煤礦採掘工作區域人機閉鎖保護系統的製作方法

2023-05-29 20:18:31 2

專利名稱：煤礦採掘工作區域人機閉鎖保護系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及煤礦用安全保護系統，尤其涉及'iir採掘工作區域人機閉鎖保護系統。
背景技術：
近年來，隨著煤礦大型機械設備的不斷投入，煤礦生產的機械化程度越來越高，
煤礦機械設備傷人事故也不斷發生。究其原因，主要有如下幾個方面:①安全設施不 齊全，預防性探測、檢査系統不完善；②設備的安全設計有缺陷；③職工自主保安 意識不強，工作人員安全觀念淡薄，如新工人、經驗不足人員和精力不集中人員等; ④生產現場安全隱患排查不徹底；⑤安全管理不到位；鵬章指揮、違章作業、違 規操作；⑦勞動組織不合理；⑧安全教育培訓力度不夠等等。除此之外，井下惡劣 的工作環境、高度緊張的工作和人員的疏忽，也是造成機械設備傷人事故的重要原
因。通艦國內外j:ir機械設刷勞人事故的調查分析可知，隨著煤礦機械化程度的
不斷提高，其發生的次數呈逐年上升之勢。採煤工作面的轉載機工作區域和綜掘工 作面的掘進迎頭，由於重型設備的運轉，很容易對^A相應區域的人員造成傷害， 國內外有的礦井也的確發生過這種傷亡事故。因此，上述兩區域為"危險區域"， 在設備運轉期間，應嚴格禁止人員進入，以防止機械傷害事故的發生。為防止工作
人員誤入採煤工作面轉載mii行區域，以往採取的措施是設置拉線式急停開關，緊 急情況下拉開關斷電；掘進迎頭則採用在掘進機兩側設置防護柵欄門和在炮頭上加
設防護罩的措施，防止掘進禾;iM行期間有人^A並對Ait成傷害。這些措施不但安 全防護效果不夠，而且給採、掘工作面的生產帶來諸多不便。

發明內容
本發明的目的在於，克服現有技術的不^t處，提供一種iir採掘工作區域人 機閉鎖保護系統，也是為了避免採煤工作面轉載機和掘進迎頭的掘進機給工作人員 造成傷害，保證採掘工作面安全、正常生產，應該採用更為科學有效的方法手段， 創造本質安全的採掘工作面生產條件。
本發明所述的煤礦採掘工作區域人機閉鎖保護系統，以熱釋電傳感器的探測原 理為基礎，通過合理安裝、設置紅外線傳自及全套裝置，可自動監測採煤面轉載機和掘進面掘進tLM轉危險區域，M人員進入，則發出聲音報警信號，同時輸出 閉鎖控制信號，立即切斷電源，停止轉載機或掘進機的運轉，或者禁止它們啟動。
這樣就能更好地保iK掘工作區域工作人員的安全，有效防ih^煤工作面轉載機運 轉區域和綜掘面掘進^it轉區域的人身傷害事故的發生。
紅外探測可分為被動紅外探測和主動紅外探測。主動紅外探測是指用於探測的 紅外信號是由探測器件發出的探湖仿式。由於探測器本身發出紅外探觀幅號，因此 容易受外界信號的幹擾，如大氣狀況、溫度、溼度、周圍的建築物、探測距離和電 子幹擾信號等，對探測的靈敏度和準輸性造成影響。主動紅外探觀依比較早的工業 測控系統和軍事設備上應用廣泛，但因存在易受幹擾的缺點，應用領域逐漸減少。
被動紅外探測是指利用被探湖U物體本身發出的紅外信號實現探測目標的方式。 被動紅外探測技術已經得到廣泛應用，尤其是在民用、辦公、{呆密、軍事和文物的 保護等場所應用更為突出，而且技術己基本成熟。被動紅外探測有其獨特的優勢， 本身不發任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價格低廉。
在自然界，任何高於絕對溫度(-273")的物體都將產生紅外光譜。不同溫度的 物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關的， 被動紅外探測正是利用這一原理實現的。
