專利名稱：一種井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種礦用井下運(yùn)行機(jī)車行車安全保護(hù)監(jiān)控裝置，屬于礦山設(shè)備安全保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著煤礦安全規(guī)程的嚴(yán)格推行和生產(chǎn)自動(dòng)化水平不斷提高，礦山瓦斯、冒頂、透水 等惡性事故越來(lái)越少，由此帶來(lái)重大人員傷亡事故率也越來(lái)越低。相比之下井下平巷機(jī)車 運(yùn)輸傷亡事故率卻承上升趨勢(shì)，其主要原因是井下運(yùn)行機(jī)車安全監(jiān)控技術(shù)目前并不完善， 缺少能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行機(jī)車行車監(jiān)控并進(jìn)行報(bào)警的裝置。因此在以下情況時(shí)容易發(fā)生事故1.彎道處不能及時(shí)減速、鳴笛，使得機(jī)車速度過快出軌或碰到彎道拐彎處的人 員；2.機(jī)車前方有人或不明障礙、機(jī)車后方有人員扒車時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，不能自動(dòng)報(bào) 警、減速和停車，以至造成人身事故或車輛事故；3.沒有機(jī)車速度監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)速度顯示、超速報(bào)警并自動(dòng)減速、制動(dòng)；4.無(wú)司機(jī)時(shí)，車輛不能自動(dòng)制動(dòng)停車。為了改變這種情況，保證井下機(jī)車行車安全，減少事故，提高生產(chǎn)效率，有必要研 制一種能夠?qū)崿F(xiàn)井下機(jī)車安全行車的監(jiān)控裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崟r(shí)對(duì)井下機(jī)車行駛進(jìn)行監(jiān)控， 發(fā)現(xiàn)人員和障礙物時(shí)、前方彎道時(shí)、機(jī)車超速時(shí)都能自動(dòng)報(bào)警和減速、制動(dòng)的井下機(jī)車行車 安全監(jiān)控裝置。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，它由檢測(cè)安全傳感器、信號(hào)接收處理和報(bào)警裝 置組成，檢測(cè)安全傳感器包括激光傳感器，激光傳感器的探測(cè)部分安裝在機(jī)車車頂，探測(cè)信 號(hào)連接到信號(hào)接收處理和報(bào)警裝置，信號(hào)接收處理和報(bào)警裝置安裝在機(jī)車內(nèi)，它由信號(hào)采 集電路、信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路、中央處理器及液晶顯示電路組成，信號(hào)采集電路的輸入端與檢 測(cè)安全傳感器的信號(hào)輸出端相連接，信號(hào)采集電路的輸出端與中央處理器及液晶顯示電路 的輸入端相連接，中央處理器及液晶顯示電路的輸出端與信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路相連接，信號(hào) 驅(qū)動(dòng)輸出電路與控制裝置和報(bào)警裝置相連接。上述井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，所述的信號(hào)采集電路包括模擬信號(hào)采集電路和 數(shù)字信號(hào)采集電路，模擬信號(hào)采集電路為結(jié)構(gòu)相同的多路，它們的輸入端有電阻和電容組 成的濾波電路，濾波電路連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端與中央處理器的 輸入端的P2. 1-P2. 4、P3. 0-P3. 5端口相連接；數(shù)字信號(hào)采集電路為結(jié)構(gòu)相同的多路，它們 的輸入端為外部開關(guān)量的輸入端子接口，它們的輸出接口電路由繼電器組成，其輸出端與 中央處理器的輸入端的PI. 0-P1. 6端口相連接。[0012]上述井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，所述的信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路有多路結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)電路組成，每一路驅(qū)動(dòng)電路包括光電耦合器、三級(jí)管，繼電器和電阻，它們的輸入端分別 與中央處理器的P0. 