RU98051U1 - Устройство оповещения и сигнализации для работы в условиях подземной выработки угля - Google Patents

Abstract

Устройство оповещения и сигнализации для работы в условиях подземной выработки угля, содержащее корпус, центральный контроллер, узел громкоговорящей связи, узел предупредительной сигнализации, барьер искробезопасности аналоговой связи, громкоговоритель, микрофон, отличающееся тем, что в него дополнительно введены первый и второй барьеры искробезопасности для сигналов интерфейса RS-485, барьер искробезопасности для входных сигналов, аккумулятор, барьер искробезопасности для источника питания, зарядное устройство, причем первый и второй вход-выход центрального контроллера через первый и второй барьеры искробезопасности для сигналов интерфейса RS-485 соответственно и первый кабельный ввод подключены к интерфейсу канала RS-485; третий вход-выход центрального контроллера связан с узлом предупредительной сигнализации, выход которого подключен к сирене, а первый вход - к первому выходу узла громкоговорящей связи, соединенному через барьер искробезопасности аналоговой связи и первый кабельный ввод с аналоговым каналом связи; второй выход узла громкоговорящей связи соединен с громкоговорителем, а вход - с микрофоном; выход барьера искробезопасности для источника питания через зарядное устройство и аккумулятор связан со вторым входом узла предупредительной сигнализации, а вход барьера искробезопасности для источника питания через второй кабельный ввод подключен к внешнему источнику питания; вход центрального контроллера через барьер искробезопасности для входных сигналов от датчиков и третий кабельный ввод связан с датчиками горно-шахтного оборудования.

Description

Данная полезная модель относится к устройствам, предназначенным для работы в угольной шахте, опасной по газу (метану) и угольной пыли и, в частности, обеспечивающим громкоговорящую связь, сигнализацию, а также сбор данных от датчиков горно-шахтного оборудования и обмен информацией с автоматизированным оборудованием, установленным в шахте и на ее поверхности.

Одним из устройств, известных в данной области, является Устройство звуковой и световой сигнализации ТХ6831 (http://www.promtex.ru/files/1040206466860 2.pdf), изготовитель - фирма TROLEX (Великобритания), поставщик - ЗАО «Промтех», г.Москва.

Устройство звуковой и световой сигнализации ТХ6831 предназначено для формирования звуковой и световой (проблесковой) сигнализации. Инициирование сигнализации производится от внешнего дискретного сигнала или по уровню аналогового сигнала (например, от датчика), при этом уставка может регулироваться. Устройство имеет прочный пластмассовый корпус для применения в тяжелых условиях, искробезопасные цепи, диапазон рабочих температур от -10°С до 40°С; устройство сертифицировано для применения в угольных шахтах. Недостатком устройства являются отсутствие режима громкоговорящей связи и возможности взаимодействия со сторонним автоматизированным оборудованием в шахте и на поверхности.

Известна также Искробезопасная громкоговорящая система связи и сигнализации UGO-86/1 (в дальнейшем, система UGO-86/1), поставляемая ОАО «ИнГорТех», г.Екатеринбург и ЗАО ТПА «Промприбор Сервис», г.Белгород. Информация о системе приведена в Интернете на сайтах:

http://www.ingortech.ru/index.php?option=comַcontent&task=view&id=96&Itemid=31 и

http://www.pp-srv.ru/article/print-1194.html).

Система UGO-86/1 обеспечивает следующие функции:

- осуществление симплексной громкоговорящей связи, а также общение условными сигналами вдоль дорог доставки,

- осуществление предупредительной сигнализации,

- взаимодействие с системой автоматизации конвейеров,

- контроль цепей подключения внешних устройств на короткое замыкание или обрыв.

Система UGO-86/1 состоит из Центрального сигнализатора SKO-86/1 (1 устройство в системе). Абонентского сигнализатора (максимум 99 устройств в системе) и Искробезопасного источника питания ZSI-94/1 (максимум 10 устройств в системе).

Входящие в систему центральный сигнализатор и абонентский сигнализатор имеют в своем составе корпус, центральный контроллер, узел предупредительной сигнализации, узел громкоговорящей связи, громкоговоритель, микрофон, барьер искробезопасности аналоговой связи.

Известная система UGO-86/1 является наиболее близким по техническому решению к заявляемой полезной модели и выбрана авторами в качестве прототипа.

Данное известное решение для громкоговорящей связи и сигнализации имеет достаточно хорошие технические характеристики и широко применяется в подземных выработках шахт, однако оно не полнофункционально - обеспечивает лишь громкоговорящую связь и сигнализацию, не имея возможности контролировать шахтные датчики и передавать получаемую от них информацию другим устройствам по линии связи.

