CN103029721B - 矿用阻车器自动测控装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的矿用阻车器自动测控装置，阻车器包括挡车架和驱动电路；特征在于：测控装置包括数据处理及控制电路、电源模块和阻车器状态传感器；数据处理及控制电路的输入、输出端分别连接有平板窄波雷达、驱使阻车器驱动电路工作的阻车器控制电路。测控方法包括：a.)设定自检时间段；b.)判断时间段；c.)判断是否有矿车存在；d.)测量矿车速度；e.)降下阻车器；f.)保持拦车状态；g.)判断矿车是否离开；h.)升起挡车栏；i.)对挡车栏进行检测。本发明的测控装置和方法，可准确判断出是否发生跑车，并对跑车的矿车进行拦车；解决了现有阻车器人为因素引起的不可靠、控制实时性不强的弱点，保障了煤矿安全生产。

Description

矿用阻车器自动测控装置及方法

技术领域

本发明涉及一种矿用阻车器自动测控装置及方法，更具体的说，尤其涉及一种根据窄波雷达测量的距离和速度信息来判断矿车状态的矿用阻车器自动测控装置及方法。

背景技术

目前，煤矿绞车运输线路上使用的阻车装置大都是机械式、手工操作式阻车器，由于煤矿环境及人为因素，这些设备大都常年得不到维护，对设备没有很好的检测手段，致使这些设备已经出现故障却不能及时发现、及时处理，在发生事故时，设备不能起到该起的作用，无法阻止事故发生，产生严重后果。

再者，煤矿运输巷道内阻车器的拦车形式有常开式和常闭式两种。对于常闭式的阻车器来说，阻车器的挡车架始终处于拦车状态，运输巷道处于“常闭”的状态，如运煤矿车经过，需要打开阻车器。对于常开式的阻车器来说，阻车器的挡车架始终为不拦车状态，运输巷道为“常开”的形式，如需对跑掉的矿车进行拦截，需要升起阻车器。对于常开式的阻车器来说，由于其始终处于落下状态，如果不拦车就始终得不到检测；如果长时间不用，无法保证有效地拦截发生跑车的矿车。而且，常开式的阻车器可根据测量绞车的转速来反映矿车是否跑车的，但是，如果矿车由于牵引绳断裂而发生跑车，这种检测方法就不再准确。对于常闭式的阻车器来说，也是通过间接或直接的测量速度，来反映矿车是否跑车的。目前还没有一种行之有效的方法，能准确无误的判断出绞车处于跑车状态。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种根据窄波雷达测量的距离和速度信息来判断矿车状态的矿用阻车器自动测控装置及方法。

本发明的矿用阻车器自动测控装置，阻车器包括挡车架和驱使挡车架升降的阻车器驱动电路；其特别之处在于：所述自动测控装置包括数据处理及控制电路、用于提供电能的电源模块以及用于检测挡车架状态的阻车器状态传感器，阻车器状态传感器与数据处理及控制电路的输入端相连接；所述数据处理及控制电路的输入、输出端分别连接有用于测量矿车速度和距离的平板窄波雷达、驱使阻车器驱动电路工作的阻车器控制电路。

挡车架设置于运煤的斜巷轨道上，实现对跑掉的运煤矿车的直接阻拦，防止跑掉的矿车危害人身安全和造成破坏。阻车器驱动电路驱使挡车架的升起和落下，分别实现绞车的拦截和通车。数据处理及控制电路由微控制器构成，具有信号采集、数据运算和控制输出的作用；阻车器状态传感器可判断出挡车架是处于打开状态还是关闭状态。通过平板窄波雷达数据处理及控制电路可计算出周围矿车距离检测点的距离和矿车的速度，并可通过速度来判断出矿车是否发生跑车。通过阻车器控制电路，可驱使挡车架进行升起和落下的动作。这种依据雷达的非接触测量形式，具有测量准确、有效和可靠的优点。

本发明的矿用阻车器自动测控装置，所述数据处理及控制电路还连接有液晶显示屏、数据导出电路、用于信息输入的按键模块以及存储数据的存储器单元。通过液晶显示屏，可实现对信息的显示，便于使用者读取相关信息；通过数据导出电路，可将测控装置中的数据读出。通过按键模块，可输入相应的控制信息，例如，自检时间段的设定和巷道内的最大限速值等。存储器单元实现对信息的记录保存，以备之后查询。