0、P0. UP0. 2、P0. 7、P2. 0、P2. 1輸出端口相連接，它們繼電器的輸出端 口與斬波器的控制檔位、制動(dòng)裝置、報(bào)警裝置相連接。上述井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，檢測(cè)安全傳感器還包括無(wú)源發(fā)射器或反光紙、 接收器，無(wú)源發(fā)射器或反光紙安裝在巷道壁上，接收器安在機(jī)車上，接收器的輸出信號(hào)端與 信號(hào)采集電路相連接。上述井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，檢測(cè)安全傳感器還包括紅外線檢測(cè)儀、無(wú)線發(fā) 射和接收裝置，紅外線檢測(cè)儀及無(wú)線發(fā)射裝置與尾車信號(hào)燈安裝在一起，無(wú)線接收裝置安 裝在機(jī)車上，無(wú)線接收裝置的輸出信號(hào)端與信號(hào)采集電路相連接。上述井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，檢測(cè)安全傳感器還包括電流檢測(cè)儀和速度檢測(cè) 儀，電流檢測(cè)儀安裝在電機(jī)主回路上，速度檢測(cè)儀安裝在主動(dòng)輪上部，速度檢測(cè)儀的輸出信 號(hào)端與信號(hào)采集電路相連接。采用這種結(jié)構(gòu)的井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，中央處理器可以實(shí)時(shí)接收各種安全 檢測(cè)傳感器反饋回的信號(hào)，經(jīng)過內(nèi)部邏輯運(yùn)算處理后，輸出相應(yīng)的動(dòng)作指令去控制斬波器 和剎車氣動(dòng)閥完成相應(yīng)的動(dòng)作，并同時(shí)觸發(fā)相應(yīng)聲光報(bào)警系統(tǒng)來(lái)提醒司機(jī)注意，從而避免 了因司機(jī)的操作疏忽等原因而發(fā)生的人員傷亡事故，大大降低了井下機(jī)車運(yùn)輸人員傷亡事 故率，為安全生產(chǎn)提供了有力的保障。

圖1是本實(shí)用新型的電原理方框圖；圖2是本實(shí)用新型的數(shù)字信號(hào)采集電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型的模擬信號(hào)采集電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型的信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路原理圖；圖5是本實(shí)用新型的中央處理器及液晶顯示電路原理圖。圖中標(biāo)記如下語(yǔ)音報(bào)警a、制動(dòng)b、剎車C、聲光報(bào)警d、1擋e、2擋f、60米限速g、 20米制動(dòng)h、扒車制動(dòng)i、A卡邏輯j、B卡邏輯k、直道限速1、落轍停車m、激光模擬量輸入 η、電流模擬量輸入ο、電壓模擬量輸入ρ
具體實(shí)施方式
圖1顯示，本實(shí)用新型由檢測(cè)安全傳感器、信號(hào)接收處理和報(bào)警裝置組成。檢測(cè)安全傳感器包括激光傳感器、無(wú)源發(fā)射器或反光紙、紅外線檢測(cè)儀和無(wú)線發(fā) 射接收裝置、電流檢測(cè)儀、速度檢測(cè)儀。激光傳感器的探測(cè)部分安裝在機(jī)車車頂，接收部分安在機(jī)車司機(jī)室頂上，可前后 自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。激光傳感器可以對(duì)機(jī)車前方障礙物(人員)檢測(cè)，自動(dòng)延時(shí)X秒后判斷障礙物 (人)，自動(dòng)鳴笛，連續(xù)聲光警示，自動(dòng)減速運(yùn)行或自動(dòng)停車。無(wú)源發(fā)射器或反光紙安裝在巷道壁上，接收器安在機(jī)車上。其作用是對(duì)彎道入、出 口檢測(cè)，在機(jī)車駛?cè)霃澋罆r(shí)自動(dòng)鳴笛、連續(xù)聲光警示、自動(dòng)減速運(yùn)行；駛出彎道自動(dòng)鳴笛。紅外線檢測(cè)儀及無(wú)線發(fā)射裝置與尾車信號(hào)燈安裝在一起，無(wú)線接收裝置安裝在機(jī)車上。用于機(jī)車后方人員扒車檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)檢測(cè)目標(biāo)后，自動(dòng)延時(shí)X秒后判斷扒車，自動(dòng)鳴笛、連續(xù)聲光警示、自動(dòng)停車。電流檢測(cè)儀安裝在電機(jī)主回路上，主要檢測(cè)正常運(yùn)行時(shí)的電流凸變，來(lái)判斷落轍。 