Предлагаемая авторами полезная модель Устройство оповещения и сигнализации для работы в условиях подземной выработки угля (далее устройство) позволяет решить следующие задачи: создать новое взрывозащищенное устройство, позволяющее осуществлять в подземных выработках угольных шахт громкоговорящую связь и сигнализацию, а также принимать дискретные сигналы от датчиков в шахте, хранить их в своей памяти и передавать полученную информацию далее в центральный диспетчерский пункт с помощью интерфейса RS-485, сократив при этом номенклатуру дополнительных устройств сбора данных и облегчив программирование, монтаж и наладку.

При осуществлении предлагаемого устройства может быть получен следующий технический результат: повышение надежности громкоговорящей связи и предупредительной сигнализации, контроль технологического оборудования и передачи данных, сокращение времени диагностирования и увеличение срока межремонтной эксплуатации.

Указанный технический результат достигается за счет того, что все необходимые функции реализованы заявляемым устройством с расширением области применения и обеспечением возможности связи с подобными устройствами и диспетчерской службой шахты.

Сущность полезной модели поясняет фиг.1, где представлена структурная схема заявляемого устройства.

Согласно фиг.1, заявляемое устройство конструктивно выполнено в виде отдельного блока, размещаемого в корпусе 1. Внутри корпуса 1 размещается центральный контроллер 2. Первый и второй вход-выход центрального контроллера 2 соответственно через первый барьер искробезопасности для сигналов интерфейса RS-485 3 и второй барьер искробезопасности для сигналов интерфейса RS-485 4 и кабельный ввод КВ1 подключены к устройствам, осуществляющим взаимодействие по интерфейсу RS-485. Третий вход-выход центрального контроллера 2 связан с узлом предупредительной сигнализации 5, выход которого подключен к сирене 6. Первый вход узла предупредительной сигнализации 5 подключен к выходу узла громкоговорящей связи 7, соединенному через барьер искробезопасности аналоговой связи 8 и кабельный ввод КВ1 с аналоговым каналом связи. Второй выход узла громкоговорящей связи 7 подключен к громкоговорителю 9, а вход соединен с микрофоном 10. Внешний источник питания через кабельный ввод КВ2, барьер искробезопасности для источника питания 11 и зарядное устройство 12 подключен к аккумулятору 13, выход которого соединен со вторым входом узла предупредительной сигнализации 5. Вход центрального контроллера 2 через барьер искробезопасности для входных сигналов от датчиков 14 и кабельный ввод KB 3 подключен к датчикам горно-шахтного оборудования.

Общие с прототипом признаки заявляемого устройства: наличие корпуса 1, центрального контроллера 2, узла предупредительной сигнализации 5, узла громкоговорящей связи 7, громкоговорителя 9, микрофона 10, барьера искробезопасности аналоговой связи 8.

Отличительными от прототипа признаками являются дополнительно введенные барьеры искробезопасности для сигналов интерфейса RS-485 3 и 4, барьер искробезопасности для входных сигналов от датчиков 14, аккумулятор 13, барьер искробезопасности для источника питания 11, зарядное устройство 12, причем первый и второй вход-выход центрального контроллера 2 подключены к барьеру искробезопасности для сигналов интерфейса RS-485 3 и к барьеру искробезопасности для сигналов интерфейса RS-485 4 соответственно и через первый кабельный ввод подключены к интерфейсу канала RS-485; третий вход-выход центрального контроллера 2 связан с узлом предупредительной сигнализации 5, выход которого подключен к сирене 6, а первый вход к первому выходу узла громкоговорящей связи 7, соединенному через барьер искробезопасности аналоговой связи 8 и первый кабельный ввод с аналоговым каналом связи; второй выход узла громкоговорящей связи 7 соединен с громкоговорителем 9, а вход - с микрофоном 10; выход барьера искробезопасности для источника питания 11 через зарядное устройство 12 и аккумулятор 13 связан со вторым входом узла предупредительной сигнализации 5, а вход барьера искробезопасности для источника питания 11 через второй кабельный ввод подключен к внешнему источнику питания; вход центрального контроллера 2 через барьер искробезопасности для входных сигналов от датчиков 14 и третий кабельный ввод связан с датчиками горно-шахтного оборудования.

