CN105059186A

CN105059186A - 一种矿用本安倒车预警装置

Info

Publication number: CN105059186A
Application number: CN201510451988.8A
Authority: CN
Inventors: 靳宝全; 田振东; 郭凌龙; 王宇; 王东; 乔铁柱; 张旭
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2015-11-18

Abstract

一种矿用本安倒车预警装置，属于煤矿安全预警领域。其特征在于是一种具有本质安全特性的倒车预警装置，整套装置由本安电源及测距显示电路组成，其中测距显示电路由本安倒车影像和本安红外测距报警两部分组成。本发明最大的优点是满足本质安全要求，本安倒车影像和本安红外测距报警装置都采用本质安全设计，本安电源为整个装置供电，能够保证整套装置的本质安全性能。本发明适用于煤矿井下具有易燃易爆特性的特殊场合。

Description

一种矿用本安倒车预警装置

技术领域

本发明一种矿用本安倒车预警装置，属于煤矿测控领域，具体涉及一种将倒车影像技术与红外测距技术融合的本安倒车预警装置，克服了现有倒车预警装置不具有本质安全特性的弊端。适用于对倒车预警装置有防爆要求的各种重要场合，具有可靠性高、本质安全等优点。

背景技术

煤矿井下环境恶劣，光线不足，运输设备体积大，倒车安全措施差，因此需要一种能用于煤矿井下的具有本安特性的倒车预警装置。倒车预警装置在汽车领域已经得到广泛的应用，并发挥着重要作用，但现有的倒车预警装置普遍不具有本质安全特性，不能直接用于煤矿井下。传统的倒车预警装置有很多，主要包括倒车雷达和倒车影像技术。

倒车雷达是比较普遍的倒车辅助装置，主要利用的技术有超声波测距和红外测距技术。超声倒车雷达具有低成本、测量距离远、功耗小等优点，因此在倒车辅助装置方面占据主导地位。对于防水型超声探头，由于其驱动技术需要较大的功率，因此必须选用变压器耦合驱动的方式，这种方式存在较大的非线性电感，其能量超出安全火花范围，不符合本质安全要求，若采用隔爆结构，则体积笨重，无法安装使用，因此，目前还不具备在易燃易爆环境中使用的条件。红外倒车雷达具有传播速度更快、传播方向性更好、发射功率可控性更强等突出优点，在汽车倒车雷达领域得到了广泛的重视。红外倒车雷达主要由电源模块、处理器模块、红外线发射模块、红外回波接收模块组成，其测距原理为：红外发射模块发射红外脉冲光波，同时处理器模块开始计数，红外光遇到待测目标物体后，产生回波，并由系统接收，同时处理器的计数器停止计数，根据计数结果计算出红外光波往返传播时间，继而计算出障碍物的距离。

倒车影像装置主要由摄像头、电源部分、薄膜场效应晶体管液晶屏、液晶屏驱动板组成。当挂倒车挡时，该系统会自动接通位于车尾的高清倒车摄像头，将车后状况清晰地显示于液晶显示屏上。

目前在煤矿井下，仍然没有一种符合本质安全特性的倒车预警装置，现有倒车预警装置应用到易燃易爆环境中存在如下的问题：

1.整体电路没有按照本质安全设计，不能保证易燃易爆环境下的安全使用；

2.超声波测距方式普遍使用变压器耦合驱动方式，无法保证使用过程中的本质安全特性。

3.没有一种适合在煤矿井下使用的测距与视频集成装置。

发明内容

本发明一种矿用本安倒车预警装置，目的是解决现有倒车预警装置不能用于煤矿井下的弊端，从而公开一种融合了本安测距和本安倒车影像的可在易燃易爆环境下使用的预警技术方案。适用于对电气电子设备安全火花有严格要求的易燃易爆的特殊场合，具有本质安全、可靠性高、安装方便等优点。

