CN108736549A - 一种矿井移动容器无线式智能电站装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿井移动容器无线式智能电站装置，包括无线电能传输设备和快速储能设备；所述无线电能传输设备包括无线电能发射设备和无线电能接收设备；其中，无线电能发射设备布置在地面和/或者井下的矿井移动容器停止位处，无线电能接收设备安装在矿井移动容器上；矿井移动容器发出到位信号后，无线电能发射设备和无线电能接收设备实现预设面积的对位重合后开始无线传输电能；所述快速储能设备安装在矿井移动容器上，用以将电能储存起来。解决矿井生产中移动容器上的用电问题，安装方便，可以满足生产使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及矿井生产领域，本发明主要作用是为矿井移动容器提供一种稳定可靠的电能电站装置，满足矿井移动容器上各种用电设备的用电需求。
背景技术
矿井在国民生产中占有重要地位，金属矿、非金属矿井分布于全国各地，矿山生产中运输系统中包含很多大型的移动运输容器，运人运物使用频繁，比如矿山中的罐笼和箕斗，由于矿井深度大，多在500米到1000米的井深，而且容器移动速度快，特别是煤矿立井，还需要达到防爆要求，所以容器设备上始终没有可以随设备移动的符合要求的电缆，这样限制了移动容器上用电设备的使用，移动容器作为每天重要的运输设备，还处在很原始的使用情况，甚至通讯联络都用不了，因为没有稳定可靠的供电电站系统。
随着当代无线通讯技术，无线电能技术和智能控制技术的发展，本发明设计了一种在矿井移动容器上实现稳定电能供给的电站装置。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明提供一种矿井移动容器无线式智能电站装置，实现在矿井移动容器上稳定持续的供电。
本发明按以下技术方案实现：
一种矿井移动容器无线式智能电站装置，包括无线电能传输设备和快速储能设备；所述无线电能传输设备包括无线电能发射设备和无线电能接收设备；其中，无线电能发射设备布置在地面和/或者井下的矿井移动容器停止位处，无线电能接收设备安装在矿井移动容器上；矿井移动容器发出到位信号后，无线电能发射设备和无线电能接收设备实现预设面积的对位重合后开始无线传输电能；所述快速储能设备安装在矿井移动容器上，用以将电能储存起来。
进一步，所述快速储能设备包括法拉电容和动力电池；无线电能传输设备先将大电流补充法拉电容，余下的电能再由无线电能传输设备和法拉电容向动力电池补充电能。
进一步，还包括智能配电系统，其设置在矿井移动容器中，将电量信息和设备信息进行收集和处理，并且显示在自带的屏幕上，为系统用电设备划分优先级，保证系统的关键部分的用电。
进一步，智能配电系统包括电流采集装置和CPU；在每个用电通道和无线充电通道安装电流采集装置；各个电流采集装置分别与CPU相连，将每个通道的电流值实时传送给CPU，CPU记录每个用电通道的电流值、功率值，且算出当天各通道的耗电量和无线电能补充的电量，并结合当前储能装置的电压值，计算出当前储能部分电量。
进一步，智能配电系统还包括由晶体管、继电器组成的控制电流元件，控制电流元件与CPU相连，CPU通过每个用电通道电流值、功率值为用电通道配置不同的优先级。
进一步，智能配电系统还包括配电预警模块，其与CPU相连，CPU检测到用电通道不正常耗电量高或者剩余电量仅供最高优先级用电时，会通过配电预警模块及时向站点预警。
进一步，智能配电系统还包括断路器，用以对电路进行短路、漏电保护。
进一步，还包括无线AP，其与智能配电系统进行无线通讯，用以无线定向信息传输。
进一步，无线AP采用5.8G波段的无线定向信号。
本发明有益效果：
解决了矿井移动容器内部持续安全供电的问题，免人工干预，具有24小时实时信息监测，出现电量问题时，智能报警。当矿井移动容器在地面或者是井底到位后，移动容器系统提供到位信号，无线电能传输部分开始以最大电流传输给法拉电容，法拉电容容量即可满足上下一勾的设备电能使用。在到位时间长的情况下，无线电能传输装置将电能向动力电池充电，动力电池的容量要求可以满足系统以最大电流运行2到3天的时间。即使系统中无线电能传输部分有了问题，也可以有2-3天的缓冲时间。动力电池安装于方便更换拆卸的位置，提高快速储能部分可维护性。
