CN104912595B - 一种矿用人机闭锁系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用人机闭锁系统及控制方法，包括若干套子系统，所述子系统与矿用本安型操作台通过通信模块进行通信；在矿用本安型操作台的控制下形成一个完整的人机闭锁系统。行车轨道上发现有人通过第一电子栅栏时，喷雾阻拦装置会检测到人员，并且喷雾阻断行人；第二电子栅栏监测到有人通过时，经过一定的时间延时后，绞车控制器阻止绞车运行，保证行人安全；声光报警装置会发出声光报警给予提示。本发明可以实现对巷道人员的管控功能，监控斜巷内是否有滞留人员，若有滞留人员，则系统自动闭锁绞车安全回路，使绞车无法起动或自动停车，并且发出报警信号，保证了工作人员的安全。

Description

一种矿用人机闭锁系统及控制方法

技术领域

本发明涉及矿业安全防护领域，尤其涉及一种矿用人机闭锁系统及控制方法。

背景技术

煤炭是我国重要的基础能源和原料，在国民经济中具有重要的战略地位。矿井斜巷是煤矿生产中的主要材料运输巷道和人行通道，斜巷长度较长，交岔口较多，工作人员进出频繁，且安全意识不一，在巷道内还有行人时就开车，或在没有预告的情况下行人突然闯入巷道的情况时有发生，这些都是造成事故的主要原因。有资料显示煤矿因“三违”造成的事故占全部事故总数的85％以上。在斜巷轨道运输伤亡事故中，绝大部分是由违章进入危险区域造成的，例如：职工违章爬矿车而造成伤亡；职工违反斜巷运输规定，在车辆运行期间在斜巷行走或未及时进入躲避铜而造成伤亡。斜巷事故轻者损坏巷道支护、轨道、矿车、电缆及管路，重者会危及提升设备和人身安全，造成矿井停产。

根据煤矿发生的565起事故统计，按事故类别分析，运输事故造成死亡的次数占煤矿事故的比例相当大，占事故率的14.93％，位于顶板和瓦斯事故之后，居第三位，是煤矿三大事故之一。在顶板及瓦斯安全设施越来越完善的情况下，斜巷运输整体安全成了一大弱项。

为了消除这种事故隐患，《煤矿安全规程》明确要求“行人不行车，行车不行人”。目前只是通过人员的自觉执行，但由于人员自觉性不高，很难保证工作人员的安全。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种矿用人机闭锁系统，变“人防为技防”，通过电子栅栏检测到人员后控制装置控制巷道里不行车，并通过总监控系统监控巷道的行车，通过自控系统保证矿山运输系统的安全。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种矿用人机闭锁系统，包括若干套子系统，所述子系统与矿用本安型操作台通过通信模块进行通信；所述矿用本安型操作台的输出端连接阻车器、挡车栏及道岔，阻车器、挡车栏及道岔都设有位置传感器，所述矿用本安型操作台还与绞车控制器通过通信模块进行通信，绞车控制器控制绞车的运行；

所述子系统包括第一电子栅栏、第二电子栅栏和喷雾阻拦装置，所述第一电子栅栏和第二电子栅栏与矿用隔爆兼本安型控制箱的输入端连接；矿用隔爆兼本安型声光信号器连接所述矿用隔爆兼本安型控制箱的输入端，所述矿用隔爆兼本安型控制箱的输出端连接矿用隔爆兼本安型语音声光报警器；所述矿用隔爆兼本安型控制箱与矿用本安型操作台通过通信模块进行通信。

上车场、下车场、强力皮带、主运皮带及片口的入口处都安装有所述第一电子栅栏和喷雾阻拦装置；

上车场、下车场、强力皮带及主运皮带的入口与出口之间的中间路段上都安装有所述第二电子栅栏、矿用隔爆兼本安型控制箱、矿用隔爆兼本安型声光信号器及矿用隔爆兼本安型语音声光报警器，且任意两个矿用隔爆兼本安型控制箱之间通过RS485进行通信。

所述喷雾阻拦装置包括电磁阀及热释电传感器，所述电磁阀连接矿用隔爆兼本安型控制箱的输出端，所述电磁阀控制为喷嘴提供水源的输水管道的通断；所述热释电传感器连接矿用隔爆兼本安型控制箱的输入端。