本发明的矿用阻车器自动测控装置，包括起固定和支撑作用的外壳体，所述数据处理及控制电路、平板窄波雷达和液晶显示屏均设置于外壳体的内部；所述外壳体上还设置有对平板窄波雷达进行保护的雷达防护壳以及对液晶显示屏进行保护的液晶屏防护壳。外壳体实现对位于其内部的数据处理及控制电路、平板窄波雷达和液晶显示屏的固定和保护作用；雷达防护壳实现对平板窄波雷达的保护作用，液晶屏防护壳为透明性材料，以便实现对液晶屏的保护作用。

本发明的矿用阻车器自动测控装置，所述阻车器状态传感器为行程开关，所述行程开关包括外壳体、用于检测挡车架所处状态的长行程开关接触柱以及输出状态信号的阻车器状态传感器输出接口；所述挡车架可由水平位置进行转动直至最高点，挡车架转动至最高点时与长行程开关接触柱相脱离，阻车器状态传感器的状态发生改变。行程开关的外壳体实现对内部器件的保护作用，阻车器状态传感器输出接口用于信号的输出。挡车架由水平位置转动至最高点之前，长行程开关接触柱始终与挡车架相接触，阻车器状态传感器的状态不变；当挡车架转动至最高点时，长行程开关接触柱始终与挡车架相脱离，阻车器状态传感器的状态发生改变。这样，数据处理及控制电路即可根据阻车器状态传感器的信号输入，来判断出挡车架所处的位置。

本发明的矿用阻车器自动测控方法，包括以下步骤：a.)设定自检时间段，在数据处理及控制电路中设定自动测控装置对矿用阻车器的自动检测时间段，以便在该自动检测时间段内对阻车器进行自动检测；自动检测时间段应为矿车不运行的时间段；b.)判断时间段，通过数据处理及控制电路判断当前是否处于自检时间段内，如果处于自检时间段内，则执行步骤i.)；如果不处于自检时间段内，则执行步骤c.)；c.)判断周围是否有矿车存在，数据处理及控制电路通过平板窄波雷达检测周围是否有矿车存在，如有矿车存在，则执行步骤d.)；如没有矿车存在，则执行步骤b.)；d.)测量矿车速度，数据处理及控制电路通过平板窄波雷达输入的信号，计算出当前矿车的速度，判断矿车速度是否小于或等于，如果否小于或等于，执行步骤e.)；如果大于，则执行步骤f.)；e.)降下阻车器，数据处理及控制电路通过阻车器控制电路驱使阻车器驱动电路进行工作，使阻车器的挡车架落下，使斜巷轨道处于通车状态，以便矿车顺利通过；然后，执行步骤g.)；f.)保持阻车器为拦车状态，数据处理及控制电路不输出控制信号，以便保持阻车器的挡车架处于拦车状态，以便将超速矿车拦下；g.)判断矿车是否离开，数据处理及控制电路通过平板窄波雷达判断矿车是否已经离开阻车器所在区域，如果矿车没有离开，则保持阻车器为通车状态；如果矿车已经离开，则执行步骤h.)；h.)升起挡车栏，数据处理及控制电路通过阻车器控制电路驱使阻车器的挡车架由水平状态转动升起，直至阻车器状态传感器发出挡车架已上升至最高点的状态改变信号；i.)对挡车栏进行检测，通过阻车器控制电路驱使阻车器的挡车架进行落下和升起的动作，如果不能进行驱使挡车架落下和升起，则通过外部电路发出声光报警信号，并对故障发生的时刻做记录。

步骤c.）中，对周围矿车进行检测的距离，应以不影响矿车的正常通过为前提。在煤矿巷道运输的时，对矿车的速度有严格的规定，例如不超过1.5m/s或2.5m/s；步骤d.)中，通过速度来判定过车是否跑车，可有效、准确地对发生跑车的矿车实现拦截。步骤e.）为降下挡车架，将不超速的矿车进行放行；步骤f.)为对超速的矿车进行拦车。步骤h.）为矿车经过后，将挡车架再度升起。步骤i.)为对挡车栏进行检测，以判断挡车架是否能正常起降，对不能正常起降的挡车架发出声光报警信号，以便工作人员及时维护。

