CN100468474C - 斜井人车制动性能检测方法与装置 - Google Patents
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Abstract
斜井人车制动性能检测方法与装置由上位机系统(7)和下位机系统(6)组成；上位机系统(7)由便携式微机(4)和上位机无线通讯模块(5)组成，下位机系统(6)由加速度传感器(1)、单片机系统(2)和下位机无线通讯模块(3)组成，上位机系统(7)和下位机系统(6)通过无线通讯模块进行无线通讯；该方法利用由加速度传感器(1)、单片机(2)和下位机无线通讯模块(3)组成的下位机系统(6)检测斜井人车制动过程中的制动减速度，下位机系统(6)将测出的制动减速度通过无线通讯的方式由下位机无线通讯模块(3)发送给上位机系统(7)，由上位机系统(7)显示出制动减速度曲线，分析计算出平均制动减速度和空行程时间。
Description
技术领域
本发明涉及斜井人车制动性能检测方法与装置，能够检测斜井人车的制动空行程时间和制动减速度，属于矿井设备检测的技术领域。
背景技术
斜井人车承担着运送人员的任务。防坠器是斜井人车上的安全保护装置，分为抱轨式和插爪式两大类。一旦钢丝绳断绳，防坠器能自动或手动动作，抱住钢轨或插入枕木进行制动，防止发生跑车事故，保护车上乘员的安全。《煤矿安全规程》规定：“对使用中的斜井人车防坠器每年应进行一次重载全速脱钩试验。”脱钩试验的目的就是检验人车制动的灵活性和制动过程中的缓冲性能，而反映人车制动灵活性和缓冲性能的重要参数是制动空行程时间和制动减速度。我国煤炭行业标准MT388-1995《矿用斜井人车技术条件》规定：“开动空行程时间，抱轨式不应大于0.2s，插爪式不大应于0.3s；在同一制动阻力下，空载人车的平均制动减速度不应大于30m/s2，满载人车的平均制动减速度不应小于10m/s2。”
目前，煤矿现场是通过手工测量制动空行程距离和缓冲距离的方式来评判斜井人车的制动性能。将测出的空行程距离和理论计算值比较，若小于理论计算值则合格；将测出的缓冲距离与理论计算值比较，若大于理论计算值则合格。该手工测量方法无法准确测出空行程时间和制动减速度，因而不能准确反映斜井人车制动性能。针对斜井人车制动性能检测方面存在的诸多问题和不足，发明斜井人车制动性能检测方法与装置显得尤为必要。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对目前煤矿现场用手工测量的方式无法准确反映斜井人车制动性能的问题，提供一种斜井人车制动性能检测方法与装置，能准确测出空行程时间和制动减速度。
技术方案：本发明的斜井人车制动性能的检测装置由上位机系统和下位机系统组成；上位机系统由便携式微机和上位机无线通讯模块组成，下位机系统由加速度传感器、单片机系统和下位机无线通讯模块组成，上位机系统和下位机系统通过无线通讯模块进行无线通讯；其中，单片机系统由电源模块、信号调理模块、A/D转换模块、参考电压模块、上电复位模块、单片机、地址锁存器、数据存储器、光电耦合开关、电平转换模块和晶振组成；电源模块与下位机系统的各模块相连，为单片机系统、加速度传感器和下位机无线通讯模块提供5V的直流电源；加速度传感器、信号调理模块、A/D转换模块和单片机以串联方式连接；参考电压模块的输出端与A/D转换模块的“REF”端相连，为A/D转换模块提供2.048V的参考电压，单片机的“P00～P07”端口与地址锁存器的“D0～D7”端口相连，地址锁存器的“Q0～Q7”端口与数据存储器的“A0～A7”端口相连，单片机的“P20～P26”端口与数据存储器的“A8～A14”端口相连，数据存储器的“D0～D7”端口与单片机的“P00～P07”端口相连；上电复位模块的输出端与单片机的“RESET”端相连，当输出高电平时单片机系统复位；电平转换模块连接了单片机和下位机无线通讯模块，用于将单片机输出的TTL电平转换成下位机无线通讯模块能接收的RS—232电平；光电耦合开关的输入端引出两根导线，当两根导线短接时光电耦合开关的输出端输出高电平，光电耦合开关的输出端接单片机的P10端，当两根导线断开时为单片机提供触发数据采集的低电平信号。
斜井人车制动性能的检测装置的检测方法利用由加速度传感器、单片机和下位机无线通讯模块组成的下位机系统检测斜井人车制动过程中的制动减速度，下位机系统将测出的制动减速度通过无线通讯的方式由下位机无线通讯模块发送给上位机系统，由上位机系统显示出制动减速度曲线，分析计算出平均制动减速度和空行程时间；具体检测方法是：下位机系统上电初始化后等待断绳信号；一旦断绳，单片机检测到断绳信号就开始采集加速度传感器的输出信号，并将采集的数据存储起来；制动过程结束，单片机停止采集、存储数据，等待上位机系统发送通讯握手信号；下位机系统接收并确认上位机系统发送的通讯握手信号后，就将采集的数据通过下位机无线通讯模块以无线通讯方式发送给上位机系统；上位机系统将接收到的数据存储在数据库中，然后通过数据处理将制动减速度曲线显示出来，并自动计算出平均制动减速度和空行程时间。
