CN104483882A - 煤矿井下通讯控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的煤矿井下通讯控制装置，包括控制器和沿线设备，控制器和沿线设备通过8芯矿用通信电缆连接，8芯矿用通信电缆包括2根电源线、2根语音线、1根查询线、1根安全回路线和2根数据线，沿线设备包括急停开关、扩音电话和线路终端，所述急停开关和所述扩音电话通过8芯矿用通信电缆设于控制器和线路终端之间。由于控制器中的中位机在安全回路线上产生的是直流叠加交流信号，噪声小，抗干扰能力强；中位机在查询线上进行电缆剩余电荷的处理，查询线的通信速率提高10倍以上；中位机中央处理器与外部电路通过光信号进行信号传递，实现电气隔离，防止外部电路对中央处理器产生干扰。

Description

煤矿井下通讯控制装置
技术领域
本发明属于煤矿井下通讯设备领域，特别涉及一种煤矿井下通讯控制装置。
背景技术
现有的煤矿井下采煤沿线会设置很多设备，而对沿线设备的监测相对于井下安全生产就尤为重要。现有的本安型控制器对信号传输的噪声大，抗干扰能力差，通信速率低，对沿线设备信息的采集质量具有很大影响，所以如何设计一种抗干扰能力强、噪声小，通信速率高的煤矿井下通讯控制装置成为本领域技术人员研究的课题。
发明内容
本发明首要要解决的问题是提供一种抗干扰能力强、噪声小，通信速率高的本安型控制器；其次还可以解决多输入输出的转接问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种煤矿井下通讯控制装置，包括控制器和沿线设备，所述控制器和所述沿线设备通过8芯矿用通信电缆连接，所述8芯矿用通信电缆包括2根电源线、2根语音线、1根查询线、1根安全回路线和2根数据线，所述沿线设备包括急停开关、扩音电话和线路终端，所述急停开关和所述扩音电话通过所述8芯矿用通信电缆设于控制器和所述线路终端之间，所述控制器包括上位机、中位机、键盘、声光报警装置和电源模块，所述电源模块为上位机、中位机、键盘和声光报警装置提供直流电源，所述上位机与中位机、键盘和声光报警装置连接并进行数据交换，中位机内设有中央处理器；中央处理器通过光信号与外部电路进行信号传递，外部电路包括直流信号产生模块、交流信号产生模块、叠加模块和剩余电荷处理模块，直流信号产生模块和交流信号产生模块将信号传递给信号叠加模块，信号叠加模块将信号叠加后输送到安全回路线；中央处理器通过光信号将信号经剩余电荷处理模块输送到查询线。
所述上位机包括主板，所述主板上设置有CPU板、USB接口、CAN通讯接口、RJ45网线接口和RS232接口；所述CPU板分别和USB接口、CAN通讯接口、RJ45网线接口和RS232接口相连接；所述CPU板通过CAN通讯接口与中位机、键盘相连接并进行数据交换；所述CPU板还与声光报警装置相连接。
所述急停开关包括急停模块、急停按钮、急停指示灯和八芯插座，所述八芯插座设于所述急停模块的两端，所述急停模块分别与急停按钮和急停指示灯相连接，急停模块实时检测急停按钮的状态和安全回路线的状态，并通过查询线上传给中位机。
所述扩音电话主要由mic组件、扬声器、讲话按钮、急停模块、急停按钮、急停指示灯和八芯插座组成，所述mic组件分别与扬声器和讲话按钮相连接；所述急停模块分别与急停按钮和急停指示灯相连接，所述mic组件与所述急停模块连接，急停模块实时检测急停按钮的状态和安全回路线的状态，并通过查询线上传给中位机。
所述线路终端包括八芯插座、语音信号检测板、终端板，所述线路终端通过所述八芯插座与沿线设备相连接，沿线语音信号通过语音信号检测板传送给终端板，并通过查询线上传给中位机，其余信号直接引入终端板。