附图说明
图1是矿井移动容器无线式智能电站装置结构示意图。
图2是是装置基本子系统图，为矿井移动容器无线式智能电站装置标准组成部分。
具体实施方式
本发明公开了一种矿井移动容器无线式智能电站装置，为了解决矿井移动容器没有稳定持续电源供给的问题，装置还要达到工况环境中防水、防腐、无火花产生的要求。
下面为详细的说明装置的内容，对本发明中的技术方案进行清除完整的描述，显然所描述的发明仅仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的模型，基于本发明实例中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图2所示，本发明的矿井移动容器无线式智能电站装置包括无线电能传输设备、快速储能设备、智能配电系统和无线AP四个基本组成部分。
无线电能传输设备：无需自动对位，即可实现能量自动传输，满足防水、防腐、无火花隐患，实现600W以上功率能量传输。系统与矿井移动容器控制系统信息互通。在地面或者井下移动容器停止位分别布置无线电能发射部分，矿井移动容器上各安装一个接受部分。移动容器系统发出相对应的到位信号之后，即开始快速补充能量。
快速储能设备：是法拉电容和动力电池的组合，将无线传输的能量在0到15S的时间存储在法拉电容里，在下一次充电过程的到来前，将剩余的电量存储恒电流存储在动力电池中，这样既减少了动力电池的频繁使用，还可以恒定电流向动力电池充电，保证了动力电池的使用寿命。
智能配电系统：中央处理器收集电流值的用累加算法计算传输和使用的电能，记录电量的补充量，同时记录每个电能输出通道的消耗电量，进行电量的智能化管理，保证重要设备的用电，和智能节省电量。在整个系统中对电压，电流各种数据进行采集，并对用电安全进行实时有效的保护。
无线AP：此部分是外部系统对矿井移动容器遥信、遥测、遥控的桥梁。外部系统可以实时掌握移动容器电站信息，时刻了解电站的运行情况。使电站的可用行、可维护性更强。由于矿井井深，井壁和井架对电磁波信号吸收强，此部分采用5.8G波段的无线定向信号，拐弯加无线中继，使无线通信延迟小，抗干扰能力强，带宽大。
如图1所示，在地面上设有无线电能发射设备Ⅰ4、无线电能发射设备Ⅱ6，在井底设有无线电能发射设备Ⅲ10、无线电能发射设备Ⅳ12，在矿井移动容器Ⅰ5上安装有无线电能接收设备Ⅰ3、动力电池Ⅰ1、法拉电容Ⅰ2、智能配电系统Ⅰ14，在矿井移动容器Ⅱ11上安装有无线电能接收设备Ⅱ9、动力电池Ⅱ7、法拉电容Ⅱ8、智能配电系统Ⅱ15。
在矿井移动容器Ⅰ5移动到地面停止不动后，无线电能发射设备Ⅰ4和无线电能接收设备Ⅰ3要实现一定面积的对位重合，然后开始无线传输电能。在矿井移动容器Ⅰ5移动到井底停止不动后，无线电能发射设备Ⅳ12和无线电能接收设备Ⅰ3要实现一定面积的对位重合，然后开始无线传输电能。无线电能传输设备先将大电流补充法拉电容Ⅰ2，余下的电能再由无线电能传输设备和法拉电容Ⅰ2向动力电池Ⅰ1补充电能。
智能配电系统Ⅰ14负责采集各设备信息，向无线AP13交换信息和电能管理。无线AP13将信息和地面操车房或调度集控中心交互信息，实时检测，保证电站装置可靠运行。
在矿井移动容器Ⅱ11移动到地面停止不动后，无线电能发射设备Ⅱ6和无线电能接收设备Ⅱ9要实现一定面积的对位重合，然后开始无线传输电能。在矿井移动容器Ⅱ11移动到井底停止不动后，无线电能发射设备Ⅲ10和无线电能接收设备Ⅱ9要实现一定面积的对位重合，然后开始无线传输电能。无线电能传输设备先将大电流补充法拉电容Ⅱ8，余下的电能再由无线电能传输设备和法拉电容Ⅱ8向动力电池Ⅱ7补充电能。智能配电系统Ⅱ15负责采集各设备信息，向无线AP13交换信息和电能管理。无线AP13将信息和地面操车房或调度集控中心交互信息，实时检测，保证电站装置可靠运行。
其中，智能配电系统：
1．划分用电设备等级。用电通道配置不同的优先级，由晶体管、继电器控制电流元件，控制回路接CPU。比如优先级最高的用电通道可以是无线通讯部分和语音联络部分。
2．当电量剩余不同量时，关闭相应的用电通道。每个用电通道和无线充电充通道安装电流采集装置，比如电流互感器，信号电流表，可以将每个通道的电流值实时传送给CPU，CPU记录每个用电通道的电流值，功率值，CPU采用累积算法，算出当天各通道的耗电量，和无线电能补充的电量，并结合当前储能装置的电压值，计算出当前储能部分电量。