Информация по линии связи интерфейса RS-485 через кабельный ввод КВ1, барьеры искробезопасности для сигналов интерфейса RS-485 3 и 4 поступает на первый и второй вход-выход центрального контроллера 2. Через кабельный ввод КВ3 и барьер искробезопасности для входных сигналов 14 сигналы от датчиков горно-шахтного оборудования поступают на вход центрального контроллера 2. На второй вход узла предупредительной сигнализации 5 подается питание от аккумулятора 13, зарядка которого осуществляется от внешнего искробезопасного источника питания через кабельный ввод KB2, барьер искробезопасности для источника питания 11, зарядное устройство 12.

В динамике заявляемое устройство осуществляет все необходимые функции в соответствии с алгоритмом его работы, который записан во Flash память центрального контроллера 2. Включение предупредительной сигнализации осуществляется как по команде от центрального контроллера 2, получившего ее через интерфейс RS-485, так и от датчика горно-шахтного оборудования. Центральный контроллер 2 хранит полученные дискретные сигналы, анализирует их на предмет получения аварийного сигнала, включает, если необходимо, предупредительную сигнализацию и через интерфейс RS-485 передает информацию в диспетчерский пункт. В устройстве предусматривается подключение до семи дискретных датчиков типа «сухой контакт». Питание цепей датчиков обеспечивается от гальванически развязанного DC/DC преобразователя, который запитан по цепи+5 В.

Центральный контроллер выполняет следующие функции:

- прием данных, соответствующих состоянию входных дискретных сигналов;

- взаимодействие с контроллером верхнего уровня по последовательному интерфейсу RS-485;

- ретрансляция данных между устройствами с интерфейсом RS-485;

- реализация технологического алгоритма при работе в автономном режиме;

- управление предупредительной сигнализацией.

Пример конкретной реализации устройства.

Основные технические характеристики устройства приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Параметр	Технические характеристики
1	2
Режим работы громкоговорящей связи	симплекс
Диапазон рабочих частот, Гц	Не уже 300-3500
Уровень разговорного сигнала, Дб	0 - минус 8,7
Максимальное звуковое давление сирены, Дб	Не менее 100
Интерфейс RS-485	скорость обмена 1200, 2400, 4800, 9600 бит/с
Количество входных дискретных сигналов	7
Напряжение питания УОС, В	9-12
Максимальный потребляемый ток, А	0,3
Рабочая температура	от минус 20°С до 40°С
Рабочая влажность	до 98% с конденсацией влаги
Степень защиты корпуса от пыли и влаги	IP 54
Вес, не более, кг	8
Габаритные размеры УОС, не более, мм	290 (ширина) × 350 (длина) ×195 (глубина).

Основным элементом устройства является центральный контроллер 2. В его функции входят прием и передача информации по интерфейсу RS-485 5, формирование команды на включение предупредительной сигнализации, прием, хранение и передача дискретных сигналов, а также реализация алгоритмов отслеживания линий передачи данных на целостность.

Выполнено устройство на серийно выпускаемых элементах, в частности, в качестве центрального контроллера 2 использован микропроцессор фирмы TEXAS Instruments. Кроме того, в устройстве применяются клеммные соединители фирмы WAGO и герметичные кабельные вводы фирмы RST.

Claims (1)

1. Устройство оповещения и сигнализации для работы в условиях подземной выработки угля, содержащее корпус, центральный контроллер, узел громкоговорящей связи, узел предупредительной сигнализации, барьер искробезопасности аналоговой связи, громкоговоритель, микрофон, отличающееся тем, что в него дополнительно введены первый и второй барьеры искробезопасности для сигналов интерфейса RS-485, барьер искробезопасности для входных сигналов, аккумулятор, барьер искробезопасности для источника питания, зарядное устройство, причем первый и второй вход-выход центрального контроллера через первый и второй барьеры искробезопасности для сигналов интерфейса RS-485 соответственно и первый кабельный ввод подключены к интерфейсу канала RS-485; третий вход-выход центрального контроллера связан с узлом предупредительной сигнализации, выход которого подключен к сирене, а первый вход - к первому выходу узла громкоговорящей связи, соединенному через барьер искробезопасности аналоговой связи и первый кабельный ввод с аналоговым каналом связи; второй выход узла громкоговорящей связи соединен с громкоговорителем, а вход - с микрофоном; выход барьера искробезопасности для источника питания через зарядное устройство и аккумулятор связан со вторым входом узла предупредительной сигнализации, а вход барьера искробезопасности для источника питания через второй кабельный ввод подключен к внешнему источнику питания; вход центрального контроллера через барьер искробезопасности для входных сигналов от датчиков и третий кабельный ввод связан с датчиками горно-шахтного оборудования.