熱釋電傳感器是一種新型被動紅外探測元件，由其製成的紅外探頭可用於紅外 自動門窗控制系統和樓宇紅外探測報，系統，比較典型的有DSx系列(DS794E， DS938Z， DS940T等)，這些系統都是由紅外探頭、專用的紅外信號處理晶片 (如:CS9803 BIS0001)、聲光報警電路和電機驅動電路等組成。系統的電路比較簡單， 僅能實現簡單的報警控審'助能，對於要微行人員定位的場合，此類系統是不能實 現的。
' 熱釋電傳感器內有2個關鍵性的元件， 一個是熱釋電紅外感應單元，它能將波 長為8 12之間的紅外信號變化轉變為電信號，並能抑制自然界中的白光信號。因 此，在被動紅外探測器的警戒區內，當無人體移動時，熱釋電紅外感應單元感應到 的只是背景溫度；當人體進人警戒區，熱釋電紅外感應單元感應到的是人術顯度與 背景溫度的差異信號。
另外一個就是菲涅爾透鏡，由若干個菲涅爾透鏡環組成。菲涅爾透鏡的作用有: (1)聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射在熱釋電傳感器上；(2)通過區域性遮 斷技術將警戒區內分為若干個明區和暗區，使進入警戒區的移動物體能以St變化 的形式在熱釋電傳感器上產生變化的電紅外信號，這樣，熱釋電傳感器就能產生變化的電信號。
熱釋電傳感器的紅外感應單元主要是由一種高熱電係數的材料，如鋯鈦酸鉛系
陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等製成尺寸為2Xlmm的探測元件。在每個探測器內 裝入一個或兩個探測元件，並將兩個探測元件以反極性串聯，以抑制由於自身溫度 升高而產生的幹擾。由探測元件將探測並接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信 號，經裝在探頭內的場效應管放大後向外輸出。為了提高，則器的探測靈敏度以增 大探測距離， 一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料製成， 將其的上、下兩部分各分成若干等份，製成一種具有特殊光學系統的透鏡，它和放 大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10 20米範圍內人 的行動。
菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產生一個交替變化的"盲 區"和"高靈敏區"，以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時，人體 發出的紅外線就不斷地交替從"盲區"進入"高靈敏區"，這樣就使接收到的紅外 信號以忽強忽弱的脈衝形式輸入，從而強化其能量幅度。
由有關電磁輻射理論可知， 一般物體對輻射能量總是有吸收、有反射，其吸收 係數都在0 1之間。而糹頓黑體是指對輻射能量全部吸收沒有反射，吸收係數為1 的物體。自然界並不存在鄉樹黑體，絕對黑體是一個理想化的參考模型。但是絕對 黑體輻射能量的大小與物體絕贈顯度有關，其關係遵循普朗克定律，關係式為
『A =2*2[;iVc"r-
式中h為plank常數(6.626x 10-34 Js); c為光速(2.9979x 108 m/s); T為絕對 黑體的溫度(K);義為波長；K為Bolzman常數(1.381 x 10-23J/K)。
熱釋電傳感器是一種被動紅外探測元件，是利用目標物體所發出的紅外輻射信 號實現被動探測的。而目標物體的輻射能量的大小也與物體糹M溫度有關，其關係 也遵循普朗克定律，只是在計算目標物體的輻射能量的大小時，要由絕對黑體輻射
能量^再乘以一個0 1之間的吸收係數。
因此，由普朗克定律的關係式可知，目標劍糊射能量的大小與物體的鄉樹溫
度有關。
(1) 目標物體的輻射能量隨溫度的升髙而增大。
(2) 隨溫度的升高，物體輻射能量的峰值向短波方向移動。