本发明一种矿用本安倒车预警装置，整套装置由本安电源及测距显示电路组成，本安电源由非本安24V直流电源输入接口1、DC/DC转换电路2、滤波电路3、第二级过压保护动作电路4、第二级过流保护动作电路5、第一级过压保护动作电路6、第一级过流保护动作电路7、第二级电压检测电路8、第二级电流检测电路9、第一级电压检测电路10、第一级电流检测电路11和本安12V直流电源输出接口12组成；其中第二级过压保护动作电路4、第二级过流保护动作电路5、第一级过压保护动作电路6与第一级过流保护动作电路7构成双重过压过流保护电路,其特征在于测距显示电路由本安倒车影像部分和本安红外测距报警部分组成，本安倒车影像部分和本安红外测距报警部分均由本安电源17供电，所述本安倒车影像部分由摄像头和视频显示部分构成，其中摄像头由镜头13、图像传感器14和存储器29组成，视频显示部分由视频驱动芯片15、闪存30、OSD按键31与薄膜场效应晶体管液晶屏16组成，镜头13接收可见光并传到图像传感器14上，经过图像传感器14处理后产生模拟视频信号并输送至视频驱动芯片15，视频驱动芯片15对模拟视频信号进行解码和时序控制并输出24位数据信号和控制信号给薄膜场效应晶体管液晶屏16进行显示，其中存储器29用来存储对摄像头的配置数据，闪存30用来存储薄膜场效应晶体管液晶屏16的驱动程序，OSD按键31是薄膜场效应晶体管液晶屏16的屏幕菜单调节按键；所述本安红外测距报警部分由一号红外收发一体探头18、二号红外收发一体探头19、三号红外收发一体探头20、四号红外收发一体探头21、单片机25、红外发射电路22、回波电路23、模数转换器24、发光二极管26、蜂鸣器27与字符型液晶屏28组成，单片机25控制四个红外收发一体探头按照一号红外收发一体探头18、二号红外收发一体探头19、三号红外收发一体探头20、四号红外收发一体探头21的顺序轮流工作，当一个红外收发一体探头完成一个完整的发射、接收流程后，下一个才开始工作，单片机25通过分析、计算四个红外收发一体探头的数据，将距离障碍物最近的那个红外收发一体探头的编号及其与障碍物的距离在字符型液晶屏28上显示出来，同时，当某个红外收发一体探头离障碍物的距离达到设定的危险值以内时，单片机25控制发光二极管26进行发光报警，并控制蜂鸣器27发出蜂鸣声报警。

本发明一种矿用本安倒车预警装置与现有倒车预警装置相比具有如下特点：

1.融合了倒车影像和红外测距报警装置。

2.由本安电源供电，倒车影像和红外测距报警装置均满足本质安全特性。

附图说明

图1本安电源原理图

1.非本安24V直流电源输入接口2.DC/DC转换电路3.滤波电路4.第二级过压保护动作电路5.第二级过流保护动作电路6.第一级过压保护动作电路7.第一级过流保护动作电路8.第二级电压检测电路9.第二级电流检测电路10.第一级电压检测电路11.第一级电流检测电路12.本安12V直流电源输出接口

图2本安倒车影像及本安红外测距报警装置原理图

13.镜头14.图像传感器15.视频驱动芯片16.薄膜场效应晶体管液晶屏17.本安电源18.一号红外收发一体探头19.二号红外收发一体探头20.三号红外收发一体探头21.四号红外收发一体探头22.红外发射电路23.回波电路24.模数转换器25.单片机26.发光二极管27.蜂鸣器28.字符型液晶屏29.存储器30.闪存31.OSD按键。

具体实施方案

实施方式1：

下面结合附图1和附图2对本发明一种矿用本安预警装置做进一步的详细说明。

按照附图1，本发明一种矿用本安预警装置的本安电源部分，电源前端设有非本安24V直流电源输入接口1，末端设有本安12V直流电源输出接口12，非本安24V直流电源输入接口1连接DC/DC转换电路2，DC/DC转换电路2的信号输出端连接滤波电路3，滤波电路3连接双重过压过流保护电路，双重过压过流保护电路连接本安12V直流电源输出接口12。DC/DC转换电路2采用基于开关转换器的DC/DC转换电路。双重过压、过流保护电路包括两级相同的过压、过流保护电路，确保至少有一级能够正常工作，保证本安电源17的输出电压满足本安特性。第一级过压过流保护电路包括第一级电压检测电路10、第一级过压保护动作电路6、第一级电流检测电路11和第一级过流保护动作电路7；第二级过压过流保护电路包括第二级电压检测电路8、第二级过压保护动作电路4、第二级电流检测电路9和第二级过流保护动作电路5。其中电压或电流检测电路检测电源的输出电压或电流的大小，当超过设定的电压或电流值时，由过压或过流保护动作电路切断电源输出。

