CN201589960U - 一种井下机车行车安全监控装置 - Google Patents

Abstract

一种井下机车行车安全监控装置，属于矿山设备安全保护装置技术领域，用于对对井下机车行驶进行实时监控，实现自动报警、减速和制动，其技术方案是：它由检测安全传感器、信号接收处理和报警装置组成，信号接收处理和报警装置安装在机车内，它由信号采集电路、信号驱动输出电路、中央处理器及液晶显示电路组成，信号采集电路的输入端与检测安全传感器的信号输出端相连接，信号采集电路的输出端与中央处理器的输入端相连接，中央处理器的输出端与信号驱动输出电路相连接，信号驱动电路与控制、报警装置相连接。本实用新型的中央处理器可以实时接收各种安全检测传感器反馈回的信号，发出动作指令和报警，大大降低了井下机车运输人员伤亡事故率。

Description

一种井下机车行车安全监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种矿用井下运行机车行车安全保护监控装置，属于矿山设备安全保护装置技术领域。

背景技术

随着煤矿安全规程的严格推行和生产自动化水平不断提高，矿山瓦斯、冒顶、透水等恶性事故越来越少，由此带来重大人员伤亡事故率也越来越低。相比之下井下平巷机车运输伤亡事故率却承上升趋势，其主要原因是井下运行机车安全监控技术目前并不完善，缺少能够实时进行机车行车监控并进行报警的装置。因此在以下情况时容易发生事故：

1.弯道处不能及时减速、鸣笛，使得机车速度过快出轨或碰到弯道拐弯处的人员；

2.机车前方有人或不明障碍、机车后方有人员扒车时不能及时发现，不能自动报警、减速和停车，以至造成人身事故或车辆事故；

3.没有机车速度监控功能，实现速度显示、超速报警并自动减速、制动；

4.无司机时，车辆不能自动制动停车。

为了改变这种情况，保证井下机车行车安全，减少事故，提高生产效率，有必要研制一种能够实现井下机车安全行车的监控装置。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实时对井下机车行驶进行监控，发现人员和障碍物时、前方弯道时、机车超速时都能自动报警和减速、制动的井下机车行车安全监控装置。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种井下机车行车安全监控装置，它由检测安全传感器、信号接收处理和报警装置组成，检测安全传感器包括激光传感器，激光传感器的探测部分安装在机车车顶，探测信号连接到信号接收处理和报警装置，信号接收处理和报警装置安装在机车内，它由信号采集电路、信号驱动输出电路、中央处理器及液晶显示电路组成，信号采集电路的输入端与检测安全传感器的信号输出端相连接，信号采集电路的输出端与中央处理器及液晶显示电路的输入端相连接，中央处理器及液晶显示电路的输出端与信号驱动输出电路相连接，信号驱动输出电路与控制装置和报警装置相连接。

上述井下机车行车安全监控装置，所述的信号采集电路包括模拟信号采集电路和数字信号采集电路，模拟信号采集电路为结构相同的多路，它们的输入端有电阻和电容组成的滤波电路，滤波电路连接数模转换器的输入端，数模转换器的输出端与中央处理器的输入端的P2.1-P2.4、P3.0-P3.5端口相连接；数字信号采集电路为结构相同的多路，它们的输入端为外部开关量的输入端子接口，它们的输出接口电路由继电器组成，其输出端与中央处理器的输入端的P1.0-P1.6端口相连接。

上述井下机车行车安全监控装置，所述的信号驱动输出电路有多路结构相同的驱动电路组成，每一路驱动电路包括光电耦合器、三级管，继电器和电阻，它们的输入端分别与中央处理器的P0.0、P0.1、P0.2、P0.7、P2.0、P2.1输出端口相连接，它们继电器的输出端口与斩波器的控制档位、制动装置、报警装置相连接。

上述井下机车行车安全监控装置，检测安全传感器还包括无源发射器或反光纸、接收器，无源发射器或反光纸安装在巷道壁上，接收器安在机车上，接收器的输出信号端与信号采集电路相连接。

上述井下机车行车安全监控装置，检测安全传感器还包括红外线检测仪、无线发射和接收装置，红外线检测仪及无线发射装置与尾车信号灯安装在一起，无线接收装置安装在机车上，无线接收装置的输出信号端与信号采集电路相连接。

上述井下机车行车安全监控装置，检测安全传感器还包括电流检测仪和速度检测仪，电流检测仪安装在电机主回路上，速度检测仪安装在主动轮上部，速度检测仪的输出信号端与信号采集电路相连接。

采用这种结构的井下机车行车安全监控装置，中央处理器可以实时接收各种安全检测传感器反馈回的信号，经过内部逻辑运算处理后，输出相应的动作指令去控制斩波器和刹车气动阀完成相应的动作，并同时触发相应声光报警系统来提醒司机注意，从而避免了因司机的操作疏忽等原因而发生的人员伤亡事故，大大降低了井下机车运输人员伤亡事故率，为安全生产提供了有力的保障。