(3) 相同溫度下，不同的目標物體的輻射能量不同。 . 人體輻射的紅外線中心波長為9 10^",而在0.2 20，範圍內，探測元件的波長靈敏度幾乎穩定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個 濾光片可通過光的波長範圍為7 10拜，正好適合於人體紅外輻射的探測，而對 其它波長的紅外線，貝U由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人鵬
射的紅外線傳感器。
一旦人侵入探測區域內，人體的紅外輻射通過部分鏡面聚焦，並被熱釋電元接 收，經信號處理而報警或做其他控制操作。
為避免在^it變化時器件特性會發生漂移，從而造成誤報警， 一般選用雙靈敏
元熱釋電傳感器，2個靈敏元的極性相反，輸出相反，外部噪聲產生信號相互抵消， 減少了噪聲的影響。
同時，雙靈敏元熱釋電傳感器的濾光片可讓人體發出的中心波長為9 10，紅 外線通過，將其它光線濾除(在正常體溫37'C時，人體的輻射紅外線的波長為 9.36聲)，因此能夠專用於人體探測。
本發明將KHC1-BH被動紅外傳,探頭安裝在轉載機和掘進機上，當有人進 入探頭的有效檢測範圍中時，人體的熱量產生的紅外線經過菲涅爾透鏡的會聚，激 發紅外線接收器產生一種微弱的低頻信號，該信號經探頭內部線路二級放大，再由 整形電路的處理，限幅後的信號輸入主控制器，從而產生控制操作~~K警或斷電。
本發明所述iW採掘工作區域人機閉鎖i^系統，所提出的方法體系和研帝啲 人機閉鎖保護裝置是科學、合理、可行的，實施過程中效果良好，為採掘工作面的 安全工作提供了先進的手段和裝備，取得了顯著的社會效益和經濟效益，提高了煤 礦企業的安全生產水平。


附圖1是本發明所述,採掘工作區m機閉鎖保護系統的總體結構圖；附圖 2是主控制器電器原理圖；附圖3是信號放大與調理電路圖。1~^工外線會聚信號2 —紅外線接收器3—放大4-整形限幅5^f言號輸出6~~主控制器7—控制 操作8—報警9一斷電10—探頭信號ll一放大12—比較13—放大14 一狀態轉換15—固體繼電器16—電磁閥17—靈敏度調整18—延時調整 19—計算機輸出接口 20~電源21^探頭信號22—放大23—比較24—放 大25—狀態轉換26—固體繼電器27—電磁閥28—靈敏度調整29~延時 調整30~計算機輸出接口 31—熱釋電傳感器
具體實施例方式
現參照附圖l、附圖2和附圖3，結合實施例，對本發明所述煤礦採掘工作區域人機閉鎖保護系統詳細說明如下參照附圖l，由紅外線會聚信號l開始，傳遞 至紅外線接收器2，經放大3和整形限幅4處理，經信號輸出5將信號輸送至主控
制器6，經控制操作7傳送至服警8和斷電9做出執行。參照附圖2，探頭信號IO 獲取的信號，經放大ll處理，同時傳送到比較12和靈敏度調整17進行處理。經 放大11後的信息進行比較12的處理，將有用信息再經放大13處理，經狀態轉換 14，傳送至固體繼電器15。放大13同時出送到延時調整18，狀態轉換14同時傳 送到計算機輸出接口 19。固體繼電器15後接電磁閥16和電源20，電磁閥16也同 時與電源20導通。電源20後接固體繼電器26，同時聯接電磁閥27。電磁閥27亦 與故土繼電器26接通，固體繼電器26又與狀態轉換25導通。狀態轉換25又同時 與放大24和計算機輸出接口 30聯接。放大24又同時與比較23和延時調整29聯 接，比較後接放大22。放大22又同時聯接探頭信號21和靈敏度調整28。參照附 圖3，在本發明所使用的信號放大與調理電路圖中，安裝有熱釋電傳感器31。本發 明以熱釋電傳感器31的探測原理為基礎，通過合理安裝、設置紅外線傳感器及全 套裝置，可自動監測採煤面轉載機和掘進面掘進機運轉危險區域，若有人員進入， 則發出聲音報警信號，同時輸出閉鎖控制信號，立即切斷電源，停止轉載機或掘進 機的運轉，或者禁止它們啟動，以此就能更好地保i跌掘工作區域工作人員的安全， 有效防止採煤工作面轉載機運轉區域和綜掘面掘進機運轉區域的人身傷害事故的 發生。