有益效果：本发明与现有技术相比有如下优点：
该斜井人车制动性能检测方法与装置能自动准确地检测出人车制动空行程时间和制动减速度，省工省时；采用防爆设计，适用于在井下进行人车制动性能的试验；实时采样，运行速度快，适用于冲击试验的场合；采用诸多抗干扰措施，运行稳定可靠。
附图说明
图1是本发明的系统组成原理图，
图2是本发明的下位机系统组成原理图，
图3是本发明的单片机系统电路图，
图4是本发明的检测方法流程示意图，
图中有：加速度传感器1，单片机系统2、电源模块21、信号调理模块22、A/D转换模块23、参考电压模块24、上电复位模块25、单片机26、地址锁存器27、数据存储器28、光电耦合开关29、电平转换模块20、晶振261；下位机无线通讯模块3，便携式微机4，上位机无线通讯模块5，下位机系统6，上位机7。
具体实施方式
以下参照附图1系统组成原理图对本发明作进一步详述：
斜井人车制动性能的检测装置由上位机系统和下位机系统组成。下位机系统的功能是采集并存储斜井人车在制动过程中的减速度信号；上位机的功能是对采集的数据进行分析处理，显示出减速度曲线，计算出平均制动减速度和空行程时间。下位机系统由加速度传感器1、基于单片机开发的具有数据采集和数据存储功能的单片机系统2和下位机无线通讯模块3组成；上位机系统由便携式微机4和上位机无线通讯模块5组成。上位机系统和下位机系统通过无线通讯模块进行无线通讯。
参照附图2下位机系统组成原理图对本发明作进一步详述：
本发明的下位机系统由加速度传感器1、单片机系统2和下位机无线通讯模块3组成。单片机系统由电源模块、信号调理模块、A/D转换模块、参考电压模块、上电复位模块、单片机、地址锁存器、数据存储器、光电耦合开关、电平转换模块和晶振组成。电源模块为单片机系统、加速度传感器和下位机无线通讯模块提供5V的直流电源；传感器、信号调理模块、A/D转换模块和单片机以串联方式连接；参考电压模块的输出端与A/D转换模块的REF端相连，为A/D模块提供2.048V的参考电压；单片机的P00～P07端口与地址锁存器的D0～D7端口相连；地址锁存器的Q0～Q7端口与数据存储器的A0～A7端口相连；单片机的P20～P26端口与数据存储器的A8～A14端口相连；数据存储器的D0～D7端口与单片机的P00～P07端口相连；上电复位模块的输出端与单片机的RESET端相连，当输出高电平时单片机系统复位；电平转换模块连接了单片机和下位机无线通讯模块，用于将单片机输出的TTL电平转换成无线通讯模块能接收的RS—232电平；光电耦合开关的输入端引出两根导线，当两根导线短接时光电耦合开关的输出端输出高电平，光电耦合开关的输出端接单片机的P10端，当两根导线断开时为单片机提供触发数据采集的低电平信号。
参照附图3单片机系统的电路图对本发明作进一步的详述：
附图3单片机系统的电路图中各芯片及接口列表：
IC1：P25-1，光电耦合开关；
IC2：MAX144，12位双通道A/D转换器；
IC3：REF191，电压参考芯片，为A/D转换器提供2.048V参考电压；
IC4、IC5：7805、78H05，直流稳压器；
IC6：ATMEL89C51，单片机；
IC7：74LS373，地址锁存器；
IC8：62256，32K数据存储器；
IC9：MAX232，TTL和RS—232间的双向电平转换芯片。
J1：传感器接口
J2：复位接口
J3：电源输入接口
J4：无线收发模块接口
J5：光电耦合开关短路引线接口
加速度传感器1的引线与接口J1相连，传感器输出0～5V的信号，而A/D转换器IC2的输入信号的电压范围是0～2.048V，所以传感器输出的信号经过由电阻“R1、R3、R2、R4”组成的分压电路后再送入A/D转换器IC2的输入端(即A/D转换器IC2的2、3端)；参考电压芯片IC3的输出端(6端)与A/D转换器IC2的REF端(5端)相连，为A/D转换器IC2提供2.048V参考电压；A/D转换器IC2的时钟信号输入端(8端)、数据输出端(7端)、片选端(6端)分别与单片机IC6的P15端(6端)、P16端(7端)、P17端(8端)相连，A/D转换器IC2以串行数据方式将数据输入到单片机IC6；单片机IC6将接收的数据通过62256(IC8)存储起来，由于单片机IC6的P0口既要用作地址线传递地址又要作为数据线传递数据，所以P0端口要经过地址锁存器74LS373(IC7)进行地址锁存；单片机IC6、地址锁存器IC7、数据存储器IC8之间的连接关系是：单片机IC6的P00～P07端(39～32端)分别与地址锁存器IC7的D0～D7端(3、4、7、8、13、14、17、18端)相连，单片机IC6的ALE端(30端)与地址锁存器IC7的LE端(11端)相连，地址锁存器IC7的Q0～Q7端(2、5、6、9、12、15、16、19端)分别与数据存储器