自動(dòng)延時(shí)X秒判斷，落轍自動(dòng)停車閉鎖，連續(xù)聲光警示。速度檢測(cè)儀安裝在主動(dòng)輪上部，根據(jù)據(jù)巷道不同路況，預(yù)先設(shè)定速度自動(dòng)行駛。超 過預(yù)先設(shè)定速度自動(dòng)聲光警示，連續(xù)超速X秒后自動(dòng)動(dòng)停車，防止超速事故。圖1還顯示，本實(shí)用新型的信號(hào)接收處理和報(bào)警裝置由三部分組成，信號(hào)采集電 路、信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路、中央處理器及液晶顯示電路。它們之間的關(guān)系是信號(hào)采集電路將所 采集到的各種傳感器信號(hào)經(jīng)過整理成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入到中央處理器芯片，后經(jīng)運(yùn)算后將結(jié)果 通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路輸出，來(lái)控制外部單元的各種動(dòng)作命令，并把運(yùn)算結(jié)果顯示在液晶 屏上，供相關(guān)操作人員實(shí)時(shí)查詢機(jī)車狀態(tài)。圖2顯示，本實(shí)用新型的數(shù)字信號(hào)采集電路為結(jié)構(gòu)相同的7路，它們的輸入端為外 部開關(guān)量的輸入端子接口，它們的輸出接口電路由繼電器組成，其輸出端與中央處理器的 輸入端的PI. 0-P1. 6端口相連接。各個(gè)輸入端口分別輸入的信號(hào)為60米限速g、20米制 動(dòng)h、扒車制動(dòng)i、A卡邏輯j、B卡邏輯k、直道限速1、落轍停車m。無(wú)源發(fā)射器或反光紙、紅 外線檢測(cè)儀在行車運(yùn)行中檢測(cè)到各種情況后所發(fā)出的都是無(wú)源的開關(guān)量信號(hào)，速度檢測(cè)儀 是霍爾傳感器，每轉(zhuǎn)動(dòng)一周發(fā)出42個(gè)方波脈沖，直接提供給中央處理器處理。數(shù)字量輸入 電路由數(shù)字量接口連接線接到信號(hào)板上后，由于數(shù)字量是無(wú)源的點(diǎn)，中央控制板無(wú)法采集 到信號(hào)，所以必須對(duì)其進(jìn)行處理，將其接在12V電源上，這樣可使其帶動(dòng)其輔助電路將開關(guān) 量的狀態(tài)送給中央處理電路以便查詢。中央處理芯片根據(jù)個(gè)開關(guān)量的狀態(tài)分別進(jìn)行查詢， 根據(jù)所遇到各種狀態(tài)發(fā)出不同的行車命令。圖3顯示，本實(shí)用新型的模擬信號(hào)采集電路為結(jié)構(gòu)相同的3路，各個(gè)輸入端口分別 輸入的信號(hào)為激光模擬量輸入η、電流模擬量輸入ο、電壓模擬量輸入ρ。它們的輸入端分 別有電阻R27、R28、R29和電容⑶10、⑶11、⑶12組成的濾波電路，濾波電路分別連接數(shù)模轉(zhuǎn) 換器Al、Α2、A3的輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器Al、Α2、A3的輸出端與中央處理器的輸入端的Ρ3. 4、 Ρ3. 5、Ρ2. 1、Ρ2. 2、Ρ2. 3、Ρ2. 4、Ρ3. 0、Ρ3. 1、Ρ3. 2端口相連接。模擬量電路在提供給中央處 理器芯片前一定要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，傳感器采集的模擬量接到濾波電路的公共端，對(duì)模 擬量進(jìn)行處理，并得到的較為理想的電壓信號(hào)，然后輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一種 高精度的串行外圍接口的轉(zhuǎn)換器，它能夠?qū)⒛M量轉(zhuǎn)換成其相應(yīng)的數(shù)字量通過6腳，7腳，8 腳幾根線路連接到中央處理單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源為+5V供電。圖4顯示，信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路有6路結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)電路組成，每一路驅(qū)動(dòng)電路 包括光電耦合器、三級(jí)管，繼電器和電阻，它們的輸入端分別與中央處理器的Ρ0. 0、Ρ0. 1、 Ρ0. 2、Ρ0. 7、Ρ2. 0、Ρ2. 1輸出端口相連接，它們繼電器的輸出端口與斬波器的控制檔位相連 接。信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路主要完成對(duì)機(jī)車的控制功能，控制功能包括斬波器檔位控制、機(jī)車的 制動(dòng)裝置、汽笛、語(yǔ)音提示和聲光報(bào)警功能。