紅外探觀何分為被動紅外探測和主動紅外探測。主動紅外探測是指用於探測的 紅外信號是由探測器件發出的探觀仿式。由於探測器本身發出紅外探測信號，因此 容易受外界信號的千擾，如大氣狀況、溫度、溼度、周圍的建築物、探測距離和電 子幹擾信號等，對探觀啲靈敏度和準確性造成影響。主動紅夕卜探測在比較早的工業 測控系統和軍事設備上應用廣泛，但因存在易受幹擾的缺點，應用領域逐漸減少。
被動紅夕卜探領提J詩鵬被探測物體本身發出的紅外信號實現探測目標的方式。 被動紅外探測技術已經得到廣泛應用，尤其是在民用、辦公、保密、軍事和文物的 保護等場所應用更為突出，而且技術已基本成熟。被動紅外探測有其獨特的優勢， 本身不發任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價格低廉。
在自然界，任何高於絕Xt溫度(-273'C)的物體都將產生紅外光譜。不同溫度的 物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與^it的高低是相關的， 被動紅外探測正是利用這一原理實現的。
熱釋電傳感器31是一種新型被動紅外探測元件，由其製成的紅外探頭可用於紅外自動門窗控制系統和樓宇紅外探測報警系統，比較典型的有DSx系列(DS794E， DS938Z， DS940T等)，這些系統都是由紅外探頭、專用的紅外信號處理晶片 (如:CS9803BIS0001)、聲光報警電路和電機驅動電路等組成。系統的電路比較簡單， 僅能實現簡單的報警控制功能，對於要求進行人員定位的場合，此類系統是不能實 現的。
熱釋電傳感器31內有2個關鍵性的元件， 一個是熱釋電紅外感應單元，它能 將波長為8 12之間的紅外信號變化轉變為電信號，並能抑制自然界中的白光信 號。因此，在被動紅外探測器的警戒區內，當無人體移動時，熱釋電紅外感應單元 感應到的只是背景溫度；當人體進人警戒區，熱釋電紅外感應單元感應到的是人體 溫度與背景糹顯度的差異信號。
另外一個就是菲涅爾透鏡，由若干個菲涅爾透鏡環組成。菲涅爾透鏡的作用有 (1)聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射在熱釋電傳感器上；(2)通過區域性遮 斷技術將警戒區內分為若干個明區和暗區，使進入警戒區的移動物體能以溫度變化 的形式在熱釋電傳自上產生變化的電紅外信號，這樣，熱釋電傳感器就能產生z變 化的電信號。
熱釋電傳感器31的紅外感應單元主要是由一種高熱電係數的材料，如鋯鈦酸 鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等製成尺寸為2Xlnrni的探測元件。在每個探測 器內裝入一個或兩個探測元件，並將兩個探測元件以反極性串聯，以抑制由於自身 溫度升高而產生的幹擾。由探測元件將探湖拼接收至啲紅夕卜輻射轉變成微弱的電壓 信號，經裝在探頭內的場效應管放大後向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以 增大探測距離， 一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料製成， 將其的上、下兩部分各分成若干等份，製成一種具有特殊光學系統的透鏡，它和放 大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10 20米範圍內人 的行動。
菲涅爾透擬l傭邈竟的特殊光學原理，在探測器前方產生一個交替變化的"盲 區"和"高靈敏區"，以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時，人體 發出的紅外線就不斷地交替從"盲區"進入"高靈敏區"，這樣就使接收到的紅外 信號以忽強忽弱的脈衝形式輸入，從而強化其能量幅度。