IC8的A0～A7端(10～3端)相连，单片机IC6的P20～P26端(21～27端)分别与数据存储器IC8的A8～A14端(25、24、21、23、2、26、1端)相连，单片机IC6的P27、/RE、/WR端(28、17、16端)分别与数据存储器IC8的/CS、/OE、/WR端(20、22、27端)相连，数据存储器IC8的D0～D7端(11、12、13、15、16、17、18、19端)分别与单片机IC6的P00～P07端(39～32端)相连；单片机IC6通过下位机无线通讯模块MAX232(IC9)与下位机无线通讯模块相连以实现下位机系统与上位机系统的无线通讯，IC6的RXD、TXD端(10、11端)分别与下位机无线通讯模块IC9的Rlout、Tlin端(12、11端)相连，下位机无线通讯模块IC9的Tlout、Rlin端(14、13端)分别与接口J4的1、2端相连。
参照图4检测方法流程示意图对斜井人车制动性能的检测方法作进一步详述：
下位机系统上电初始化后等待断绳信号；一旦断绳，单片机检测到断绳信号就开始采集加速度传感器的输出信号，并将采集的数据存储起来；经过一定时间，制动过程结束，单片机系统停止采集、存储数据，等待上位机发送通讯握手信号；下位机系统接收并确认上位机发送的通讯握手信号后，就将采集的数据通过无线通讯方式发送给上位机；上位机将接收到的数据存储在数据库中，然后通过数据处理将制动减速度曲线显示出来，并自动计算出平均制动减速度和空行程时间。
Claims (2)
1.一种斜井人车制动性能的检测装置，其特征在于该装置由上位机系统(7)和下位机系统(6)组成；上位机系统(7)由便携式微机(4)和上位机无线通讯模块(5)组成，下位机系统(6)由加速度传感器(1)、单片机系统(2)和下位机无线通讯模块(3)组成，上位机系统(7)和下位机系统(6)通过无线通讯模块进行无线通讯；其中，单片机系统(2)由电源模块(21)、信号调理模块(22)、A/D转换模块(23)、参考电压模块(24)、上电复位模块(25)、单片机(26)、地址锁存器(27)、数据存储器(28)、光电耦合开关(29)、电平转换模块(20)和晶振(261)组成；电源模块(21)与下位机系统(6)的各模块相连，为单片机系统(2)、加速度传感器(1)和下位机无线通讯模块(3)提供5V的直流电源；加速度传感器(1)、信号调理模块(22)、A/D转换模块(23)和单片机(26)以串联方式连接；参考电压模块(24)的输出端与A/D转换模块(23)的“REF”端相连，为A/D转换模块(23)提供2.048V的参考电压，单片机(26)的“P00～P07”端口与地址锁存器(27)的“D0～D7”端口相连，地址锁存器(27)的“Q0～Q7”端口与数据存储器(28)的“A0～A7”端口相连，单片机(26)的“P20～P26”端口与数据存储器(28)的“A8～A14”端口相连，数据存储器(28)的“D0～D7”端口与单片机(26)的“P00～P07”端口相连；上电复位模块(25)的输出端与单片机(26)的“RESET”端相连，当输出高电平时单片机系统(2)复位；电平转换模块(20)连接了单片机(26)和下位机无线通讯模块(3)，用于将单片机(26)输出的TTL电平转换成下位机无线通讯模块(3)能接收的RS—232电平；光电耦合开关(29)的输入端引出两根导线，当两根导线短接时光电耦合开关(29)的输出端输出高电平，光电耦合开关(29)的输出端接单片机(26)的P10端，当两根导线断开时为单片机(26)提供触发数据采集的低电平信号。
2.一种如权利要求1所述的斜井人车制动性能的检测装置的检测方法，其特征在于该方法利用由加速度传感器(1)、单片机系统(2)和下位机无线通讯模块(3)组成的下位机系统(6)检测斜井人车制动过程中的制动减速度，下位机系统(6)将测出的制动减速度通过无线通讯的方式由下位机无线通讯模块(3)发送给上位机系统(7)，由上位机系统(7)显示出制动减速度曲线，分析计算出平均制动减速度和空行程时间；具体检测方法是：下位机系统(6)上电初始化后等待断绳信号；一旦断绳，单片机系统(2)检测到断绳信号就开始采集加速度传感器的输出信号，并将采集的数据存储起来；制动过程结束，单片机系统(2)停止采集、存储数据，等待上位机系统(7)发送通讯握手信号；下位机系统(6)接收并确认上位机系统(7)发送的通讯握手信号后，就将采集的数据通过下位机无线通讯模块(3)以无线通讯方式发送给上位机系统(7)；上位机系统(7)将接收到的数据存储在数据库中，然后通过数据处理将制动减速度曲线显示出来，并自动计算出平均制动减速度和空行程时间。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20090311 Termination date: 20150914 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |