CN204754976U - 一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，包括电动球阀、第一风机、第二风机、触控传感器和数据监测终端；数据监测终端包括外壳和布设在外壳内的电子线路板，电子线路板上集成有供电电源和微控制器模块，微控制器模块输入端接有隔离驱动保护电路、温湿度传感器和瓦斯传感器，微控制器模块输出端接有继电保护电路和电动球阀驱动电路，隔离驱动保护电路的输入端接有红外热释传感器，外壳上设置有输入按键和指示灯；第一风机与继电保护电路的第一输出端相接，第二风机与继电保护电路的第二输出端相接，电动球阀驱动电路与继电保护电路的第三输出端相接，本实用新型设计新颖，结构简单，集除尘和持续通风换气功能为一体，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置。
背景技术
煤矿井下到处存在着粉尘、噪声、振动、高温和高湿等恶劣环境，一旦有煤矿被开采，煤炭就会被皮带运输机输送出来，煤炭在输送过程中很容易使煤尘飞扬，而煤矿工人在井下来来往往，难免吸入煤尘颗粒对身体造成很大的危害，另外，煤矿井下环境条件还十分复杂，水、火、瓦斯、有害气体等严重威胁着煤矿工人的生命安全，且井下通风条件差，必须借助风机连续通风换气，减少瓦斯浓度，一旦风机出现故障，瓦斯浓度就会迅速升高，瓦斯浓度一旦超标，人为发现的机会很小，且一旦瓦斯浓度超标瓦斯爆炸风险系数会增大；瓦斯和煤尘颗粒作为对人体伤害最大的因素，对人体的生命安全造成不可预估的威胁，现如今，煤矿井下对于煤尘颗粒和通风换气降低瓦斯浓度多采用单一分开控制操作，功能单一，控制效率低，因此，现如今缺少一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，能够自动控制电动球阀开关根据环境参数自动喷雾实时降低井下煤尘颗粒浓度，同时，当瓦斯超标之后，通过继电器保护电路切换，使喷雾装置持续喷雾，通过增大井下湿度，减小瓦斯爆炸风险，并且立即自动切换风机，隔离故障风机，保持井下通风环境，大大的降低了煤矿瓦斯爆炸风险系数，将危险降到最低，保护井下人员的生命财产安全。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其设计新颖合理，结构简单，集除尘和持续通风换气功能为一体，功能完备，控制效率高，实用性强，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：包括电动球阀、用于持续通风换气的第一风机、用于备用通风换气的第二风机、垂直安装在煤矿井下运煤皮带上方用于感应煤矿粉尘的触控传感器和用于监控煤矿井下环境参数的数据监测终端；所述数据监测终端包括外壳和布设在所述外壳内的电子线路板，所述电子线路板上集成有供电电源和微控制器模块，所述微控制器模块输入端接有隔离驱动保护电路、温湿度传感器和瓦斯传感器，所述微控制器模块输出端接有继电保护电路和用于驱动所述电动球阀工作的电动球阀驱动电路，所述隔离驱动保护电路的输入端接有红外热释传感器，所述外壳上设置有输入按键和指示灯；所述触控传感器的输出端与所述隔离驱动保护电路的输入端相接，所述第一风机与所述继电保护电路的第一输出端相接，所述第二风机与所述继电保护电路的第二输出端相接，所述电动球阀驱动电路与所述继电保护电路的第三输出端相接，所述输入按键的输出端与所述微控制器模块的输入端相接，所述指示灯的输入端与所述微控制器模块的输出端相接。
上述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述隔离驱动保护电路包括芯片TLP521-2、连接端口JP1和连接端口JP3，所述芯片TLP521-2的第1管脚经电阻R3与5V电源输出端相接，芯片TLP521-2的第2管脚与三极管Q8的发射极相接，三极管Q8的基极经电阻R7与连接端口JP1的第2管脚相接，连接端口JP1的第1管脚与24V电源输出端相接，连接端口JP1的第3管脚和三极管Q8的集电极均接地；所述芯片TLP521-2的第3管脚经电阻R6与5V电源输出端相接，芯片TLP521-2的第4管脚与三极管Q9的发射极相接，三极管Q9的基极经电阻R2与连接端口JP3的第2管脚相接，连接端口JP3的第1管脚与5V电源输出端相接，连接端口JP3的第3管脚和三极管Q9的集电极均接地；芯片TLP521-2的第8管脚输出分两路，一路与3.3V电源输出端相接，另一路与所述微控制器模块相接；芯片TLP521-2的第6管脚输出分两路，一路与3.3V电源输出端相接，另一路与所述微控制器模块相接；芯片TLP521-2的第7管脚和第5管脚均接地。