由有關電磁輻射理論可知， 一般物體對輻射能量總是有吸收、有反射，其吸收 係數都在0 1之間。而絕對黑體是指對輻射能量全部吸收沒有反射，吸收係數為1 的物體。自然界並不存在糹M黑體，絕對黑體是一個理想化的參考模型。但是絕對黑鵂昌射能量的大小與物體糹^t溫度有關，其關係遵循普朗克定律，關係式為
式中h為plank常數(6.626x 10-34 Js); c為光速(2.9979x 108 m/s); T為絕對 黑體的溫度(K);義為波長；K為Bolzman常數(1381xl0-23J/K)。
熱釋電傳感器31是一種被動紅外探測元件，是利用目標物體所發出的紅外輻 射信號實現被動探領啲。而目標物體的輻射能量的大小也與物體絕對溫度有關，其 關係也遵循普朗克定律，只是在計算目標物體的輻射能量的大小時，要由絕對黑體
輻射能量^再乘以一個0 1之間的吸收係數。
因此，由普朗克定律的關係式可知，目標物體輻射能量的大小與物體的鄉敘t溫
度有關。
(1) 目標物體的輻射能量隨溫度的升高而增大。
(2) 隨溫度的升高，物f麟昌射能量的峰值向短波方向移動。
(3) 相同溫度下，不同的目標物體的輻射能量不同。 人體輻射的紅外線中心波長為9 10AM，而在0.2 20，範圍內，探測元件
的波長靈敏度幾乎穩定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個 濾光片可通過光的波長範圍為7 10<"w ，正好適合於人體紅外輻射的探測，而對 其它波長的紅外線，則由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人#$畐 射的紅外線傳感器。
一旦人侵入探測區域內，人體的紅外輻射通過部^l竟面聚焦，並被熱釋電元接 收，經信號處理而報警或做其他控制操作。
為避免在驗變化時器件特性會發生漂移，從而造成誤報警，一般選用雙靈敏 元熱釋電傳感器，2個靈敏元的極性相反，輸出相反，外部噪聲產生信號相互抵消， 減少了噪聲的影響。
同時，雙靈敏元熱釋電傳感器的濾光片可讓人體發出的中心波長為9 10，紅 外線通過，將其它光線濾除(在正常體溫37。C時，人體的輻射紅外線的波長為 9.36/^)，因此能夠專用於人體探測。
本發明將KHC1-BH被動紅外傳感器探頭安裝在轉載機和掘進機上，當有AiS 入探頭的有效檢測範圍中時，人體的熱量產生的紅外線經過菲涅爾透鏡的會聚，激 發紅外線接收器產生一種微弱的低頻信號，該信號經探頭內部線路二級放大，再由 整形電路的處理，限幅後的信號輸入主控制器，從而產生控制操作~~J艮警或斷電。
提高紅外人機閉鎖裝置可靠性可從以下幾個方面考慮(1) 當人員進入危險區時，紅外人機閉鎖裝置不僅能可靠報警，而且應能強 制停止轉 或掘進機，由主控制器單片機控制繼電器開關通斷，可實現強制停車;
(2) 整套裝置可採用三種供電電源供電+36V， +127V, +220V。當一種供 電電源出現故障時，可以自動切換到其他的供電電源供電，從而使供電不中斷，保 證裝置的可靠運行；
(3) 裝置的主控晶片採用進口單片微型計算機，具有控制精確、抗幹擾能力 強、技術等級高、故障率低等特點。採用防爆設計，適用於含有瓦斯氣體及煤塵爆 炸危險等惡劣環境中。
漏報警是指各季節的溫度差異較大，使得熱釋電傳感器輸出信號的幅度不同。 若運算放大器的增益不變，則A/D轉換後輸出信號的幅度將隨著變化。如果採用固 定閾值進行報警判斷，會出現環境M^低時能正常報警，環境溫度高時不能正常報 警的現象。針對這種情況，採取了以下的解決方法
G)選用低^t漂移的運算放大器； ②採用電子自動增益控制電路；
(3沐用變閾值進行報警比較，變閾值是撤艮警比較電平是變化的，獲得方法是 通過單片機的學習功能來實現。