所述第一电子栅栏包括第一矿用本安型红外发射器和与其配合工作的第一矿用本安型红外接收器，所述第一矿用本安型红外发射器和第一矿用本安型红外接收器都与矿用隔爆兼本安型控制箱连接；

所述第二电子栅栏包括第二矿用本安型红外发射器和与其配合工作的第二矿用本安型红外接收器，所述第二矿用本安型红外发射器和第一矿用本安型红外接收器都与所述矿用隔爆兼本安型控制箱的输入端连接。

所述第一电子栅栏与第二电子栅栏间距为5-10米。

所述矿用本安型操作台的输入端还与安装在绞车上的轴编码器传感器连接，实现对矿车位置及速度的监测。

巷道内安装有多个矿用隔爆型摄像机，视频信号实时传输给矿用隔爆型光端机进行接收转换，再传输给矿用隔爆型硬盘录像机录像存储，最终通过隔爆型监视器进行实时监控。

一种矿用人机闭锁系统的控制方法，包括：

步骤一，矿用隔爆兼本安型声光信号器打点，绞车运行后且第一电子栅栏监测到有人通过时，将信号送到矿用隔爆兼本安型控制箱，通过报警器发出声光报警；

步骤二，喷雾阻拦装置检测到有人通过时，通过喷雾阻止行人前进并报警；

步骤三，第二电子栅栏监测到有人通过时，将信号送到矿用隔爆兼本安型控制箱，矿用隔爆兼本安型控制箱同时通过通信模块与矿用本安型操作台通信，矿用本安型操作台控制绞车控制器，阻止绞车通过；并且发出声光报警；

步骤四，矿用本安型操作台接收不到矿用隔爆兼本安型控制箱发来的打点信号时，矿用本安型操作台控制绞车控制器，使得绞车不能启动；矿用本安型操作台接收到矿用隔爆兼本安型控制箱发来的打点信号为2点或4点时，绞车控制器控制绞车只能提升，下放闭锁；当打点信号为3点或5点时，绞车只能下放，提升闭锁；

步骤五，矿用本安型操作台将设定的运行路线信号发送给相应的阻车器、道岔及挡车栏，道岔接收到命令后动作到相应的位置；阻车器及挡车栏常态下为阻挡状态，选定路线上的阻车器及挡车栏对应的位置传感器检测到矿车位于设定的距离内时，相应的阻车器或挡车栏会自动打开，矿车经过后，自动关闭。

所述步骤一中的具体方法为，矿用隔爆兼本安型声光信号器打点后且第一电子栅栏监测到有人通过时，将信号输送给矿用隔爆兼本安型控制箱，矿用隔爆兼本安型控制箱控制矿用隔爆兼本安型语音声光报警器发出声光报警，并且矿用隔爆兼本安型控制箱将有人通过的信号输送给矿用本安型操作台，矿用本安型操作台实时显示巷道有无人员通过情况。

所述步骤三中的具体方法为，第二电子栅栏监测到有人通过时，将信号送到矿用隔爆兼本安型控制箱，矿用隔爆兼本安型控制箱同时通过通信模块与矿用本安型操作台通信，矿用本安型操作台将控制信号输送给绞车控制器，经过设定的时间延时后，绞车控制器阻止绞车运行，使绞车处于静止状态，此时绞车安全回路闭锁，并且控制矿用隔爆兼本安型语音声光报警器发出声光报警；直到第二电子栅栏监测不到有人的信息后报警自动消除，同时恢复绞车运行。

本发明的有益效果：

本发明可以实现对巷道人员的管控功能，监控斜巷内是否有滞留人员，若有滞留人员，则系统自动闭锁绞车安全回路，使绞车无法起动或自动停车，并且发出报警信号，保证了工作人员的安全。

打破传统观念，变“人防为技防”，应用新的理念、新的思路、新的技术，落实矿山运输系统的“行人不行车，行车不行人”的安全规程，从技术上杜绝违规、违章作业。

系统对巷道原有打点信号、绞车、道岔、跑车防护等设备的控制集于一身，提高了巷道运输的安全管理水平。通过矿用本安型操作台可以实时监控巷道内的人员情况，并可以直接下发指令，提高了系统的自动化程度。