所述沿线设备还包括汇接器，所述汇接器包括下位机、温度板、语音模块和急停按钮；所述下位机包括输入模块、输出模块、输入类型选择开关、中央处理器和硬件连锁控制模块，所述输入模块通过输入类型选择开关与中央处理器连接，语音模块与所述中央处理器连接，所述急停按钮连接硬件连锁控制模块，所述硬件连锁控制模块通过输出模块控制井下采煤设备紧急情况下的断开，所述输入模块监测井下各传感器的信号及温度板采集的温度传感器传送的信号，经过输入类型选择开关输入到中央处理器，中央处理器根据所采集的信号通过输出模块控制井下采煤设备，所述输入模块为多路输入，所述输出模块为多路输出；所述输入模块内设置有输入类型转换模块；所述硬件连锁控制模块与所述急停开关之间还设有安全回路线，所述安全回路线用于紧急情况时断开井下采煤设备。
所述输入类型选择开关通过3选1控制线接收中央处理器的选择控制，对频率量、电压量、开关量三种输入量进行择一选择。
所述各传感器包括跑偏传感器、堆煤传感器、速度传感器、撕裂传感器、烟雾传感器和温度传感器，所述温度传感器与温度板连接。
所述中央处理器通过数据线将信号传送给中位机，中位机再传送给上位机显示或报警。
本发明具有的优点和积极效果是：1.中位机在安全回路线上产生的是直流叠加交流信号，交流信号为正弦波，噪声小，抗干扰能力强；中位机在查询线上进行了电缆剩余电荷的处理，将查询线的通信速率提高10倍以上；中位机的中央处理器与外部电路通过光信号进行信号传递，实现了电气上的隔离，有效防止外部电路对中央处理器产生干扰等；上位机上具有多种接口，能够满足井下多种应用场合的需要；2.汇接器的结构设计使得本发明急停开关对采煤设备的关断控制更可靠，反应速度更快；输入类型转换模块设置于输入模块内，避免了外部连接输入类型转换模块的不稳定性及不可靠性；安全回路线通过硬件连锁控制模块对采煤设备紧急情况下进行关断，提高了可靠性和反应速度，进而减少故障损失；3.语音电话的设置方便沿线通话；4.终端的设置矿用对沿线的电源、安全回路、语音信号和数据信号的状态通过线路终端的底面上有4个指示灯进行分别指示，在终端处即可排查系统故障。
附图说明
图1是该发明的原理框图；
图2是本发明控制器的原理框图；
图3是本发明急停开关的结构示意图；
图4是本发明急停开关的原理框图；
图5是本发明扩音电话的结构示意图；
图6是本发明扩音电话的原理框图；
图7是本发明线路终端的原理框图；
图8是本发明线路终端的结构示意图；
图9是本发明汇接器的原理框图。
图中：1.控制器，2.急停开关，3.扩音电话，4.终端，5.急停按钮，6.指示灯，7.八芯插座，8.mic组件，9.扬声器，10.讲话按钮；
八芯电缆及八芯插座1-8脚的定义：1脚：沿线+15v，2脚：沿线-15v，3脚：语音线低，4脚：语音线高，5脚：查询线，6脚：安全回路线，7脚：数据线低，8脚：数据线高。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行进一步说明。
如图1-9所示，一种煤矿井下通讯控制装置，包括控制器和沿线设备，所述控制器和所述沿线设备通过8芯矿用通信电缆连接，所述8芯矿用通信电缆包括2根电源线、2根语音线、1根查询线、1根安全回路线和2根数据线，所述沿线设备包括急停开关、扩音电话和线路终端，所述急停开关和所述扩音电话通过所述8芯矿用通信电缆设于控制器和所述线路终端之间，急停开关和扩音电话可以根据沿线需要进行设置(通常为间隔设置)，所述控制器包括上位机、中位机、键盘、声光报警装置和电源模块，所述电源模块为上位机、中位机、键盘和声光报警装置提供直流电源，所述上位机与中位机、键盘和声光报警装置连接并进行数据交换，中位机内设有中央处理器；中央处理器通过光信号与外部电路进行信号传递，外部电路包括直流信号产生模块、交流信号产生模块、叠加模块和剩余电荷处理模块，直流信号产生模块和交流信号产生模块将信号传递给信号叠加模块，信号叠加模块将信号叠加后输送到安全回路线；中央处理器通过光信号将信号经剩余电荷处理模块输送到查询线。
所述上位机包括主板，所述主板上设置有CPU板、USB接口、CAN通讯接口、RJ45网线接口和RS232接口；所述CPU板分别和USB接口、CAN通讯接口、RJ45网线接口和RS232接口相连接；所述CPU板通过CAN通讯接口与中位机、键盘相连接并进行数据交换；所述CPU板还与声光报警装置相连接。