由於紅外人機閉鎖裝置可採用三種供電電源供電+36V， +127V, +220V。當 +36V電源不正常時，由其他備用電源為整套裝置供電，這時必須採取措施降低裝 置的功耗，具體措施有
(1) 選用低電源供電器件，包括單片機、信號調理電路、A/D轉換電路和語 音報警電路等；
(2) 利用一個三極體開關電路控制報警電路電源通和斷，即當未報警時，報 警電路不提供電源；當報警時，開關接通，報警電路得到電源，這樣可降低整個系 統的功耗。
另外，由於實驗中的整套紅外人機閉鎖W"裝置是嵌套在KHC自動噴霧裝置 裡面的，所以在裝置的主控制箱裡，除了有紅外傳自探頭的連接點、單片機控制 器和報警儀語音喇叭以外，還有水傳感器探頭的連接點。因此，需考慮紅夕卜傳感器 與水傳感器的結合應用，轉載機或掘進機工作時，必須同時進行噴霧灑水，以斷氐 工作區域的粉塵濃度，保護人員的健康。
在轉載機或掘迸糹幾啟動時，首先是紅外傳感器探頭進行檢測，如果在危險區域 內沒有發現人員，貝呲時水開關傳感器檢測水開關。若司機已打開水開關，貝囀載機或掘進機就進入正常工作狀態；若水開關還未打開，貝服警儀語音喇叭會進行相 應的提示。待打開水開關，重新啟動轉載機或掘進機，紅外傳感器再次檢測， 一切
無異常後，轉載機或掘進機才i4A正常工作狀態。如果紅外傳感器探頭進行檢領附，
在危險區域內發現有人活動，則進行相應的語音提示，等人員全部撤出危險區後， 再重新啟動轉載機或掘進機，並重複上面的過程。
在這些過程中，紅外傳感器探頭和水傳感器探頭結合應用，提高了 KHC自動
噴霧裝置的使用效率，節省了資源。
紅外線人機閉鎖保護裝置內嵌在KHC1系列礦用自動噴灑除塵裝置內，由一套 主控制器控制，當外界環境信號被傳自探頭攝入，就立即轉換成特定的電信號， 通過電纜的傳輸，電信號進入主控制器被放大，鑑別和比較處理後的信號經功率放 大直接控制固體繼電器工作，在電信號處理過程中，根據設備的功能要求，由特定 的電路靈敏度，時間控制及輸出狀態進行設定和調整。弱電輸出系統根據固體繼電 器的動作指令，直接驅動噴霧電磁閥，從而自動實現噴霧或自動灑水的過程。
當轉載機或掘進機司機按下機器的啟動按鈕，主控制器會將開關信號送入單片 機，由單片機發出指令，控制聲報警電路進行語音提示，同時開啟紅外傳感器進行 檢測。當語音提示完成後，如果紅外傳感器探頭檢測到轉載機或掘進機危險區域內 有人(或水傳感器檢測到水開關沒有打開)，貝岫單片機控制進行相應的語音提示， 此時無法開啟轉載機或掘進機電源為其送電，即禁止它們啟動；待一切無異常後， 需重新按下轉載機或掘進機的啟動按鈕，再進行語音提示(可通過按鍵設定語音提 示遍數)，提示結束後延時3秒自動啟動轉載機或掘進機。
轉載機或掘進機工作過程中，如果紅夕卜傳感器探頭檢觀倒轉載機或掘進機危險 區域內有人，則立即切斷電源，停止轉載機或掘進機的運轉。
在轉載機己經安裝好紅外人機閉鎖{，裝置的基礎上，根據上述工作流程，採 煤面轉載mM轉區域紅外人機閉鎖保護的工作禾旨如下-
(1) 轉載機司機按下轉載機上的啟動按鈕，這時主控制器將司機按下的開關 信號送入單片機。
(2) 根據開關信號，單片機發出指令，控制語音電路進行提示"同志您好，. 轉載機準備啟動，請危險區域人員全部撤出"(語音提示的內容可以通過計算機進 行相應的設置)。
(3) 主控制器開動各種傳感器進糹亍檢測。
(4) 若安裝在轉載機的紅外線傳感器探頭在探測範圍內檢測有人員存在時，報警儀進行報警，語音提示"同志您好，前方有人!"這時轉載機會自動停止啟動。
(5) 待確信危險區域內的人員全部撤出後，司機重新按啟動按鈕，這時語音 會重新提示"同志您好，轉載機準備啟動，請危險區域內的人員全部撤出"。
(6) 此時紅外傳感器無法檢測到人員的存在。水傳感器會檢測水開關是否打 開。若水開關已經打開，轉載機將在語音提示結束後延時3秒自動啟動，轉載機開 始工作。若水開關沒有打開，將出現語音提示"同志您好，轉載機無法啟動，請打 開水開關。"