附图说明

图1为上车场及绞车房局部结构示意图；

图2为下车场片口局部结构示意图；

图3为一套子系统时的控制系统图。

其中，1.矿用本安型操作台，2.矿用隔爆兼本安型语音声光报警器，3.矿用隔爆型监视器，4.矿用隔爆型硬盘录像机，5.矿用隔爆型光端机，6.绞车控制器，7.矿用隔爆兼本安型控制箱，9.矿用本安型热释电传感器，10.1第一电子栅栏,10.2第二电子栅栏，11.输水管道，12.矿用隔爆型摄像机，13.矿用隔爆兼本安型声光信号器，14.轴编码器传感器，15.绞车，16.矿车，17.阻车器，18.挡车栏，19.下车场，20.片口，21.上车场。

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。

一种矿用人机闭锁系统，本发明以图1-2中的巷道形式进一步说明，巷道包括下车场19和上车场21，中间有一片口20。子系统安装在各个巷道内，并且子系统与总的矿用本安型操作台1进行通信，在矿用本安型操作台1的统一控制下，组成完整的人机闭锁系统。

上车场21、下车场19、片口20的进口处都设有第一电子栅栏10.1和喷雾阻拦装置，在上车场21、下车场19、片口20的内部安装有第二电子栅栏10.2，第二电子栅栏10.2与第一电子栅栏10.1的距离为6米。

上车场21、下车场19、片口20以内都设有矿用隔爆兼本安型控制箱7、矿用隔爆兼本安型语音声光报警器2、矿用隔爆型摄像机12。三个矿用隔爆兼本安型控制箱7采用RS485进行通讯，通过一根两芯通讯线实现数据传输交换等，节约了电缆用量，减少了经济投入，还方便安装维护。片口20处装有道岔，用于调整运行路线。上车场21、下车场19及片口20上设有的设备各自独立又相互联系工作，保证巷道内的安全。

绞车房设有矿用本安型操作台1，绞车控制器6，矿用隔爆兼本安型语音声光报警器2，矿用隔爆型硬盘录像机4，矿用隔爆型光端机5，矿用隔爆型监视器3；通过矿用隔爆型监视器3实时查看通过矿用隔爆型光端机5传来的视频信息。

如图3所示，第一电子栅栏10.1和第二电子栅栏10.2与矿用隔爆兼本安型控制箱7的输入端连接；矿用隔爆兼本安型声光信号器13连接所述矿用隔爆兼本安型控制箱7的输入端，所述矿用隔爆兼本安型控制箱7的输出端连接矿用隔爆兼本安型语音声光报警器2；

所述矿用隔爆兼本安型控制箱7与矿用本安型操作台1通过通信模块进行通信；矿用本安型操作台1的输出端连接阻车器17、挡车栏18及道岔，阻车器17、道岔及挡车栏18都设有位置传感器；

所述矿用本安型操作台1还与绞车控制器6通过通信模块进行通信；绞车控制器6控制绞车15的运行。

所述矿用本安型操作台1的输入端还与安装在绞车上的轴编码器传感器14连接，通过矿用本安型操作台1的计算实现对矿车16位置及速度的监测。

喷雾阻拦装置包括喷雾控制器；包括电磁阀及热释电传感器，所述电磁阀连接矿用隔爆兼本安型控制箱的输出端，所述电磁阀控制为喷嘴提供水源的输水管道11的通断；所述热释电传感器连接矿用隔爆兼本安型控制箱的输入端。热释电传感器采用矿用本安型热释电传感器9。

所述第一电子栅栏包括第一矿用本安型红外发射器和与其配合工作的第一矿用本安型红外接收器，所述第一矿用本安型红外发射器和第一矿用本安型红外接收器都与矿用隔爆兼本安型控制箱7连接；所述第二电子栅栏包括第二矿用本安型红外发射器和与其配合工作的第二矿用本安型红外接收器，所述第二矿用本安型红外发射器和第一矿用本安型红外接收器都与所述矿用隔爆兼本安型控制箱7的输入端连接。