附图说明

图1是本实用新型的电原理方框图；

图2是本实用新型的数字信号采集电路原理图；

图3是本实用新型的模拟信号采集电路原理图；

图4是本实用新型的信号驱动输出电路原理图；

图5是本实用新型的中央处理器及液晶显示电路原理图。

图中标记如下：语音报警a、制动b、刹车c、声光报警d、1挡e、2挡f、60米限速g、20米制动h、扒车制动i、A卡逻辑j、B卡逻辑k、直道限速l、落辙停车m、激光模拟量输入n、电流模拟量输入o、电压模拟量输入p

具体实施方式

图1显示，本实用新型由检测安全传感器、信号接收处理和报警装置组成。

检测安全传感器包括激光传感器、无源发射器或反光纸、红外线检测仪和无线发射接收装置、电流检测仪、速度检测仪。

激光传感器的探测部分安装在机车车顶，接收部分安在机车司机室顶上，可前后自动旋转。激光传感器可以对机车前方障碍物(人员)检测，自动延时X秒后判断障碍物(人)，自动鸣笛，连续声光警示，自动减速运行或自动停车。

无源发射器或反光纸安装在巷道壁上，接收器安在机车上。其作用是对弯道入、出口检测，在机车驶入弯道时自动鸣笛、连续声光警示、自动减速运行；驶出弯道自动鸣笛。

红外线检测仪及无线发射装置与尾车信号灯安装在一起，无线接收装置安装在机车上。用于机车后方人员扒车检测，发现检测目标后，自动延时X秒后判断扒车，自动鸣笛、连续声光警示、自动停车。

电流检测仪安装在电机主回路上，主要检测正常运行时的电流凸变，来判断落辙。自动延时X秒判断，落辙自动停车闭锁，连续声光警示。

速度检测仪安装在主动轮上部，根据据巷道不同路况，预先设定速度自动行驶。超过预先设定速度自动声光警示，连续超速X秒后自动动停车，防止超速事故。

图1还显示，本实用新型的信号接收处理和报警装置由三部分组成，信号采集电路、信号驱动输出电路、中央处理器及液晶显示电路。它们之间的关系是信号采集电路将所采集到的各种传感器信号经过整理成标准信号输入到中央处理器芯片，后经运算后将结果通过信号驱动输出电路输出，来控制外部单元的各种动作命令，并把运算结果显示在液晶屏上，供相关操作人员实时查询机车状态。

图2显示，本实用新型的数字信号采集电路为结构相同的7路，它们的输入端为外部开关量的输入端子接口，它们的输出接口电路由继电器组成，其输出端与中央处理器的输入端的P1.0-P1.6端口相连接。各个输入端口分别输入的信号为：60米限速g、20米制动h、扒车制动i、A卡逻辑j、B卡逻辑k、直道限速l、落辙停车m。无源发射器或反光纸、红外线检测仪在行车运行中检测到各种情况后所发出的都是无源的开关量信号，速度检测仪是霍尔传感器，每转动一周发出42个方波脉冲，直接提供给中央处理器处理。数字量输入电路由数字量接口连接线接到信号板上后，由于数字量是无源的点，中央控制板无法采集到信号，所以必须对其进行处理，将其接在12V电源上，这样可使其带动其辅助电路将开关量的状态送给中央处理电路以便查询。中央处理芯片根据个开关量的状态分别进行查询，根据所遇到各种状态发出不同的行车命令。

图3显示，本实用新型的模拟信号采集电路为结构相同的3路，各个输入端口分别输入的信号为：激光模拟量输入n、电流模拟量输入o、电压模拟量输入p。它们的输入端分别有电阻R27、R28、R29和电容CD10、CD11、CD12组成的滤波电路，滤波电路分别连接数模转换器A1、A2、A3的输入端，数模转换器A1、A2、A3的输出端与中央处理器的输入端的P3.4、P3.5、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P3.0、P3.1、P3.2端口相连接。模拟量电路在提供给中央处理器芯片前一定要将其转换成数字量，传感器采集的模拟量接到滤波电路的公共端，对模拟量进行处理，并得到的较为理想的电压信号，然后输入到模数转换器，模数转换器是一种高精度的串行外围接口的转换器，它能够将模拟量转换成其相应的数字量通过6脚，7脚，8脚几根线路连接到中央处理单元，模数转换器电源为+5V供电。

