專利名稱：煤礦井下爆破智能集中控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦井下安全控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在井下采掘工作中，為了預(yù)防炮采(掘)工作面炸藥爆炸時產(chǎn)生的高溫高壓沖擊波、熾熱固體顆粒和爆炸生成的高溫氣體引起煤塵爆炸或者瓦斯爆炸，需要使用防塵噴霧裝置來噴霧防爆降塵，以保證炮采(掘)工作面安全生產(chǎn)?，F(xiàn)有的井下爆破管理大多局限于人為防控，人為防控包括在工作面設(shè)置防塵噴霧裝置、安全員瓦斯檢測、安檢員、班組長、發(fā)爆員三人連鎖發(fā)爆等。
上述的防塵噴霧裝置都采用手工操作，手工反應(yīng)慢、開啟不靈敏、防塵防爆效果不理想，而少數(shù)采用震動傳感器控制的所謂自動噴霧系統(tǒng)，由于噴霧遲后于爆破，在井下工作面引爆后，并不能控制由于高溫等引起的煤塵爆炸。
上述的瓦斯檢測也是人為進(jìn)行的，一旦工作馬虎并不能檢測出瓦斯的真實(shí)情況。即使是三人連鎖發(fā)爆，也只是人為控制的單項(xiàng)功能，沒有從根本上解決煤礦炮采(掘)工作面煤塵爆炸之隱患。很需要采取技術(shù)手段預(yù)防煤塵瓦斯爆炸事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決煤礦井下發(fā)爆引起的煤塵瓦斯爆炸問題，發(fā)明一種智能集中控制系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明由發(fā)爆器、噴霧裝置、工作面瓦斯傳感器、工作面紅外傳感器、工作面風(fēng)速傳感器、報(bào)警器和智能控制器所組成，其中的智能控制器由控制電路板和外圍電路組成。
(一)外圍電路包括1、用于將井下127V交流電變?yōu)?-12V直流電的本質(zhì)安全型電源電路；2、爆破網(wǎng)路電阻值檢測電路；3、噴霧裝置控制電路；4、風(fēng)量風(fēng)速檢測電路5、瓦斯?jié)舛葯z測電路；6、三個電子鎖開關(guān)電路；7、紅外傳感器電路；
8、聲、光、語音指示電路和數(shù)碼顯示電路。
(二)控制電路板是由單片機(jī)芯片構(gòu)成的核心控制電路板，該電路內(nèi)部構(gòu)成以下功能模塊(1)爆破網(wǎng)路阻值檢測模塊該模塊計(jì)算爆破網(wǎng)路電阻值，輸出爆破網(wǎng)路阻值信號至阻值數(shù)碼顯示電器、輸出爆破網(wǎng)路阻值超限信號至指示燈和語音指示電路，輸出發(fā)爆脈沖信號至發(fā)爆器；(2)瓦斯?jié)舛葯z測模塊該模塊輸入瓦斯?jié)舛葯z測傳感器模擬信號，輸出閉鎖信號至瓦斯?jié)舛乳]鎖繼電器，輸出瓦斯?jié)舛葦?shù)字信號至濃度值數(shù)碼顯示器、輸出瓦斯?jié)舛瘸敌盘栔林甘緹艉驼Z音指示電路；(3)三人電子密碼鎖閉鎖模塊該模塊輸入安檢員、班組長、發(fā)爆員三人的各自電子鎖開關(guān)信號，輸出閉鎖信號；(4)噴霧自控閉鎖模塊該模塊輸入發(fā)爆器充電電壓數(shù)字信號，輸出噴霧控制電路動作信號和發(fā)爆器毫秒開關(guān)繼電器動作信號；(5)工作面人防閉鎖模塊該模塊輸入采掘工作面的紅外傳感器脈沖信號，輸出閉鎖信號，輸出聲、光信號至報(bào)警指示燈和語音指示電路；(6)通風(fēng)閉鎖模塊該模塊輸入工作面風(fēng)量風(fēng)速模擬信號，輸出閉鎖信號至通風(fēng)閉鎖繼電器。