巷道内安装有矿用隔爆型摄像机12，视频信号实时传输给矿用隔爆型光端机进行接收转换，再传输给矿用隔爆型硬盘录像机录像存储，最终通过隔爆型监视器3进行实时监控。

一种矿用人机闭锁系统的控制方法，包括：

步骤一，矿用隔爆兼本安型声光信号器13打点后且第一电子栅栏10.1监测到有人通过时，将信号输送给矿用隔爆兼本安型控制箱7，矿用隔爆兼本安型控制箱7控制矿用隔爆兼本安型语音声光报警器2发出声光报警，并且矿用隔爆兼本安型控制箱7将有人通过的信号输送给矿用本安型操作台1，矿用本安型操作台1实时显示巷道有无人员通过情况；

步骤二，喷雾阻拦装置的检测到有人通过时，通过喷雾阻止行人前进并报警；矿用本安型热释电传感器9检测人员后，发送信号给矿用隔爆兼本安型控制箱7，矿用隔爆兼本安型控制箱7控制电磁阀打开，进行喷雾；

步骤三，第二电子栅栏10.2监测到有人通过时，将信号送到矿用隔爆兼本安型控制箱7，矿用隔爆兼本安型控制箱7同时通过通信模块与矿用本安型操作台1通信，矿用本安型操作台将控制信号输送给绞车控制器，经过设定的时间延时后，绞车控制器6阻止绞车运行，使绞车处于静止状态，并且控制矿用隔爆兼本安型语音声光报警器2发出声光报警；直到第二电子栅栏10.2监测不到有人的信息后报警自动消除，同时恢复绞车运行；

步骤四，矿用本安型操作台1接收不到矿用隔爆兼本安型控制箱7发来的打点信号时，矿用本安型操作台1控制绞车控制器6，使得绞车不能启动；矿用本安型操作台1接收到矿用隔爆兼本安型控制箱7发来的打点信号为2点或4点时，绞车控制器6控制绞车15只能提升，下放闭锁；当打点信号为3点或5点时，绞车15只能下放，提升闭锁；

步骤五，矿用本安型操作台1将设定的运行路线信号发送给相应的阻车器17、道岔及挡车栏18，道岔接收到命令后动作，道岔动作后使得选定路线的道路通畅；阻车器17及挡车栏18常态下为阻挡状态，选定路线上的阻车器17及挡车栏18对应的位置传感器检测到矿车16位于设定的距离内时，相应的阻车器17或挡车栏18会自动打开，矿车16经过后，自动关闭。

在绞车15运行中，行人从上车场靠近巷道入口，进入第一道电子栅栏10.1，矿用隔爆兼本安型语音声光报警器2报警、矿用本安型操作台1显示“上车场员工闯入报警区域，喷雾阻拦”，同时闯入喷雾阻拦装置监控区，喷雾阻拦装置自动进行喷雾，阻拦行人继续前进。行人退出第一道电子栅栏10.1后报警自动消除。

若此人继续闯入第二道电子栅栏10.2，矿用隔爆兼本安型语音声光报警器2报警、矿用本安型操作台1显示“上车场员工闯入危险区域，请手动停车”，提醒司机手动停车，系统延时一段时间后会自动闭锁绞车安全回路。员工退出第一道电子栅栏10.1后报警自动消除，但是系统会记录违章行人的信息。

在绞车运行中，行人从片口处靠近巷道入口，进入第一道电子栅栏10.1，矿用隔爆兼本安型语音声光报警器2报警、矿用本安型操作台1显示“片口处员工闯入报警区域，喷雾阻拦”，同时闯入喷雾阻拦装置监控区，喷雾阻拦装置自动进行喷雾，阻拦行人继续前进。行人退出第一道电子栅栏后报警自动消除。

若此人继续闯入第二道电子栅栏10.2，矿用隔爆兼本安型语音声光报警器2报警、矿用本安型操作台1显示“片口处员工闯入危险区域，请手动停车”，提醒司机手动停车，系统延时一段时间后会自动闭锁绞车安全回路。绞车控制器6阻止绞车运行，使绞车15处于静止状态，员工退出第一道电子栅栏10.1后报警自动消除，但是系统会记录违章行人的信息。