上述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述触控传感器包括传感器GCJ0.2，所述传感器GCJ0.2的信号输出端与连接端口JP1的第2管脚相接。
上述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述红外热释传感器包括传感器RE200B，所述传感器RE200B的信号输出端与连接端口JP3的第2管脚相接。
上述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述温湿度传感器包括传感器DHT11。
上述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述瓦斯传感器包括传感器MJC4/2.8J。
上述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述电动球阀驱动电路包括三极管Q4和连接端口JP2，所述三极管Q4的基极通过电阻R12与所述微控制器模块相接，三极管Q4的基极和电阻R12的连接端经并联的电阻R13和电容C5接地，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与连接端口JP2的第2管脚相接，连接端口JP2的第1管脚分两路，一路与12V电源输出端相接，另一路经电阻14与连接端口JP2的第2管脚相接。
上述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述继电保护电路包括三极管Q5、连接端口V1和双刀双掷继电器K1，所述三极管Q5的基极分两路，一路经电阻R19接地，另一路与所述微控制器模块相接；三极管Q5的集电极接地，三极管Q5的发射极分四路，第一路经二极管D2与24V电源输出端相接，第二路经电阻R20与发光二极管D1的阴极相接，第三路经电阻R17与极性电容C8的负极相接，第四路与双刀双掷继电器K1的线圈的一端相接；双刀双掷继电器K1的线圈的另一端、极性电容C8的正极和发光二极管D1的阳极均与24V电源输出端相接，双刀双掷继电器K1的一个动触点1与连接端口V1第2管脚相接，双刀双掷继电器K1的另一个动触点2与连接端口JP2的第2管脚相接，所述继电保护电路的第一输出端为双刀双掷继电器K1的静触点3，所述继电保护电路的第二输出端为双刀双掷继电器K1的静触点4，所述继电保护电路的第三输出端为双刀双掷继电器K1的静触点6，双刀双掷继电器K1的静触点5悬空，双刀双掷继电器K1的静触点6与三极管Q4的发射极相接。
上述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述微控制器模块包括ARM微控制器或DSP微控制器。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型通过设置继电保护电路控制电动球阀和风机，当用于持续通风换气的第一风机工作正常时，触控传感器和红外热释传感器可根据井下实际环境控制电动球阀开关，当第一风机工作而瓦斯传感器依然检测到井下瓦斯浓度超标时，此时继电保护电路切换，使自动喷雾不接受触控传感器和红外热释传感器信号而持续喷雾，通过增大井下湿度，减小瓦斯爆炸风险，并且立即自动切换备用的第二风机，功能完备，使用效果好，电路简单,便于推广使用。
2、本实用新型通过设置输入按键设置井下环境参数阈值，并设置指示灯提醒风机故障，可靠稳定，投入成本低。
3、本实用新型设计新颖合理，响应速度快，拆卸安装方便，实用性强，便于推广使用。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，集除尘和持续通风换气功能为一体，功能完备，控制效率高，实用性强，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型隔离驱动保护电路的电路原理图。