所述控制器包括本安腔和隔爆腔，所述上位机和电源模块设于所述隔爆腔内，所述隔爆腔右侧为电源插座，上位机安装在所述隔爆腔腔体门子上，电源模块安装在隔爆腔腔体底部。
所述中位机、键盘和声光报警装置设于本安腔内，所述中位机设于所述本安腔腔体底部，所述键盘和声光报警装置设于本安腔的门子上。本安腔的门面板上还设有指示灯。
所述本安腔内设有4块中位机，与本安腔下侧设有的4个八芯插座连接，每个插座均连接1条沿线。
控制器的主要功能程序存贮和处理、参数设置、信息显示、集中控制和声光报警等。控制器为用户提供了丰富的参数设置窗口，能够满足井下多种应用场合的需要；控制器采集沿线设备的数据信息并进行分析处理，采取声光报警或急停措施，保障煤矿井下的安全生产。
所述急停开关包括急停模块、急停按钮、急停指示灯和八芯插座，所述八芯插座设于所述急停模块的两端，所述急停模块分别与急停按钮和急停指示灯相连接，急停模块实时检测急停按钮的状态和安全回路线的状态，并通过查询线上传给中位机。
急停按钮用来实现紧急停车；急停模块可以检测安全回路线的多种状态，包括：正常、进线侧短路、出线侧短路、进线侧断路、出线侧断路、急停按钮按下和急停按钮正常，为沿线的故障定位和故障排查提供非常详尽的信息。
所述扩音电话主要由mic组件、扬声器、讲话按钮、急停模块、急停按钮、急停指示灯和八芯插座组成，所述mic组件分别与扬声器和讲话按钮相连接；所述急停模块分别与急停按钮和急停指示灯相连接，所述mic组件与所述急停模块连接，急停模块实时检测急停按钮的状态和安全回路线的状态，并通过查询线上传给中位机。
扬声器的主要功能就是放音，系统的起车预警、沿线语音通讯都由它来完成；按住讲话按钮，对着mic组件讲话，语音可传递至整条沿线。
所述线路终端包括八芯插座、语音信号检测板、终端板，所述线路终端通过所述八芯插座与沿线设备相连接，沿线语音信号通过语音信号检测板传送给终端板，并通过查询线上传给中位机，其余信号直接引入终端板。
线路终端可以对系统的电源、安全回路、语音信号、数据信号起到监测作用，当终端处的电源电压降到9V以下后，矿用本安型线路终端KTC136-ZD将停止工作，电源电压大于9V以后，自动开启安全回路，重新开始工作。
所述沿线设备还包括汇接器，所述汇接器包括下位机、温度板、语音模块和急停按钮；所述下位机包括输入模块、输出模块、输入类型选择开关、中央处理器和硬件连锁控制模块，所述输入模块通过输入类型选择开关与中央处理器连接，语音模块与所述中央处理器连接，所述急停按钮连接硬件连锁控制模块，所述硬件连锁控制模块通过输出模块控制井下采煤设备紧急情况下的断开，所述输入模块监测井下各传感器的信号及温度板采集的温度传感器传送的信号，经过输入类型选择开关输入到中央处理器，中央处理器根据所采集的信号通过输出模块控制井下采煤设备，所述输入模块为多路输入，所述输出模块为多路输出；所述输入模块内设置有输入类型转换模块；所述硬件连锁控制模块与所述急停开关之间还设有安全回路线，所述安全回路线用于紧急情况时断开井下采煤设备。由于硬件连锁控制模块的设置，急停开关对采煤设备的关断控制更可靠，反应速度更快。
所述输入类型选择开关通过3选1控制线接收中央处理器的选择控制，对频率量、电压量、开关量三种输入量进行择一选择。
所述各传感器包括跑偏传感器、堆煤传感器、速度传感器、撕裂传感器、烟雾传感器和温度传感器，所述温度传感器与温度板连接。
所述中央处理器通过数据线将信号传送给中位机，中位机再传送给上位机显示或报警。
汇接器设于沿线输入输出比较多的地方，比如控制器附件。