本发明的矿用阻车器自动测控方法，所述步骤d.)中为1.5m/s或2.5m/s。

本发明的有益效果是：本发明的矿用阻车器自动测控装置，通过平板窄波雷达对斜巷轨道上矿车的距离、速度进行稳定和精确的测量，可准确的判断出当前矿车是否发生跑车；对发生跑车的矿车，数据处理及控制电路通过阻车器控制电路控制挡车架进行拦车；对没发生跑车的矿车，进行放行。本发明的矿用阻车器自动测控装置，通过设置按键模块、液晶显示屏和存储器单元，有效地实现了控制信息设置、相关信息显示和数据的导出作用。本发明的矿用阻车器自动测控方法，通过设定自检时间段，对发生故障的阻车器进行报警，很好的解决了现有阻车器人为因素引起的不可靠、控制实时性不强的弱点，更好的保障了煤矿安全生产。

附图说明

图1为本发明的自动测控装置的电路原理框图；

图2为本发明的自动测控装置的应用原理图；

图3为本发明的自动测控装置的立体结构示意图；

图4为本发明的自动测控装置的结构示意图；

图5为本发明中数据处理及控制电路与外围电路的连接示意图；

图6为本发明中阻车器状态传感器的结构示意图；

图7为本发明的自动测控装置的装配结构示意图。

图中：1数据处理及控制电路，2平板窄波雷达，3阻车器状态传感器，4电源模块，5按键模块，6液晶显示屏，7阻车器控制电路，8数据导出电路，9存储器单元，10阻车器驱动电路，11矿用防爆兼本安型电源，12斜巷轨道，13挡车架，14外壳体，15雷达防护壳，16壳体固定孔，17阻车器控制电路接口，18阻车器状态传感器接口，19电源模块接口，20液晶屏防护壳，21电源指示灯，22数据导出电路接口，23报警灯，24声音报警窗，25外壳体，26长行程开关接触柱，27阻车器状态传感器输出接口，28壳体固定孔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了本发明的自动测控装置的电路原理框图，其包括数据处理及控制电路1、平板窄波雷达2、阻车器状态传感器3、电源模块4、按键模块5、液晶显示屏6、阻车器控制电路7、数据导出电路8和存储器单元9；所示的数据处理及控制电路1由微控制器构成，用于实现信息采集、数据运算和控制输出的作用；电源模块4用于给整个装置提供电能。平板窄波雷达2与数据处理及控制电路1的输入端相连接，用于检测斜巷轨道12内矿车的距离和速度。阻车器状态传感器3用于检测挡车架的状态，可检测出其处于落下还是升起状态，以判断出斜巷轨道12是否能通矿车。所示的阻车器控制电路7与数据处理及控制电路1的输出端相连接，阻车器控制电路7实现对阻车器驱动电路10的控制作用，以便控制阻车器的挡车架进行升起和落下。

按键模块5与数据处理及控制电路1的输入端相连接，用于相应信息的输入，例如自检时间段和最大限速；液晶显示屏6与数据处理及控制电路1的输出端相连接，用于整个自动测控装置信息的显示，以便现场工作人员通过观察液晶显示屏6上信息，即可获知阻车器的状态。通过数据导出电路8可将测控装置采集的信息输出，以备查询之用。存储器单元9与数据处理及控制电路1相连接，实现对采集的数据信息的存储。

同时，数据处理及控制电路1还连接有电源指示灯21、报警灯23和扬声器，以便实现通电指示和声光报警功能。

如图3、图4和图7所示，分别给出了本发明的矿用阻车器自动测控装置的立体图、结构示意图以及装配结构示意图，其包括外壳体14、雷达防护壳15、壳体固定孔16、阻车器控制电路接口17、阻车器状态传感器接口18、电源模块接口19、液晶屏防护壳20、电源指示灯21、数据导出电路接口22、报警灯23、声音报警窗24；所示的外壳体14起固定和保护作用，数据处理及控制电路1、平板窄波雷达2和液晶显示屏6均设置于外壳体14的内部。雷达防护壳15和液晶屏防护壳20均与外壳体14相固定，分别实现对平板窄波雷达2和液晶显示屏6的保护作用。通过壳体固定孔6可将外壳体14进行牢固的安装固定。阻车器控制电路接口17、阻车器状态传感器接口18和电源模块接口19均设置于外壳体14上，分别用于与阻车器驱动电路10、阻车器状态传感器3和矿用防爆兼本安型电源11的连接。