图3为本实用新型电动球阀驱动电路、继电保护电路、第一风机和第二风机的电路连接关系示意图。
附图标记说明:
1—触控传感器；2—红外热释传感器；3—隔离驱动保护电路；
4—温湿度传感器；5—瓦斯传感器；6—输入按键；
7—供电电源；8—微控制器模块；9—电动球阀驱动电路；
10—电动球阀；11—继电保护电路；12—第一风机；
13—第二风机；14—指示灯。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括电动球阀10、用于持续通风换气的第一风机12、用于备用通风换气的第二风机13、垂直安装在煤矿井下运煤皮带上方用于感应煤矿粉尘的触控传感器1和用于监控煤矿井下环境参数的数据监测终端；所述数据监测终端包括外壳和布设在所述外壳内的电子线路板，所述电子线路板上集成有供电电源7和微控制器模块8，所述微控制器模块8输入端接有隔离驱动保护电路3、温湿度传感器4和瓦斯传感器5，所述微控制器模块8输出端接有继电保护电路11和用于驱动所述电动球阀10工作的电动球阀驱动电路9，所述隔离驱动保护电路3的输入端接有红外热释传感器2，所述外壳上设置有输入按键6和指示灯14；所述触控传感器1的输出端与所述隔离驱动保护电路3的输入端相接，所述第一风机12与所述继电保护电路11的第一输出端相接，所述第二风机13与所述继电保护电路11的第二输出端相接，所述电动球阀驱动电路9与所述继电保护电路11的第三输出端相接，所述输入按键6的输出端与所述微控制器模块8的输入端相接，所述指示灯14的输入端与所述微控制器模块8的输出端相接。
如图2所示，本实施例中，所述隔离驱动保护电路3包括芯片TLP521-2、连接端口JP1和连接端口JP3，所述芯片TLP521-2的第1管脚经电阻R3与5V电源输出端相接，芯片TLP521-2的第2管脚与三极管Q8的发射极相接，三极管Q8的基极经电阻R7与连接端口JP1的第2管脚相接，连接端口JP1的第1管脚与24V电源输出端相接，连接端口JP1的第3管脚和三极管Q8的集电极均接地；所述芯片TLP521-2的第3管脚经电阻R6与5V电源输出端相接，芯片TLP521-2的第4管脚与三极管Q9的发射极相接，三极管Q9的基极经电阻R2与连接端口JP3的第2管脚相接，连接端口JP3的第1管脚与5V电源输出端相接，连接端口JP3的第3管脚和三极管Q9的集电极均接地；芯片TLP521-2的第8管脚输出分两路，一路与3.3V电源输出端相接，另一路与所述微控制器模块8相接；芯片TLP521-2的第6管脚输出分两路，一路与3.3V电源输出端相接，另一路与所述微控制器模块8相接；芯片TLP521-2的第7管脚和第5管脚均接地。
本实施例中，所述触控传感器1包括传感器GCJ0.2，所述传感器GCJ0.2的信号输出端与连接端口JP1的第2管脚相接。
本实施例中，所述红外热释传感器2包括传感器RE200B，所述传感器RE200B的信号输出端与连接端口JP3的第2管脚相接。
实际使用中，触控传感器1垂直安装在煤矿井下运煤皮带上方，信号通过连接端口JP1送入到数据监测终端，当运煤皮带有煤炭输出时，煤炭会触碰触控传感器1使触控传感器1倾斜，信号通过三极管Q8驱动并通过隔离电路输入到微控制器模块8中，使电动球阀10喷雾除尘；数据监测终端上的红外热释传感器2直接感应周围环境是否有人，当红外热释传感器2检测到有人通过时，信号通过三极管Q9驱动并通过隔离电路输入到微控制器模块8中，使电动球阀10喷雾停止，当人通过后，电动球阀10恢复喷雾除尘。
本实施例中，所述温湿度传感器4包括传感器DHT11。
本实施例中，所述瓦斯传感器5包括传感器MJC4/2.8J。
如图3所示，本实施例中，所述电动球阀驱动电路9包括三极管Q4和连接端口JP2，所述三极管Q4的基极通过电阻R12与所述微控制器模块8相接，三极管Q4的基极和电阻R12的连接端经并联的电阻R13和电容C5接地，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与连接端口JP2的第2管脚相接，连接端口JP2的第1管脚分两路，一路与12V电源输出端相接，另一路经电阻14与连接端口JP2的第2管脚相接。