3．CPU将电站信息传送给站点上位机系统。信号内容包括电站电压、剩余电量、每个通道最大电流、当天每用电通道和充电通道的电量值。上位机同时可以远程控制每个通道的打开和关闭。
4．配电预警模块和断路器。当发现用电通道不正常耗电量过高时候或者剩余电量仅供最高优先级用电时，会及时向站点预警。对大电流，短路，漏电安装相应元件进行保护和报警，出现报警时候，及时通知站点。
优选的，对所有设备进行防水，防腐，防爆处理。通信端引出天线，出线进线全部经过防水接头，设备壳体加工法拉接触面。
优选的，在矿井的使用环境中，发射和接收设备的内部导线盘直径要大于移动容器每次停止位置出现的移动方向位置偏差的2倍，提高移动容器出现位置偏差时的可用性。
优选的，罐笼的关键性用电设备，如照明、视频监控、语音、无线AP。这四样设备总功率控制在25瓦、35瓦等不同功率级别，当罐笼处在中间不运行过程中，将进入低能耗模式，发光单元将降低亮度。
本发明解决了矿井移动容器内部持续安全供电的问题，免人工干预，具有24小时实时信息监测，出现电量问题时，智能报警。当矿井移动容器在地面或者是井底到位后，移动容器系统提供到位信号，无线电能传输部分开始以最大电流传输给法拉电容，法拉电容容量即可满足上下一勾的设备电能使用。在到位时间长的情况下，无线电能传输装置将电能向动力电池充电，动力电池的容量要求可以满足系统以最大电流运行2到3天的时间。即使系统中无线电能传输部分有了问题，也可以有2-3天的缓冲时间。动力电池安装于方便更换拆卸的位置，提高快速储能部分可维护性。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种矿井移动容器无线式智能电站装置，其特征在于，包括无线电能传输设备和快速储能设备；
所述无线电能传输设备包括无线电能发射设备和无线电能接收设备；其中，无线电能发射设备布置在地面和/或者井下的矿井移动容器停止位处，无线电能接收设备安装在矿井移动容器上；
矿井移动容器发出到位信号后，无线电能发射设备和无线电能接收设备实现预设面积的对位重合后开始无线传输电能；
所述快速储能设备安装在矿井移动容器上，用以将电能储存起来。
2.根据权利要求1所述的一种矿井移动容器无线式智能电站装置，其特征在于：所述快速储能设备包括法拉电容和动力电池；
无线电能传输设备先将大电流补充法拉电容，余下的电能再由无线电能传输设备和法拉电容向动力电池补充电能。
3.根据权利要求1所述的一种矿井移动容器无线式智能电站装置，其特征在于：还包括智能配电系统，其设置在矿井移动容器中，将电量信息和设备信息进行收集和处理，并且显示在自带的屏幕上，为系统用电设备划分优先级，保证系统的关键部分的用电。
4.根据权利要求3所述的一种矿井移动容器无线式智能电站装置，其特征在于：智能配电系统包括电流采集装置和CPU；
在每个用电通道和无线充电通道安装电流采集装置；
各个电流采集装置分别与CPU相连，将每个通道的电流值实时传送给CPU，CPU记录每个用电通道的电流值、功率值，且算出当天各通道的耗电量和无线电能补充的电量，并结合当前储能装置的电压值，计算出当前储能部分电量。
5.根据权利要求4所述的一种矿井移动容器无线式智能电站装置，其特征在于：智能配电系统还包括由晶体管、继电器组成的控制电流元件，控制电流元件与CPU相连，CPU通过每个用电通道电流值、功率值为用电通道配置不同的优先级。
6.根据权利要求4所述的一种矿井移动容器无线式智能电站装置，其特征在于：智能配电系统还包括配电预警模块，其与CPU相连，CPU检测到用电通道不正常耗电量高或者剩余电量仅供最高优先级用电时，会通过配电预警模块及时向站点预警。
7.根据权利要求4所述的一种矿井移动容器无线式智能电站装置，其特征在于：智能配电系统还包括断路器，用以对电路进行短路、漏电保护。
8.根据权利要求3所述的一种矿井移动容器无线式智能电站装置，其特征在于：还包括无线AP，其与智能配电系统进行无线通讯，用以无线定向信息传输。
9.根据权利要求8所述的一种矿井移动容器无线式智能电站装置，其特征在于：无线AP采用5.8G波段的无线定向信号。
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