在核心控制電路中設(shè)有爆破網(wǎng)路輸入接口、發(fā)爆器充電閉鎖信號接口、發(fā)爆器充電接口和發(fā)爆母線接口。
使用時，將本發(fā)明的智能控制器置于井下發(fā)爆安全地點(diǎn)，用電纜與井下127V交流電源、工作面的瓦斯傳感器、紅外傳感器、風(fēng)速傳感器、發(fā)爆器、噴霧灑水裝置的電磁閥、發(fā)爆警報(bào)器進(jìn)行聯(lián)接。接線無誤后本發(fā)明執(zhí)行以下工作程序1、工作人員按下“啟動”開關(guān)，本裝置對工作面瓦斯情況進(jìn)行檢測，對發(fā)爆網(wǎng)路阻值進(jìn)行檢測，對工作面風(fēng)速進(jìn)行檢測，顯示窗顯示瓦斯?jié)舛群途W(wǎng)路阻值，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸藓途W(wǎng)路阻值超限風(fēng)速達(dá)不到通風(fēng)要求時，對發(fā)爆器充電電路進(jìn)行閉鎖，閉鎖指示燈亮，語音指示電路發(fā)出“超限”指示，否則進(jìn)行下一步；2、安檢員、班組長、發(fā)爆員(三人)依次打開電子密碼鎖，本裝置發(fā)出“發(fā)爆”警號，工作面人員撤離。當(dāng)工作面人員又誤入工作面時，閉鎖指示燈亮，發(fā)出“有人”指示，并對發(fā)爆器充電電路進(jìn)行閉鎖，否則進(jìn)行下一步；3、發(fā)爆器自動接通充電電源，發(fā)爆母線由“檢測回路”自動切換到“發(fā)爆”回路；4、三人撤至安全地點(diǎn)，發(fā)爆員將發(fā)爆器鑰匙擰至“充電”擋位，發(fā)爆器開始充電；當(dāng)充電電壓滿足發(fā)爆要求的電壓時，噴霧裝置電磁球閥繼電器接通，開始提前噴霧；發(fā)爆員將發(fā)爆器鑰匙擰到“發(fā)爆”擋位，工作面雷管起爆；5、二十分鐘后，工作面炮煙除盡，噴霧裝置自動停止，工作人員拆除發(fā)爆母線與發(fā)爆器連接電纜，三人拔下智能控制裝置電子密碼鎖的鑰匙，恢復(fù)原始狀態(tài)。
本發(fā)明的積極效果是在人工操作(人防)的基礎(chǔ)上與智能集中控制裝置結(jié)合，解決了人為防控和單項(xiàng)功能的三人連鎖發(fā)爆出現(xiàn)的人為漏洞，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)一體化，滿足了《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的“一炮三檢”、“三人連鎖”的要求，避免了瓦斯爆炸事故、瞎炮事故和爆破傷人事故，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；圖2是本發(fā)明智能控制器的電路原理圖，圖中虛框內(nèi)為控制器內(nèi)部電路原理圖；圖3是智能控制器核心電路圖。
圖1中1-智能控制器，2-發(fā)爆器，3-噴霧裝置，4-工作面瓦斯傳感器，5-工作面風(fēng)速傳感器，6-工作面紅外傳感器，7-報(bào)警器。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明由發(fā)爆器2、噴霧裝置3、工作面瓦斯傳感器4、工作面紅外傳感器5、工作面風(fēng)速傳感器6、報(bào)警器7和智能控制器1所組成，其中的智能控制器由控制電路板和外圍電路組成。