按照附图2，本安倒车影像及本安红外测距报警装置由本安倒车影像部分和本安红外测距报警部分组成，均由本安电源17供电，本安倒车影像部分由摄像头和视频显示部分组成，将镜头13与图像传感器14连接，图像传感器14的输出接入视频驱动芯片15，视频驱动芯片15的输出接入薄膜场效应晶体管液晶屏16，图像传感器14将镜头13输入的可见光转化为视频信号输送给视频驱动芯片15，再对输送来的模拟视频信号进行解码和时序控制，输出24位数据信号和控制信号给薄膜场效应晶体管液晶屏16进行显示。红外测距报警装置由测距装置和显示报警装置两部分组成，整个红外测距装置的核心是单片机25，单片机25通过控制红外发射电路22来控制一号红外收发一体探头18、二号红外收发一体探头19、三号红外收发一体探头20和四号红外收发一体探头21轮流工作，当一个红外红外收发一体探头完成一个完整的发射、接收流程后，下一个才开始工作，回波电路23将红外收发一体探头接收到的返回波转化为电压信号，并进行放大、滤波处理后输入到模数转换器24，模数转换器24将模拟电压信号转化为数字信号输入单片机25，单片机25通过分析、计算四个红外收发一体探头的数据，将距离障碍物最近的那个红外收发一体探头的编号及其与障碍物的距离在字符型液晶屏28上显示出来，同时，当某个红外收发一体探头离障碍物的距离达到设定的危险值以内时，单片机25控制发光二极管26发光报警，并控制蜂鸣器27发出蜂鸣声报警，距离越近，蜂鸣声的频率越高，距离越远，蜂鸣声的频率越低。

Claims

1.一种矿用本安倒车预警装置，整套装置由本安电源及测距显示电路组成，本安电源由非本安24V直流电源输入接口（1）、DC/DC转换电路（2）、滤波电路（3）、第二级过压保护动作电路（4）、第二级过流保护动作电路（5）、第一级过压保护动作电路（6）、第一级过流保护动作电路（7）、第二级电压检测电路（8）、第二级电流检测电路（9）、第一级电压检测电路（10）、第一级电流检测电路（11）及本安12V直流电源输出接口（12）组成；其中第二级过压保护动作电路（4）、第二级过流保护动作电路（5）、第一级过压保护动作电路（6）与第一级过流保护动作电路（7）构成双重过压过流保护电路，其特征在于测距显示电路由本安倒车影像部分和本安红外测距报警部分组成，本安倒车影像部分和本安红外测距报警部分均由本安电源（17）供电，所述本安倒车影像部分由摄像头和视频显示部分构成，其中摄像头由镜头（13）、图像传感器（14）和存储器（29）组成，视频显示部分由镜头（13）、图像传感器（14）、存储器（29）、视频驱动芯片（15）、闪存（30）、OSD按键（31）和薄膜场效应晶体管液晶屏（16）组成，镜头（13）接收可见光并传到图像传感器（14）上，经过图像传感器（14）处理后产生模拟视频信号并输送至视频驱动芯片（15），视频驱动芯片（15）对模拟视频信号进行解码和时序控制并输出24位数据信号和控制信号给薄膜场效应晶体管液晶屏（16）进行显示，其中存储器（29）用来存储对摄像头的配置数据，闪存（30）用来存储薄膜场效应晶体管液晶屏（16）的驱动程序，OSD按键（31）是薄膜场效应晶体管液晶屏（16）的屏幕菜单调节按键；所述本安红外测距报警部分由一号红外收发一体探头（18）、二号红外收发一体探头（19）、三号红外收发一体探头（20）、四号红外收发一体探头（21）、单片机（25）、红外发射电路（22）、回波电路（23）、模数转换器（24）、发光二极管（26）、蜂鸣器（27）和字符型液晶屏（28）组成，单片机（25）控制四个红外收发一体探头按照一号红外收发一体探头（18）、二号红外收发一体探头（19）、三号红外收发一体探头（20）、四号红外收发一体探头（21）的顺序轮流工作，当一个红外收发一体探头完成一个完整的发射、接收流程后，下一个才开始工作，单片机（25）通过分析、计算四个红外收发一体探头的数据，将距离障碍物最近的那个红外收发一体探头的编号及其与障碍物的距离在字符型液晶屏（28）上显示出来，同时，当某个红外收发一体探头离障碍物的距离达到设定的危险值以内时，单片机（25）控制发光二极管（26）进行发光报警，并控制蜂鸣器（27）发出蜂鸣声报警。