本實(shí)用新型本著系統(tǒng)可靠的目標(biāo)，在信號(hào)驅(qū)動(dòng) 輸出電路中全部使用了光電耦合器4Ν35，驅(qū)動(dòng)三級(jí)管9013，繼電器HKE (12V)和電阻組成的 驅(qū)動(dòng)輸出電路，這樣在中央處理芯片根據(jù)機(jī)車運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，根據(jù)控制要求發(fā) 出機(jī)車控制指令，指令從信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路發(fā)出控制機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)機(jī)車進(jìn)行加速，機(jī) 車限速，啟車是鳴笛，在進(jìn)入彎道或有障礙物的區(qū)域鳴笛、減速，發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警提示“有人扒車，彎道減速，前方有障礙”等等，并伴有聲光報(bào)警提示，如有危險(xiǎn)情況自動(dòng)執(zhí)行剎車系統(tǒng)控制命令，以減少人員和設(shè)備的事故。圖5是中央處理器及液晶顯示電路，所有的傳感器信號(hào)經(jīng)信號(hào)采集電路輸入到中 央處理器進(jìn)行整理，并根據(jù)控制要求發(fā)出不同的指令通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路來(lái)控制機(jī)車的 運(yùn)行情況，并把把機(jī)車的運(yùn)行情況全部反應(yīng)到液晶屏上，使操作人員能夠非常清晰的知道 機(jī)車的運(yùn)行情況，同時(shí)中央信號(hào)處理板還預(yù)留了 RS232CP通信接口，以方便與“信，集，閉” 通信使用。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了如下具體功能1.機(jī)車進(jìn)入彎道時(shí)自動(dòng)鳴笛、減速；機(jī)車駛出彎道時(shí)自動(dòng)鳴笛，解除減速。2.行駛機(jī)車前方60米發(fā)現(xiàn)不明障礙物自動(dòng)鳴笛、減速、20米發(fā)現(xiàn)障礙物時(shí)機(jī)車自 動(dòng)制動(dòng)。3.機(jī)車的尾礦車有人趴車自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)減速停車。4.運(yùn)行機(jī)車車廂落轍時(shí)能自動(dòng)停車，并實(shí)現(xiàn)復(fù)軌前自動(dòng)閉鎖，一切恢復(fù)正常才能 啟動(dòng)。5.有速度設(shè)定功能，實(shí)現(xiàn)速度顯示，超速報(bào)警并自動(dòng)減速、制動(dòng)。6.無(wú)司機(jī)時(shí)，車輛不能行駛并自動(dòng)制動(dòng)停車。本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的部分器件型號(hào)為無(wú)源發(fā)射器或反光紙、接收器型號(hào)SP-02_12 ；紅外線檢測(cè)儀、無(wú)線收發(fā)射裝置型號(hào)HY-01-12 ；激光傳感器型號(hào)JG600 ；電流檢測(cè)儀型號(hào)HE-400 ；速度檢測(cè)儀型號(hào)HE-42 ；三級(jí)管9013 ；穩(wěn)壓電源LM7812，LM7805 ；通信芯片RS232CP ；光電耦合器4N35 ；繼 電器HKE(12V) ；二級(jí)管1N4148 ；中央處理芯片AT89C55WD。
權(quán)利要求一種井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，其特征在于它由檢測(cè)安全傳感器、信號(hào)接收處理和報(bào)警裝置組成，檢測(cè)安全傳感器包括激光傳感器，激光傳感器的探測(cè)部分安裝在機(jī)車車頂，探測(cè)信號(hào)連接到信號(hào)接收處理和報(bào)警裝置，信號(hào)接收處理和報(bào)警裝置安裝在機(jī)車內(nèi)，它由信號(hào)采集電路、信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路、中央處理器及液晶顯示電路組成，信號(hào)采集電路的輸入端與檢測(cè)安全傳感器的信號(hào)輸出端相連接，信號(hào)采集電路的輸出端與中央處理器及液晶顯示電路的輸入端相連接，中央處理器及液晶顯示電路的輸出端與信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路相連接，信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路與控制裝置和報(bào)警裝置相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，其特征在于所述的信號(hào)采集 