本發(fā)明智能控制器的電路如圖2所示，電路中包括1、本質(zhì)安全型電源電路DY，該電路為常用電源電路，該電路輸入井下127V電源，變壓整流為5-24V直流電源，為電路提供電源；2、網(wǎng)路電阻值檢測電路WZ，該電路為常用的雷管檢測器電路，該電路計(jì)算爆破網(wǎng)路的阻值；3、瓦斯?jié)舛瓤刂齐娐稺S，該電路為常用的瓦斯檢測器的電路，輸入工作面瓦斯傳感器和內(nèi)置瓦斯傳感器信號；4、風(fēng)速風(fēng)量檢測電路FS，該電路為常用的風(fēng)量風(fēng)速控制電路，輸入工作面風(fēng)速傳感器信號，計(jì)算風(fēng)速、風(fēng)量值；5、噴霧控制電路PW，該電路由芯片ICL7017及發(fā)炮器電壓取樣電路組成，為噴霧裝置電磁球閥提供打開電流；6、聲報(bào)警電路YY1和YY2、光報(bào)警語音指示電路LED1-LED6和數(shù)碼顯示電路SX1、SX2；7、由芯片ICL7107和芯片EPM7064SLC44-10構(gòu)成的智能控制器核心電路(如圖3所示)，
在智能控制器核心電路中分成以下功能模塊(1)爆破網(wǎng)路阻值檢測模塊，該模塊輸入爆破網(wǎng)路電阻值檢測電路WZ的信號，輸出網(wǎng)路阻值信號至阻值數(shù)碼顯示電路SX1、阻值超值指示燈LED2和語音指示電路YY1，并輸出阻值超限信號至阻值閉鎖繼電器BJ1；(2)瓦斯?jié)舛葯z測模塊，該模塊輸入瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測電路的信號，輸出閉鎖信號至瓦斯?jié)舛乳]鎖繼電器BJ2，輸出瓦斯?jié)舛刃盘栔翝舛戎禂?shù)碼顯示器SX2、濃度超值指示燈LED3和語音指示電路YY2；(3)三人鑰匙閉鎖模塊該模塊輸入安檢員、班組長、發(fā)爆員三人的各自鑰匙開關(guān)K1、K2、K3信號，輸入閉鎖信號至三人閉鎖繼電器BJ3；(4)噴霧自控閉鎖模塊該模塊輸入發(fā)爆器充電電壓信號和噴霧控制電路PW動作信號，輸出噴霧閉鎖信號至閉鎖繼電器BJ4，使噴霧電磁球閥DF打開，輸出光信號至噴霧狀態(tài)指示燈LED5；(5)工作面人防閉鎖模塊該模塊輸入采掘工作面的人員監(jiān)測紅外傳感器信號，輸出閉鎖信號至人防閉鎖繼電器BJ5，輸出光信號至人防報(bào)警指示燈LED6。
(6)通風(fēng)閉鎖模塊該模塊輸入風(fēng)速傳感器信號，輸出閉鎖信號至通風(fēng)閉鎖繼電器BJ6。
在核心控制電路中設(shè)有爆破網(wǎng)路輸入接口、發(fā)爆器充電閉鎖信號接口，發(fā)爆器充電接口和發(fā)爆母線接口。
圖3中還顯示出，在智能控制器核心電路中，依次輸入有網(wǎng)路阻值超限超限信號、瓦斯超限信號1、瓦斯超限信號2、安檢員開關(guān)信號、班組長開關(guān)信號、發(fā)爆員開關(guān)信號、工作面人員監(jiān)測信號、爆破警號信號、充電取壓信號、噴霧閉鎖信號和發(fā)爆信號，所有輸入的模擬信號都經(jīng)光隔電路提供給單片機(jī)芯片EPM7064SLC44-10；輸出的控制信號依次有充電閉鎖信號、發(fā)爆(發(fā)爆)閉鎖信號、噴霧撒水控制信號、報(bào)警觸發(fā)信號1-4，上述所有控制信號都經(jīng)光隔電路提供給每個控制單元，輸出的指示燈信號經(jīng)R31、R32供LED1雙燈光源(網(wǎng)阻狀態(tài)顯示)，經(jīng)R33、R34供LED2雙燈光源(工作面瓦斯?fàn)顟B(tài)顯示)，經(jīng)R35、R36供LED3雙燈光源(內(nèi)置瓦斯?fàn)顟B(tài)顯示)，經(jīng)R37、R38供LED4雙燈光源(人防連鎖狀態(tài)顯示)，經(jīng)R39、R40供LED5雙燈光源(噴霧狀態(tài)狀態(tài)顯示)，經(jīng)R41至LED6單燈光源(充電電源顯示)。