(7) 打開水開關以後，必須再按啟動按鈕，待紅外傳感器和水傳感器檢測到 一切正常才能啟動轉載禾幾。
(8) 在轉載機工作過程中，各種傳感器是一直在收集檢測人體的熱量信號的。 如果紅外線傳感器檢測到有人時，貝往控制器會自動關閉水開關和停止轉載機。待 危險區域內的人員全部撤出後，再由司機重新按下轉載機的啟動按鈕。
(9) 如此往復不斷的進行傳感器檢測和轉載機的再啟動，實現採煤面轉載機 運轉區域的聲報警和人機閉鎖功能，有效防止人身傷害事故的發生。
採煤面轉載機運轉區域人機閉鎖保護方案包括如下2個方面。
(1) 人員m轉載機運轉危險區域前的預報警和人機閉鎖方案
在轉載機司機剛剛按下啟動按鈕企圖啟動機器的時候，主控制器會立刻將開關 信號送入單片機，單片機根據開關信號發出指令，控制語音電路進行人員進入轉載 機運轉危險區域前的預報警。接到報警信息後，處於危險區域內的人員應馬上撤離， 同時紅外傳感器進行探測，在危險區域內有人的情況下拒絕送電啟動機器。
(2) 工作人員進入轉載機運轉危險區域內的報警和人機閉鎖方案 在轉載機運行期間，若紅外線傳感器在探測範圍內檢測到有人員存在，語音報
警儀進行報警，並切斷電源使轉載機自動停止。接到報警信息後，人員應馬上撤出， 待確信危險區域內的人員全部撤出後，司機需重新啟動轉載機，主控制器再次將開 關信號送入單片機，單片機再次控制語音電路進行其他人員itA轉載機運轉危險區 域前的預報警。同時，水傳感器會檢測水開關是否打開。若水開關已經打開，轉載 機將在語音提示結束後延時3秒自動啟動，轉載機開始工作。若水開關沒有打開， 聲報警電路將再次進行語音提示，打開水開關以後，司機必須再按啟動按鈕，待紅 外傳感器和7jC傳感器檢觀倒一切正常才能啟動轉載機。
在掘進機已經安裝好紅外人機閉鎖保護裝置的基礎上，根據上述工作流程，綜 掘面掘進機運轉區域紅外人機閉鎖保護的工作程序如下
1(1) 綜掘機司機按下綜掘機上的啟動按鈕，這時主控制器將司機按下的開關 信號送入單片機。
(2) 根據開關信號，單片機發出指令，控制語音電路進行提示"同志您好， 綜掘機準備啟動，請迎頭人員全部撤出"。(語音提示的內容可以通過計算機進行相 應的設置)
(3) 主控制器開動各種傳感器進行檢測。
(4) 若安裝在綜掘機的紅外線傳感器探頭在探測範圍內檢觀陏人員存在，報 警儀進行報警，語音提示"同志您好，前方有人!"這時綜掘機會自動停止啟動。
(5) 待確信危險區域內的人員全部撤出後，司機重新按啟動按鈕，這時語音 會重新提示"同志您好，綜掘機準備啟動，請迎頭人員全部撤出"。
(6) 主控制器開動各種傳感器進行檢測。
(7) 由於此時危險區域內的人員已經全部撤出，紅外傳感器無法檢測到人員 的存在，這時7jC傳感器會檢測水開關是否打開。若水開關已經打開，綜掘機將在語 音提示結束後延時3秒自動啟動，綜掘機開始工作。若水開關沒有打開，將出現語 音提示"同志您好，綜掘機無法啟動，請打開水開關。"
(8) 打開水開關以後，必須再按啟動按鈕，待紅外傳感器和水傳感器檢測到 一切正常才能啟動綜掘機。
(9) 在綜掘機工作過程中，各種傳感器是一直在收集檢測人體的熱量信號的。 如果紅外線傳感器檢測到有人在危險區域，則主控制器會自動關閉水開關和停止綜 掘機。待危險區域內的人員全部撤出後，再由司機重新按下綜掘機的啟動按鈕。
(10) 如此往復不斷的進行傳感器檢測和再啟動，實現掘進面綜掘機運轉區域 的聲報警和人機閉鎖功能，有效防止人身傷害事故的發生。
綜掘面掘進^l^轉區域人機閉鎖保護方案包括如下2個方面。
(1) 人員進入掘進mig轉危險區域前的預報警和人機閉鎖方案
在掘進機司機剛剛按下啟動按鈕企圖啟動機器的時候，主控制器會立亥賂開關 信號送入單片機，單片機根據開關信號發出指令，控制語音電路進行人員進入掘進 機運轉危險區域前的預報警。接到報警信息後，在危險區域內有人的情況下拒絕送 電啟動機器。