图4显示，信号驱动输出电路有6路结构相同的驱动电路组成，每一路驱动电路包括光电耦合器、三级管，继电器和电阻，它们的输入端分别与中央处理器的P0.0、P0.1、P0.2、P0.7、P2.0、P2.1输出端口相连接，它们继电器的输出端口与斩波器的控制档位相连接。信号驱动输出电路主要完成对机车的控制功能，控制功能包括斩波器档位控制、机车的制动装置、汽笛、语音提示和声光报警功能。本实用新型本着系统可靠的目标，在信号驱动输出电路中全部使用了光电耦合器4N35，驱动三级管9013，继电器HKE(12V)和电阻组成的驱动输出电路，这样在中央处理芯片根据机车运行情况进行数据处理后，根据控制要求发出机车控制指令，指令从信号驱动输出电路发出控制机车的运行状态，对机车进行加速，机车限速，启车是鸣笛，在进入弯道或有障碍物的区域鸣笛、减速，发出语音报警提示“有人扒车，弯道减速，前方有障碍”等等，并伴有声光报警提示，如有危险情况自动执行刹车系统控制命令，以减少人员和设备的事故。

图5是中央处理器及液晶显示电路，所有的传感器信号经信号采集电路输入到中央处理器进行整理，并根据控制要求发出不同的指令通过信号驱动输出电路来控制机车的运行情况，并把把机车的运行情况全部反应到液晶屏上，使操作人员能够非常清晰的知道机车的运行情况，同时中央信号处理板还预留了RS232CP通信接口，以方便与“信，集，闭”通信使用。

本实用新型实现了如下具体功能：

1.机车进入弯道时自动鸣笛、减速；机车驶出弯道时自动鸣笛，解除减速。

2.行驶机车前方60米发现不明障碍物自动鸣笛、减速、20米发现障碍物时机车自动制动。

3.机车的尾矿车有人趴车自动报警，自动减速停车。

4.运行机车车厢落辙时能自动停车，并实现复轨前自动闭锁，一切恢复正常才能启动。

5.有速度设定功能，实现速度显示，超速报警并自动减速、制动。

6.无司机时，车辆不能行驶并自动制动停车。

本实用新型的一个实施例的部分器件型号为：

无源发射器或反光纸、接收器型号：SP-02-12；

红外线检测仪、无线收发射装置型号：HY-01-12；

激光传感器型号：JG600；

电流检测仪型号：HE-400；

速度检测仪型号：HE-42；

三级管9013；稳压电源LM7812，LM7805；通信芯片RS232CP；光电耦合器4N35；继电器HKE(12V)；二级管1N4148；中央处理芯片AT89C55WD。

Claims (6)

1.一种井下机车行车安全监控装置，其特征在于：它由检测安全传感器、信号接收处理和报警装置组成，检测安全传感器包括激光传感器，激光传感器的探测部分安装在机车车顶，探测信号连接到信号接收处理和报警装置，信号接收处理和报警装置安装在机车内，它由信号采集电路、信号驱动输出电路、中央处理器及液晶显示电路组成，信号采集电路的输入端与检测安全传感器的信号输出端相连接，信号采集电路的输出端与中央处理器及液晶显示电路的输入端相连接，中央处理器及液晶显示电路的输出端与信号驱动输出电路相连接，信号驱动输出电路与控制装置和报警装置相连接。

2.根据权利要求1所述的井下机车行车安全监控装置，其特征在于：所述的信号采集电路包括模拟信号采集电路和数字信号采集电路，模拟信号采集电路为结构相同的多路，它们的输入端有电阻和电容组成的滤波电路，滤波电路连接数模转换器的输入端，数模转换器的输出端与中央处理器的输入端的P2.1-P2.4、P3.0-P3.5端口相连接；数字信号采集电路为结构相同的多路，它们的输入端为外部开关量的输入端子接口，它们的输出接口电路由继电器组成，其输出端与中央处理器的输入端的P1.0-P1.6端口相连接。

3.根据权利要求2所述的井下机车行车安全监控装置，其特征在于：所述的信号驱动输出电路有多路结构相同的驱动电路组成，每一路驱动电路包括光电耦合器、三级管，继电器和电阻，它们的输入端分别与中央处理器的P0.0、P0.1、P0.2、P0.7、P2.0、P2.1输出端口相连接，它们继电器的输出端口与斩波器的控制档位、制动装置、报警装置相连接。

4.根据权利要求3所述的井下机车行车安全监控装置，其特征在于：检测安全传感器还包括无源发射器或反光纸、接收器，无源发射器或反光纸安装在巷道壁上，接收器安在机车上，接收器的输出信号端与信号采集电路相连接。

5.根据权利要求4所述的井下机车行车安全监控装置，其特征在于：检测安全传感器还包括红外线检测仪、无线发射和接收装置，红外线检测仪及无线发射装置与尾车信号灯安装在一起，无线接收装置安装在机车上，无线接收装置的输出信号端与信号采集电路相连接。

6.根据权利要求5所述的井下机车行车安全监控装置，其特征在于：检测安全传感器还包括电流检测仪和速度检测仪，电流检测仪安装在电机主回路上，速度检测仪安装在主动轮上部，速度检测仪的输出信号端与信号采集电路相连接。

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