如图3所示，本实施例中，所述继电保护电路11包括三极管Q5、连接端口V1和双刀双掷继电器K1，所述三极管Q5的基极分两路，一路经电阻R19接地，另一路与所述微控制器模块8相接；三极管Q5的集电极接地，三极管Q5的发射极分四路，第一路经二极管D2与24V电源输出端相接，第二路经电阻R20与发光二极管D1的阴极相接，第三路经电阻R17与极性电容C8的负极相接，第四路与双刀双掷继电器K1的线圈的一端相接；双刀双掷继电器K1的线圈的另一端、极性电容C8的正极和发光二极管D1的阳极均与24V电源输出端相接，双刀双掷继电器K1的一个动触点1与连接端口V1第2管脚相接，双刀双掷继电器K1的另一个动触点2与连接端口JP2的第2管脚相接，所述继电保护电路11的第一输出端为双刀双掷继电器K1的静触点3，所述继电保护电路11的第二输出端为双刀双掷继电器K1的静触点4，所述继电保护电路11的第三输出端为双刀双掷继电器K1的静触点6，双刀双掷继电器K1的静触点5悬空，双刀双掷继电器K1的静触点6与三极管Q4的发射极相接。
实际使用中，市电220V电源连接在连接端口V1上，第一风机12连接在市电与继电保护电路11的第一输出端之间，第二风机13连接在市电与继电保护电路11的第二输出端之间，当瓦斯传感器5检测到环境瓦斯浓度没有超过提前设置的浓度阈值时，市电为第一风机12供电，维持井下环境通风顺畅，当瓦斯传感器5检测到环境瓦斯浓度超过提前设置的浓度阈值时，此时第一风机12故障，继电器K1跳闸，开关切换至市电为第二风机13供电回路中，确保在一个风机故障的情况下，有备用风机使用，给维修维护争取时间，保障井下环境安全。
本实施例中，所述微控制器模块8包括ARM微控制器或DSP微控制器。
本实用新型使用时，通过输入按键6提前设置各个传感器采集环境参数阈值，瓦斯传感器5检测的数据没有超阈值，使用触控传感器1采集运煤皮带上是否有煤炭输出，触控传感器1倾斜，隔离驱动保护电路3通，信号送入到微控制器模块8，电动球阀驱动电路9通过给三极管Q4基极一个高电平，三极管Q4导通驱动电动球阀10开通喷雾洒水除尘，此时继电保护电路11连接市电为第一风机12供电，持续通风换气；当红外热释传感器2检测到有人时，隔离驱动保护电路3通，信号送入到微控制器模块8，电动球阀驱动电路9通过给三极管Q4基极一个低电平，三极管Q4截止电动球阀10不通，停止喷雾洒水，此时第一风机12还是持续通风换气，若人远离，电动球阀10恢复喷雾洒水除尘；当瓦斯传感器5检测的数据超出设定阈值时，继电保护电路11切换至市电为第二风机13供电回路中，此时，电动球阀10连接的信号端接地，12V电源直接给电动球阀供电，电动球阀10持续喷雾，通过增大井下湿度，减小瓦斯爆炸风险，温湿度传感器4对环境高温、高湿实时检测，指示灯14频闪提醒维护人员，使用效果好。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：包括电动球阀(10)、用于持续通风换气的第一风机(12)、用于备用通风换气的第二风机(13)、垂直安装在煤矿井下运煤皮带上方用于感应煤矿粉尘的触控传感器(1)和用于监控煤矿井下环境参数的数据监测终端；所述数据监测终端包括外壳和布设在所述外壳内的电子线路板，所述电子线路板上集成有供电电源(7)和微控制器模块(8)，所述微控制器模块(8)输入端接有隔离驱动保护电路(3)、温湿度传感器(4)和瓦斯传感器(5)，所述微控制器模块(8)输出端接有继电保护电路(11)和用于驱动所述电动球阀(10)工作的电动球阀驱动电路(9)，所述隔离驱动保护电路(3)的输入端接有红外热释传感器(2)，所述外壳上设置有输入按键(6)和指示灯(14)；所述触控传感器(1)的输出端与所述隔离驱动保护电路(3)的输入端相接，所述第一风机(12)与所述继电保护电路(11)的第一输出端相接，所述第二风机(13)与所述继电保护电路(11)的第二输出端相接，所述电动球阀驱动电路(9)与所述继电保护电路(11)的第三输出端相接，所述输入按键(6)的输出端与所述微控制器模块(8)的输入端相接，所述指示灯(14)的输入端与所述微控制器模块(8)的输出端相接。
