，闭锁指示灯亮，发出“有人”指示，并对发爆器充电电路进行闭锁，否则进行下一步；

3、发爆器自动接通充电电源，发爆母线由“检测回路”自动切换到“发爆”回路；

4、三人撤至安全地点，发爆员将发爆器钥匙拧至“充电”挡位，发爆器开始充电；当充电电压满足发爆要求的电压时，喷雾装置电磁球阀继电器接通，开始提前喷雾；发爆员将发爆器钥匙拧到“发爆”挡位，工作面雷管起爆；

5、二十分钟后，工作面炮烟除尽，喷雾装置自动停止，工作人员拆除发爆母线与发爆器连接电缆，三人拔下智能控制装置电子密码锁的钥匙，恢复原始状态。

本发明的积极效果是：在人工操作(人防)的基础上与智能集中控制装置结合，解决了人为防控和单项功能的三人连锁发爆出现的人为漏洞，实现了人机一体化，满足了《煤矿安全规程》规定的“一炮三检”、“三人连锁”的要求，避免了瓦斯爆炸事故、瞎炮事故和爆破伤人事故，达到安全生产的目的。

附图说明

图1是本发明的系统原理图；图2是本发明智能控制器的电路原理图，图中虚框内为控制器内部电路原理图；图3是智能控制器核心电路图。

图1中1-智能控制器，2-发爆器，3-喷雾装置，4-工作面瓦斯传感器，5-工作面风速传感器，6-工作面红外传感器，7-报警器。

具体实施方式

如图1所示，本发明由发爆器2、喷雾装置3、工作面瓦斯传感器4、工作面红外传感器5、工作面风速传感器6、报警器7和智能控制器1所组成，其中的智能控制器由控制电路板和外围电路组成。

本发明智能控制器的电路如图2所示，电路中包括：

1、本质安全型电源电路DY，该电路为常用电源电路，该电路输入井下127V电源，变压整流为5-24V直流电源，为电路提供电源；

2、网路电阻值检测电路WZ，该电路为常用的雷管检测器电路，该电路计算爆破网路的阻值；

3、瓦斯浓度控制电路WS，该电路为常用的瓦斯检测器的电路，输入工作面瓦斯传感器和内置瓦斯传感器信号；

4、风速风量检测电路FS，该电路为常用的风量风速控制电路，输入工作面风速传感器信号，计算风速、风量值；

5、喷雾控制电路PW，该电路由芯片ICL7017及发炮器电压取样电路组成，为喷雾装置电磁球阀提供打开电流；

6、声报警电路YY1和YY2、光报警语音指示电路LED1-LED6和数码显示电路SX1、SX2；

7、由芯片ICL7107和芯片EPM7064SLC44-10构成的智能控制器核心电路(如图3所示)，在智能控制器核心电路中分成以下功能模块：

(1)爆破网路阻值检测模块，该模块输入爆破网路电阻值检测电路WZ的信号，输出网路阻值信号至阻值数码显示电路SX1、阻值超值指示灯LED2和语音指示电路YY1，并输出阻值超限信号至阻值闭锁继电器BJ1；

(2)瓦斯浓度检测模块，该模块输入瓦斯浓度监测电路的信号，输出闭锁信号至瓦斯浓度闭锁继电器BJ2，输出瓦斯浓度信号至浓度值数码显示器SX2、浓度超值指示灯LED3和语音指示电路YY2；

(3)三人钥匙闭锁模块：该模块输入安检员、班组长、发爆员三人的各自钥匙开关K1、K2、K3信号，输入闭锁信号至三人闭锁继电器BJ3；

(4)喷雾自控闭锁模块：该模块输入发爆器充电电压信号和喷雾控制电路PW动作信号，输出喷雾闭锁信号至闭锁继电器BJ4，使喷雾电磁球阀DF打开，输出光信号至喷雾状态指示灯LED5；

(5)工作面人防闭锁模块：该模块输入采掘工作面的人员监测红外传感器信号，输出闭锁信号至人防闭锁继电器BJ5，输出光信号至人防报警指示灯LED6。

(6)通风闭锁模块：该模块输入风速传感器信号，输出闭锁信号至通风闭锁继电器BJ6。

在核心控制电路中设有爆破网路输入接口、发爆器充电闭锁信号接口，发爆器充电接口和发爆母线接口。

图3中还显示出，在智能控制器核心电路中，依次输入有网路阻值超限超限信号、瓦斯超限信号1、瓦斯超限信号2、安检员开关信号、班组长开关信号、发爆员开关信号、工作面人员监测信号、爆破警号信号、充电取压信号、喷雾闭锁信号和发爆信号，所有输入的模拟信号都经光隔电路提供给单片机芯片EPM7064SLC44-10；输出的控制信号依次有：充电闭锁信号、发爆(发爆)闭锁信号、喷雾撒水控制信号、报警触发信号1-4，上述所有控制信号都经光隔电路提供给每个控制单元，输出的指示灯信号经R31、R32供LED1双灯光源(网阻状态显示)，经R33、R34供LED2双灯光源(工作面瓦斯状态显示)，经R35、R36供LED3双灯光源(内置瓦斯状态显示)，经R37、R38供LED4双灯光源(人防连锁状态显示)，经R39、R40供LED5双灯光源(喷雾状态状态显示)，经R41至LED6单灯光源(充电电源显示)。

Claims (1)

1. 一种煤矿井下爆破智能集中控制系统，它包括发爆器、喷雾装置、工作面瓦斯传感器、工作面红外传感器、工作面风速传感器和报警器，其特征是，它还包括一个智能控制器，智能控制器由控制电路板和外围电路组成，其中：

(一)外围电路包括：

(1)用于将井下127V交流电变为5-12V直流电的本质安全型电源电路；

(2)爆破网路电阻值检测电路；

(3)喷雾装置控制电路；

(4)瓦斯浓度检测电路；

(5)三个电子锁开关电路；

(6)红外传感器电路；

(7)声、光、语音指示电路和数码显示电路；

(二)控制电路板是由单片机芯片构成的核心控制电路板，在核心控制电路中设有爆破网路输入接口、发爆器充电闭锁信号接口、发爆器充电接口和发爆母线接口，该电路内部构成以下功能模块：

(1)爆破网路阻值检测模块：该模块计算爆破网路电阻值，输出爆破网路阻值信号至阻值数码显示电器、输出爆破网路阻值超限信号至指示灯和语音指示电路，输出发爆脉冲信号至发爆器；

(2)瓦斯浓度检测模块：该模块输入瓦斯浓度检测传感器模拟信号，输出闭锁信号至瓦斯浓度闭锁继电器，输出瓦斯浓度数字信号至浓度值数码显示器、输出瓦斯浓度超值信号至指示灯和语音指示电路；

(3)三人电子密码锁闭锁模块：该模块输入安检员、班组长、发爆员三人的各自电子锁开关信号，输出闭锁信号；

(4)喷雾自控闭锁模块：该模块输入发爆器充电电压数字信号，输出喷雾控制电路动作信号和发爆器毫秒开关继电器动作信号；

(5)工作面人防闭锁模块：该模块输入采掘工作面的红外传感器脉冲信号，输出闭锁信号，输出声、光信号至报警指示灯和语音指示电路；

(6)通风闭锁模块：该模块输入工作面风量风速模拟信号，输出闭锁信号至通风闭锁继电器。

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