電路包括模擬信號(hào)采集電路和數(shù)字信號(hào)采集電路，模擬信號(hào)采集電路為結(jié)構(gòu)相同的多路， 它們的輸入端有電阻和電容組成的濾波電路，濾波電路連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn) 換器的輸出端與中央處理器的輸入端的P2. 1-P2. 4、P3. 0-P3. 5端口相連接；數(shù)字信號(hào)采集 電路為結(jié)構(gòu)相同的多路，它們的輸入端為外部開關(guān)量的輸入端子接口，它們的輸出接口電 路由繼電器組成，其輸出端與中央處理器的輸入端的PI. 0-P1. 6端口相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，其特征在于所述的信號(hào)驅(qū)動(dòng) 輸出電路有多路結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)電路組成，每一路驅(qū)動(dòng)電路包括光電耦合器、三級(jí)管，繼電 器和電阻，它們的輸入端分別與中央處理器的P0. 0、P0. UPO. 2、P0. 7、P2. 0、P2. 1輸出端口 相連接，它們繼電器的輸出端口與斬波器的控制檔位、制動(dòng)裝置、報(bào)警裝置相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，其特征在于檢測(cè)安全傳感器還包括無(wú)源發(fā)射器或反光紙、接收器，無(wú)源發(fā)射器或反光紙安裝在巷道壁上，接收器安在機(jī) 車上，接收器的輸出信號(hào)端與信號(hào)采集電路相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，其特征在于檢測(cè)安全傳感器 還包括紅外線檢測(cè)儀、無(wú)線發(fā)射和接收裝置，紅外線檢測(cè)儀及無(wú)線發(fā)射裝置與尾車信號(hào)燈 安裝在一起，無(wú)線接收裝置安裝在機(jī)車上，無(wú)線接收裝置的輸出信號(hào)端與信號(hào)采集電路相 連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，其特征在于檢測(cè)安全傳感器 還包括電流檢測(cè)儀和速度檢測(cè)儀，電流檢測(cè)儀安裝在電機(jī)主回路上，速度檢測(cè)儀安裝在主 動(dòng)輪上部，速度檢測(cè)儀的輸出信號(hào)端與信號(hào)采集電路相連接。
專利摘要一種井下機(jī)車行車安全監(jiān)控裝置，屬于礦山設(shè)備安全保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域，用于對(duì)對(duì)井下機(jī)車行駛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警、減速和制動(dòng)，其技術(shù)方案是它由檢測(cè)安全傳感器、信號(hào)接收處理和報(bào)警裝置組成，信號(hào)接收處理和報(bào)警裝置安裝在機(jī)車內(nèi)，它由信號(hào)采集電路、信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路、中央處理器及液晶顯示電路組成，信號(hào)采集電路的輸入端與檢測(cè)安全傳感器的信號(hào)輸出端相連接，信號(hào)采集電路的輸出端與中央處理器的輸入端相連接，中央處理器的輸出端與信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出電路相連接，信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路與控制、報(bào)警裝置相連接。本實(shí)用新型的中央處理器可以實(shí)時(shí)接收各種安全檢測(cè)傳感器反饋回的信號(hào)，發(fā)出動(dòng)作指令和報(bào)警，大大降低了井下機(jī)車運(yùn)輸人員傷亡事故率。
文檔編號(hào)E21F17/18GK201589960SQ20092025460
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者何曉群, 劉向昕, 劉建軍, 張曉明, 張長(zhǎng)江, 王淳良, 王滿福, 鄭紅軍, 高志安, 龍大鵬 申請(qǐng)人:開灤(集團(tuán))有限責(zé)任公司信息與控制中心