在绞车15运行中，行人从下车场靠近巷道入口，进入第一道电子栅栏10.1，矿用隔爆兼本安型语音声光报警器2报警、矿用本安型操作台1显示“下车场员工闯入报警区域，喷雾阻拦”，同时闯入喷雾阻拦装置监控区，喷雾阻拦装置自动进行喷雾，阻拦行人继续前进。行人退出第一道电子栅栏10.1后报警自动消除。

若此人继续闯入第二道电子栅栏10.2，绞车房第二矿用隔爆兼本安型语音声光报警器2报警、矿用本安型操作台1显示“下车场员工闯入危险区域，请手动停车”，提醒司机手动停车，系统延时一段时间后会自动闭锁绞车安全回路。员工退出第一道电子栅栏10.1后报警自动消除，但是系统会记录违章行人的信息。

各车场和片口处的摄像机进行视频监控，显示器实时显示、回放，硬盘录像机进行录像、存储，并具备上传功能。

信号打点完成后，道岔动作执行不到位，系统自动闭锁绞车安全回路，使绞车15无法起动，并且发出报警信号。只有道岔动作到位后，才可以解除闭锁。

信号优先；任何水平，只要成功发出工作信号，就会闭锁其他水平再发出工作信号。只要按下停点信号，就会解除刚才所发信号，且全线执行停点信号命令。

系统具有手动和自动两种控制方式，可以通过矿用本安型操作台1按钮进行控制方式的选择。巷道现场的道岔、阻车器、挡车栏等设备，可以通过对应的控制按钮进行手动控制，也可以通过控制器进行自动控制。

系统自检正常，信号工发出工作信号后，系统自动选定运行路线。选定水平道岔根据选定的路线立即动作，到位后停止。此时，绞车司机按下起动按钮后，绞车运行。在矿车正常运行接近选定路线的阻车器(或挡车栏)时，其自动打开，为放行状态，矿车经过后，其自动关闭，为阻挡状态。矿车16运行到位后，信号工发出停点信号，绞车房收到1点停车信号，按下停止按钮，绞车停止，同时道岔复位动作，到位停止。同时具备绞车授权开启功能。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种矿用人机闭锁系统的控制方法，其特征是，包括：

步骤一，矿用隔爆兼本安型声光信号器打点，绞车运行后且第一电子栅栏监测到有人通过时，将信号送到矿用隔爆兼本安型控制箱，通过矿用隔爆兼本安型语音声光报警器发出声光报警；

步骤二，喷雾阻拦装置检测到有人通过时，通过喷雾阻止行人前进并报警；

步骤三，第二电子栅栏监测到有人通过时，将信号送到矿用隔爆兼本安型控制箱，矿用隔爆兼本安型控制箱同时通过通信模块与矿用本安型操作台通信，矿用本安型操作台控制绞车控制器，阻止绞车通过；并且发出声光报警；

步骤四，矿用本安型操作台接收不到矿用隔爆兼本安型控制箱发来的打点信号时，矿用本安型操作台控制绞车控制器，使得绞车不能启动；矿用本安型操作台接收到矿用隔爆兼本安型控制箱发来的打点信号为2点或4点时，绞车控制器控制绞车只能提升，下放闭锁；当打点信号为3点或5点时，绞车只能下放，提升闭锁；

步骤五，矿用本安型操作台将设定的运行路线信号发送给相应的阻车器、道岔及挡车栏，道岔接收到命令后动作到相应的位置；阻车器及挡车栏常态下为阻挡状态，选定路线上的阻车器及挡车栏对应的位置传感器检测到矿车位于设定的距离内时，相应的阻车器或挡车栏会自动打开，矿车经过后，自动关闭。

2.如权利要求1所述一种矿用人机闭锁系统的控制方法，其特征是，所述步骤一中的具体方法为，矿用隔爆兼本安型声光信号器打点后且第一电子栅栏监测到有人通过时，将信号输送给矿用隔爆兼本安型控制箱，矿用隔爆兼本安型控制箱控制矿用隔爆兼本安型语音声光报警器发出声光报警，并且矿用隔爆兼本安型控制箱将有人通过的信号输送给矿用本安型操作台，矿用本安型操作台实时显示巷道有无人员通过情况。