2.按照权利要求1所述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述隔离驱动保护电路(3)包括芯片TLP521-2、连接端口JP1和连接端口JP3，所述芯片TLP521-2的第1管脚经电阻R3与5V电源输出端相接，芯片TLP521-2的第2管脚与三极管Q8的发射极相接，三极管Q8的基极经电阻R7与连接端口JP1的第2管脚相接，连接端口JP1的第1管脚与24V电源输出端相接，连接端口JP1的第3管脚和三极管Q8的集电极均接地；所述芯片TLP521-2的第3管脚经电阻R6与5V电源输出端相接，芯片TLP521-2的第4管脚与三极管Q9的发射极相接，三极管Q9的基极经电阻R2与连接端口JP3的第2管脚相接，连接端口JP3的第1管脚与5V电源输出端相接，连接端口JP3的第3管脚和三极管Q9的集电极均接地；芯片TLP521-2的第8管脚输出分两路，一路与3.3V电源输出端相接，另一路与所述微控制器模块(8)相接；芯片TLP521-2的第6管脚输出分两路，一路与3.3V电源输出端相接，另一路与所述微控制器模块(8)相接；芯片TLP521-2的第7管脚和第5管脚均接地。
3.按照权利要求2所述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述触控传感器(1)包括传感器GCJ0.2，所述传感器GCJ0.2的信号输出端与连接端口JP1的第2管脚相接。
4.按照权利要求2所述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述红外热释传感器(2)包括传感器RE200B，所述传感器RE200B的信号输出端与连接端口JP3的第2管脚相接。
5.按照权利要求1所述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述温湿度传感器(4)包括传感器DHT11。
6.按照权利要求1所述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述瓦斯传感器(5)包括传感器MJC4/2.8J。
7.按照权利要求1所述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述电动球阀驱动电路(9)包括三极管Q4和连接端口JP2，所述三极管Q4的基极通过电阻R12与所述微控制器模块(8)相接，三极管Q4的基极和电阻R12的连接端经并联的电阻R13和电容C5接地，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与连接端口JP2的第2管脚相接，连接端口JP2的第1管脚分两路，一路与12V电源输出端相接，另一路经电阻14与连接端口JP2的第2管脚相接。
8.按照权利要求7所述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述继电保护电路(11)包括三极管Q5、连接端口V1和双刀双掷继电器K1，所述三极管Q5的基极分两路，一路经电阻R19接地，另一路与所述微控制器模块(8)相接；三极管Q5的集电极接地，三极管Q5的发射极分四路，第一路经二极管D2与24V电源输出端相接，第二路经电阻R20与发光二极管D1的阴极相接，第三路经电阻R17与极性电容C8的负极相接，第四路与双刀双掷继电器K1的线圈的一端相接；双刀双掷继电器K1的线圈的另一端、极性电容C8的正极和发光二极管D1的阳极均与24V电源输出端相接，双刀双掷继电器K1的一个动触点1与连接端口V1第2管脚相接，双刀双掷继电器K1的另一个动触点2与连接端口JP2的第2管脚相接，所述继电保护电路(11)的第一输出端为双刀双掷继电器K1的静触点3，所述继电保护电路(11)的第二输出端为双刀双掷继电器K1的静触点4，所述继电保护电路(11)的第三输出端为双刀双掷继电器K1的静触点6，双刀双掷继电器K1的静触点5悬空，双刀双掷继电器K1的静触点6与三极管Q4的发射极相接。
9.按照权利要求1所述的一种煤矿井下自动喷雾及通风切换装置，其特征在于：所述微控制器模块(8)包括ARM微控制器或DSP微控制器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151111 Termination date: 20160731 |