權(quán)利要求
1.一種煤礦井下爆破智能集中控制系統(tǒng)，它包括發(fā)爆器、噴霧裝置、工作面瓦斯傳感器、工作面紅外傳感器、工作面風(fēng)速傳感器和報(bào)警器，其特征是，它還包括一個智能控制器，智能控制器由控制電路板和外圍電路組成，其中(一)外圍電路包括(1)用于將井下127V交流電變?yōu)?-12V直流電的本質(zhì)安全型電源電路；(2)爆破網(wǎng)絡(luò)電阻值檢測；(3)噴霧裝置控制電路；(4)瓦斯?jié)舛葯z測電路；(5)三個電子鎖開關(guān)電路；(6)紅外傳感器電路；(7)聲、光、語音指示電路和數(shù)碼顯示電路；(二)控制電路板是由單片機(jī)芯片構(gòu)成的核心控制電路板，在核心控制電路中設(shè)有爆破網(wǎng)路輸入接口、發(fā)爆器充電閉鎖信號接口、發(fā)爆器充電接口和發(fā)爆母線接口，該電路內(nèi)部構(gòu)成以下功能模塊(1)爆破網(wǎng)路阻值檢測模塊該模塊計(jì)算爆破網(wǎng)路電阻值，輸出爆破網(wǎng)路阻值信號至阻值數(shù)碼顯示電器、輸出爆破網(wǎng)路阻值超限信號至指示燈和語音指示電路，輸出發(fā)爆脈沖信號至發(fā)爆器；(2)瓦斯?jié)舛葯z測模塊該模塊輸入瓦斯?jié)舛葯z測傳感器模擬信號，輸出閉鎖信號至瓦斯?jié)舛乳]鎖繼電器，輸出瓦斯?jié)舛葦?shù)字信號至濃度值數(shù)碼顯示器、輸出瓦斯?jié)舛瘸敌盘栔林甘緹艉驼Z音指示電路；(3)三人電子密碼鎖閉鎖模塊該模塊輸入安檢員、班組長、發(fā)爆員三人的各自電子鎖開關(guān)信號，輸出閉鎖信號；(4)噴霧自控閉鎖模塊該模塊輸入發(fā)爆器充電電壓數(shù)字信號，輸出噴霧控制電路動作信號和發(fā)爆器毫秒開關(guān)繼電器動作信號；(5)工作面人防閉鎖模塊該模塊輸入采掘工作面的紅外傳感器脈沖信號，輸出閉鎖信號，輸出聲、光信號至報(bào)警指示燈和語音指示電路；(6)通風(fēng)閉鎖模塊該模塊輸入工作面風(fēng)量風(fēng)速模擬信號，輸出閉鎖信號至通風(fēng)閉鎖繼電器；在核心控制電路中設(shè)有爆破網(wǎng)路輸入接口、發(fā)爆器充電閉鎖信號接口，發(fā)爆器充電接口和發(fā)爆母線接口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤礦井下爆破智能集中控制系統(tǒng)，它包括發(fā)爆器、噴霧裝置、工作面瓦斯傳感器、工作面紅外傳感器、工作面風(fēng)速傳感器和報(bào)警器，其特征是，它還包括一個由控制電路板和外圍電路組成的智能控制器，在控制器核心控制電路中設(shè)有爆破網(wǎng)路阻值檢測模塊、瓦斯?jié)舛葯z測模塊、三人電子密碼鎖閉鎖模塊、噴霧自控閉鎖模塊、工作面人防閉鎖模塊、通風(fēng)閉鎖模塊。通過智能集中控制裝置和人工結(jié)合，解決了人為防控和單項(xiàng)功能的三人連鎖發(fā)爆出現(xiàn)的人為漏洞，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)一體化，滿足了《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的“一炮三檢”、“三人連鎖”的要求。
文檔編號G05B19/048GK1945479SQ20061006988
公開日2007年4月11日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者楊永騰, 石忠孝, 宋慶軍, 李棟, 王忠勇 申請人:山東科技大學(xué)