电源指示灯21、数据导出电路接口22、报警灯23、声音报警窗24也均设置于外壳体14上，通电时，电源指示灯21发亮指示。数据导出电路接口22用于导出数据；报警灯23和声音报警窗24实现自动测控装置的声光报警作用。

如图5所示，给出了数据处理及控制电路与外围电路的连接示意图，所示的数据处理及控制电路1以插座的形式分别与外围的平板窄波雷达接口、按键模块接口、数据导出电路接口、电源模块接口、阻车器控制电路接口、阻车器状态传感器接口和液晶显示屏接口相连接。

如图6所示，给出了本发明中阻车器状态传感器3的结构示意图，其包括外壳体25、长行程开关接触柱26、阻车器状态传感器输出接口27和壳体固定孔18；所示的外壳体25起固定和保护作用，外壳固定孔28实现阻车器状态传感器3的固定和安装。长行程开关接触柱26用于检车阻车器的挡车架的位置状态，阻车器状态传感器输出接口27用于输出传感器信号。在安装的过称过程中，阻车器状态传感器3上的长行程开关接触柱26与挡车架相配合；挡车架由水平状态转动上升至最高点的过程中，长行程开关接触柱26始终与挡车架相接触，阻车器状态传感器3的状态不发生改变。当挡车架达到最高点时，长行程开关接触柱26与挡车架相分离，阻车器状态传感器3的状态发生改变。挡车架的最高点可选取由水平位置转动45°～90°的任意角度。

如图2所示，给出了本发明的自动测控装置的应用原理图，所示的阻车器由阻车器驱动电路10和挡车架13组成，挡车架13设置于斜巷轨道12上，阻车器驱动电路10用于直接驱使挡车架13的上升和落下。矿用防爆兼本安型电源11用于给整个自动测控装置提供安全电源。

本发明的矿用阻车器的自动测控装置的按照以下步骤进行工作：

a.)设定自检时间段，在数据处理及控制电路1中设定自动测控装置对矿用阻车器的自动检测时间段，以便在该自动检测时间段内对阻车器进行自动检测；自动检测时间段应为矿车不运行的时间段；

在自检时间段内，本装置的数据处理及控制电路1会自动检测阻车器是否正常，如果不正常记录故障时间，并通过报警灯23、声音报警窗24发出声光报警信号；并将此故障的时间记录在内部存储器单元9中；

b.)判断时间段，通过数据处理及控制电路判断当前是否处于自检时间段内，如果处于自检时间段内，则执行步骤i.)；如果不处于自检时间段内，则执行步骤c.)；

c.)判断周围是否有矿车存在，数据处理及控制电路通过平板窄波雷达2检测周围是否有矿车存在，如有矿车存在，则执行步骤d.)；如没有矿车存在，则执行步骤b.)；

d.)测量矿车速度，数据处理及控制电路通过平板窄波雷达输入的信号，计算出当前矿车的速度，判断矿车速度是否小于或等于，如果否小于或等于，执行步骤e.)；如果大于，则执行步骤f.)；该步骤中，可以为1.5m/s或2.5m/s；

e.)降下阻车器，数据处理及控制电路通过阻车器控制电路7驱使阻车器驱动电路10进行工作，使阻车器的挡车架落下，使斜巷轨道处于通车状态，以便矿车顺利通过；然后，执行步骤g.)；

f.)保持阻车器为拦车状态，数据处理及控制电路不输出控制信号，以便保持阻车器的挡车架处于拦车状态，以便将超速矿车拦下；

在此步骤中，数据处理及控制电路1会检测阻车器的状态是否正常，如果不正常，则通过报警灯23、声音报警窗24发出声光报警信号，而且将此次事故信息记录在内置存储器单元9中，以备后期查询、事故追责；

g.)判断矿车是否离开，数据处理及控制电路通过平板窄波雷达判断矿车是否已经离开阻车器所在区域，如果矿车没有离开，则保持阻车器为通车状态；如果矿车已经离开，则执行步骤h.)；

h.)升起挡车栏，数据处理及控制电路通过阻车器控制电路驱使阻车器的挡车架由水平状态转动升起，直至阻车器状态传感器发出挡车架已上升至最高点的状态改变信号；

i.)对挡车栏进行检测，通过阻车器控制电路驱使阻车器的挡车架进行落下和升起的动作，如果不能进行驱使挡车架落下和升起，则通过外部电路发出声光报警信号，并对故障发生的时刻做记录。