3.如权利要求1所述一种矿用人机闭锁系统的控制方法，其特征是，所述步骤三中的具体方法为，第二电子栅栏监测到有人通过时，将信号送到矿用隔爆兼本安型控制箱，矿用隔爆兼本安型控制箱同时通过通信模块与矿用本安型操作台通信，矿用本安型操作台将控制信号输送给绞车控制器，经过设定的时间延时后，绞车控制器阻止绞车运行，使绞车处于静止状态，此时绞车安全回路闭锁，并且控制矿用隔爆兼本安型语音声光报警器发出声光报警；直到第二电子栅栏监测不到有人的信息后报警自动消除，同时恢复绞车运行。

4.如权利要求1所述一种矿用人机闭锁系统的控制方法，其特征是，矿用人机闭锁系统包括若干套子系统，所述子系统与矿用本安型操作台通过通信模块进行通信；所述矿用本安型操作台的输出端连接阻车器、挡车栏及道岔，阻车器、挡车栏及道岔都设有位置传感器，所述矿用本安型操作台还与绞车控制器通过通信模块进行通信，绞车控制器控制绞车的运行；

所述子系统包括第一电子栅栏、第二电子栅栏和喷雾阻拦装置，所述第一电子栅栏和第二电子栅栏与矿用隔爆兼本安型控制箱的输入端连接；矿用隔爆兼本安型声光信号器连接所述矿用隔爆兼本安型控制箱的输入端，所述矿用隔爆兼本安型控制箱的输出端连接矿用隔爆兼本安型语音声光报警器；所述矿用隔爆兼本安型控制箱与矿用本安型操作台通过通信模块进行通信。

5.如权利要求4所述一种矿用人机闭锁系统的控制方法，其特征是，上车场、下车场、强力皮带、主运皮带及片口的入口处都安装有所述第一电子栅栏和喷雾阻拦装置；

上车场、下车场、强力皮带及主运皮带的入口与出口之间的中间路段上都安装有所述第二电子栅栏、矿用隔爆兼本安型控制箱、矿用隔爆兼本安型声光信号器及矿用隔爆兼本安型语音声光报警器，且任意两个矿用隔爆兼本安型控制箱之间通过RS485进行通信。

6.如权利要求4或5所述一种矿用人机闭锁系统的控制方法，其特征是，所述喷雾阻拦装置包括电磁阀及热释电传感器，所述电磁阀连接矿用隔爆兼本安型控制箱的输出端，所述电磁阀控制为喷嘴提供水源的输水管道的通断；所述热释电传感器连接矿用隔爆兼本安型控制箱的输入端。

7.如权利要求4所述一种矿用人机闭锁系统的控制方法，其特征是，所述第一电子栅栏包括第一矿用本安型红外发射器和与其配合工作的第一矿用本安型红外接收器，所述第一矿用本安型红外发射器和第一矿用本安型红外接收器都与矿用隔爆兼本安型控制箱连接；

所述第二电子栅栏包括第二矿用本安型红外发射器和与其配合工作的第二矿用本安型红外接收器，所述第二矿用本安型红外发射器和第一矿用本安型红外接收器都与所述矿用隔爆兼本安型控制箱的输入端连接。

8.如权利要求4所述一种矿用人机闭锁系统的控制方法，其特征是，所述第一电子栅栏与第二电子栅栏间距为5-10米。

9.如权利要求4所述一种矿用人机闭锁系统的控制方法，其特征是，所述矿用本安型操作台的输入端还与安装在绞车上的轴编码器传感器连接，实现对矿车位置及速度的监测。

10.如权利要求4所述一种矿用人机闭锁系统的控制方法，其特征是，巷道内安装有多个矿用隔爆型摄像机，视频信号实时传输给矿用隔爆型光端机进行接收转换，再传输给矿用隔爆型硬盘录像机录像存储，最终通过隔爆型监视器进行实时监控。