汇接器中，语音板完成语音通信功能；急停按钮控制安全回路线通过硬件连锁控制模块控制输出模块关断井下采煤设备，包括正常情况和紧急情况两种情况的关断；输入模块监测采集各种传感器的信号，通过输入类型选择开关将所选信息传送给中央处理器，中央处理器通过数据线再传送给中位机，中位机传送给上位机进行显示或报警。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种煤矿井下通讯控制装置，其特征在于：包括控制器和沿线设备，所述控制器和所述沿线设备通过8芯矿用通信电缆连接，所述8芯矿用通信电缆包括2根电源线、2根语音线、1根查询线、1根安全回路线和2根数据线，所述沿线设备包括急停开关、扩音电话和线路终端，所述急停开关和所述扩音电话通过所述8芯矿用通信电缆设于控制器和所述线路终端之间，所述控制器包括上位机、中位机、键盘、声光报警装置和电源模块，所述电源模块为上位机、中位机、键盘和声光报警装置提供直流电源，所述上位机与中位机、键盘和声光报警装置连接并进行数据交换，中位机内设有中央处理器；中央处理器通过光信号与外部电路进行信号传递，外部电路包括直流信号产生模块、交流信号产生模块、叠加模块和剩余电荷处理模块，直流信号产生模块和交流信号产生模块将信号传递给信号叠加模块，信号叠加模块将信号叠加后输送到安全回路线；中央处理器通过光信号将信号经剩余电荷处理模块输送到查询线。
2.如权利要求1所述的煤矿井下通讯控制装置，其特征在于：所述上位机包括主板，所述主板上设置有CPU板、USB接口、CAN通讯接口、RJ45网线接口和RS232接口；所述CPU板分别和USB接口、CAN通讯接口、RJ45网线接口和RS232接口相连接；所述CPU板通过CAN通讯接口与中位机、键盘相连接并进行数据交换；所述CPU板还与声光报警装置相连接。
3.如权利要求1所述的煤矿井下通讯控制装置，其特征在于：所述急停开关包括急停模块、急停按钮、急停指示灯和八芯插座，所述八芯插座设于所述急停模块的两端，所述急停模块分别与急停按钮和急停指示灯相连接，急停模块实时检测急停按钮的状态和安全回路线的状态，并通过查询线上传给中位机。
4.如权利要求1所述的煤矿井下通讯控制装置，其特征在于：所述扩音电话主要由mic组件、扬声器、讲话按钮、急停模块、急停按钮、急停指示灯和八芯插座组成，所述mic组件分别与扬声器和讲话按钮相连接；所述急停模块分别与急停按钮和急停指示灯相连接，所述mic组件与所述急停模块连接，急停模块实时检测急停按钮的状态和安全回路线的状态，并通过查询线上传给中位机。
5.如权利要求1所述的煤矿井下通讯控制装置，其特征在于：所述线路终端包括八芯插座、语音信号检测板、终端板，所述线路终端通过所述八芯插座与沿线设备相连接，沿线语音信号通过语音信号检测板传送给终端板，并通过查询线上传给中位机，其余信号直接引入终端板。
6.如权利要求1-5任一项所述的煤矿井下通讯控制装置，其特征在于：所述沿线设备还包括汇接器，所述汇接器包括下位机、温度板、语音模块和急停按钮；所述下位机包括输入模块、输出模块、输入类型选择开关、中央处理器和硬件连锁控制模块，所述输入模块通过输入类型选择开关与中央处理器连接，语音模块与所述中央处理器连接，所述急停按钮连接硬件连锁控制模块，所述硬件连锁控制模块通过输出模块控制井下采煤设备紧急情况下的断开，所述输入模块监测井下各传感器的信号及温度板采集的温度传感器传送的信号，经过输入类型选择开关输入到中央处理器，中央处理器根据所采集的信号通过输出模块控制井下采煤设备，所述输入模块为多路输入，所述输出模块为多路输出；所述输入模块内设置有输入类型转换模块；所述硬件连锁控制模块与所述急停开关之间还设有安全回路线，所述安全回路线用于紧急情况时断开井下采煤设备。
7.如权利要求6所述的煤矿井下通讯控制装置，其特征在于：所述输入类型选择开关通过3选1控制线接收中央处理器的选择控制，对频率量、电压量、开关量三种输入量进行择一选择。
8.如权利要求6所述的煤矿井下通讯控制装置，其特征在于：所述各传感器包括跑偏传感器、堆煤传感器、速度传感器、撕裂传感器、烟雾传感器和温度传感器，所述温度传感器与温度板连接。
9.如权利要求6所述的煤矿井下通讯控制装置，其特征在于：所述中央处理器通过数据线将信号传送给中位机，中位机再传送给上位机显示或报警。
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