在形式结构上，本发明自动测控装置与现有的阻车装置的最大区别是：本发明的矿用阻车器的自动测控装置采用数据处理及控制电路1、阻车器状态传感器3和阻车器控制电路7，实现了阻车器的可靠的、无人职守的全自动化操作。由于煤矿环境及人为因素，阻车器设备大都常年得不到维护，对设备没有很好的检测手段，致使这些设备已经出现故障却不能及时发现、及时处理，在发生事故时，设备不能起到该起的作用，无法阻止事故发生后的严重后果。本发明的测控装置很好的克服了这种缺陷。

Claims (2)

1.一种矿用阻车器的自动测控装置的测控方法，阻车器包括挡车架(13)和驱使挡车架升降的阻车器驱动电路(10)；所述自动测控装置包括数据处理及控制电路(1)、用于提供电能的电源模块(4)以及用于检测挡车架状态的阻车器状态传感器(3)，阻车器状态传感器与数据处理及控制电路的输入端相连接；所述数据处理及控制电路的输入、输出端分别连接有用于测量矿车速度和距离的平板窄波雷达(2)、驱使阻车器驱动电路工作的阻车器控制电路(7)；

所述数据处理及控制电路(1)还连接有液晶显示屏(6)、数据导出电路(8)、用于信息输入的按键模块(5)以及存储数据的存储器单元(9)；

包括起固定和支撑作用的第一外壳体(14)，所述数据处理及控制电路(1)、平板窄波雷达(2)和液晶显示屏(6)均设置于第一外壳体(14)的内部；所述第一外壳体上还设置有对平板窄波雷达进行保护的雷达防护壳(15)以及对液晶显示屏进行保护的液晶屏防护壳(20)；

所述阻车器状态传感器(3)为行程开关，所述行程开关包括第二外壳体(25)、用于检测挡车架所处状态的长行程开关接触柱(26)以及输出状态信号的阻车器状态传感器输出接口(27)；所述挡车架可由水平位置进行转动直至最高点，挡车架转动至最高点时与长行程开关接触柱相脱离，阻车器状态传感器的状态发生改变；

其特征在于，矿用阻车器的自动测控装置的测控方法，包括以下步骤：

a.)设定自检时间段，在数据处理及控制电路(1)中设定自动测控装置对矿用阻车器的自动检测时间段，以便在该自动检测时间段内对阻车器进行自动检测；自动检测时间段应为矿车不运行的时间段；

b.)判断时间段，通过数据处理及控制电路判断当前是否处于自检时间段内，如果处于自检时间段内，则执行步骤i.)；如果不处于自检时间段内，则执行步骤c.)；

c.)判断周围是否有矿车存在，数据处理及控制电路通过平板窄波雷达(2)检测周围是否有矿车存在，如有矿车存在，则执行步骤d.)；如没有矿车存在，则执行步骤b.)；

d.)测量矿车速度，数据处理及控制电路通过平板窄波雷达输入的信号，计算出当前矿车的速度，判断矿车速度是否小于或等于V_max，如果小于或等于V_max，执行步骤e.)；如果大于V_max，则执行步骤f.)；

e.)降下阻车器，数据处理及控制电路通过阻车器控制电路(7)驱使阻车器驱动电路(10)进行工作，使阻车器的挡车架落下，使斜巷轨道处于通车状态，以便矿车顺利通过；然后，执行步骤g.)；

f.)保持阻车器为拦车状态，数据处理及控制电路不输出控制信号，以便保持阻车器的挡车架处于拦车状态，以便将超速矿车拦下；

g.)判断矿车是否离开，数据处理及控制电路通过平板窄波雷达判断矿车是否已经离开阻车器所在区域，如果矿车没有离开，则保持阻车器为通车状态；如果矿车已经离开，则执行步骤h.)；

h.)升起挡车架，数据处理及控制电路通过阻车器控制电路驱使阻车器的挡车架由水平状态转动升起，直至阻车器状态传感器发出挡车架已上升至最高点的状态改变信号；

i.)对挡车架进行检测，通过阻车器控制电路驱使阻车器的挡车架进行落下和升起的动作，如果不能进行驱使挡车架落下和升起，则通过外部电路发出声光报警信号，并对故障发生的时刻做记录。

2.根据权利要求1所述的矿用阻车器的自动测控装置的测控方法，其特征在于：所述步骤d.)中V_max为1.5m/s或2.5m/s。