(2) 工作人員進入掘進機運轉危險區域內的報警和人機閉鎖方案 在掘進機運行期間，若紅外線傳感器在探測範圍內檢測到有人員存在，語音報
警儀進行報警，並切斷電源使掘進機自動停止。接到報警信息後，人員應馬上撤出。待確信危險區域內的人員全部撤出後，司機需重新啟動掘進機，主控制器再次將開 關信號送入單片機，單片機再次控制語音電路進行其他人員進入掘進機運轉危險區 域前的預報警。同時，水傳感器會檢測水開關是否打開。若水開關已經打開，掘進 機將在語音提示結束後延時3秒自動啟動，掘進機開始工作。若水開關沒有打開， 聲報警電路將再次進行語音提示，打開水開關以後，司機必須再按啟動按鈕，待紅 外傳感器和水傳自檢測到一切正常才能啟動掘進機。 本發明的有益效果
採掘工作區域人機閉鎖保護技術實施以來，有效防止了採煤工作面轉載機運轉 區域和綜掘工作面掘進機運轉區域人身傷害事故的發生，取得了顯著的社會效益； 同時，保證了採掘工作面的正常生產，取得了顯著的經濟效益；另外，為採掘工作 面的安全工作提供了先進的手段和裝備，提高了煤礦企業的安全生產水平。本裝置 的使用效果主要體現在以下幾個方面
(1 )紅外人機閉鎖保護裝置確保了採煤工作面轉載機運轉區域和綜掘面掘進 機運轉區域工作人員的安全，有效防止了採掘機械傷害事故的發生，降低了採掘事 故發生概率，促進了安全生產水平的提高。
(2) 通過使用紅外人機閉鎖保護裝置，可以將採煤工作面轉載機拉線式急停 開關和掘進機使用的柵欄門和炮頭蓋去掉，使採掘工作面的生產更為方便和順暢； 同時，將原來的機械主動防護變為電器自動保護，提高了安全程度，杜絕了因人工 操作失誤而造成的不必要傷害。
(3) 紅外人機閉鎖保護裝置的安裝和應用，實現了轉載機和掘進機運轉區域
的動態安全監控，提高了相應區域機械傷害防護的可靠性，實現了相應區域的本質 安全化。
1權利要求
1、煤礦採掘工作區域人機閉鎖保護系統，其特徵在於本發明以熱釋電傳感器(31)的探測原理為基礎，通過合理安裝、設置紅外線傳感器及全套裝置，可自動監測採煤面轉載機和掘進面掘進機運轉危險區域，若有人員進入，則發出聲音報警信號，同時輸出閉鎖控制信號，立即切斷電源，停止轉載機或掘進機的運轉，或者禁止它們啟動，以此就能更好地保證採掘工作區域工作人員的安全，有效防止採煤工作面轉載機運轉區域和綜掘面掘進機運轉區域的人身傷害事故的發生。
2、 根據權利要求1所述的煤礦採掘工作區域人機閉鎖保護系統，其特徵在於由紅外線會聚信號(1)開始，傳遞至紅外線接收器(2)，經放大(3)和整形限幅 (4)處理，經信號輸出(5)將信號輸送至主控制器(6)，經控制操作(7)傳送 到報警(8)和斷電(9)做出執行。
全文摘要
煤礦採掘工作區域人機閉鎖保護系統，以熱釋電傳感器的探測原理為基礎，通過合理安裝、設置紅外線傳感器及全套裝置，可自動監測採煤面轉載機和掘進面掘進機運轉危險區域，若有人員進入，則發出聲音報警信號，同時輸出閉鎖控制信號，立即切斷電源，停止轉載機或掘進機的運轉，或者禁止它們啟動。這樣就能更好地保證採掘工作區域工作人員的安全，有效防止採煤工作面轉載機運轉區域和綜掘面掘進機運轉區域的人身傷害事故的發生。本發明採用紅外探測技術和相應的裝置，本身不發任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價格低廉，安裝並投入使用後，杜絕了因人工操作失誤而造成的不必要傷害，提高了相應區域機械傷害防護的可靠性，實現了相應區域的本質安全化。
文檔編號E21F17/00GK101476487SQ20081015971
公開日2009年7月8日 申請日期2008年11月4日 優先權日2008年11月4日
發明者宋立剛, 張忠玉, 忠 曹, 李法柱, 恆 王 申請人:淄博礦業集團有限責任公司