专利名称：矿用安全生产监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿用监控系统，具体地说是一种应用于采煤工作面和皮带机输送的矿用安全生产监控系统。
背景技术：
近年来，煤矿行业的各种事故时有发生，如何加强煤矿企业的安全生产能力和提高其管理水平已成为人们的必须面对的首要问题。在煤矿生产中，井上工作人员需要准确、 及时地监控井下煤矿安全和生产情况，仅依靠汇报和通知达不到准确实时的效果。目前还没有可以实现井上工作人员实时监控井下煤矿安全和生产情况的系统。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种应用于采煤工作面和皮带机输送的矿用安全生产监控系统，能够实现井上工作人员实时监控井下煤矿安全和生产情况。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是矿用安全生产监控系统，用以井上工作人员实时地监控井下采煤工作面和皮带机运行的安全生产情况，其特征是，包括井上主系统、数据交换设备、井下工作面控制系统和井下皮带机保护系统，所述井下工作面控制系统和井下皮带机保护系统通过数据交换设备与井上主系统相连接；所述井上主系统包括监控服务器和输入输出装置，所述监控服务器与数据交换设备连接，所述输入输出装置包括分别与监控系统连接的打印机、音响设备和麦克风；所述数据交换设备包括矿用本安型光端机和矿用本安型数据交换机；所述井下工作面控制系统包括矿用本安型控制器、矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、矿用本安型启停闭锁扩音电话、矿用本安型闭锁扩音电话、矿用本安型终端、矿用隔爆兼本安型信号转换器和隔爆型电磁阀，所述矿用本安型控制器与数据交换设备连接，所述矿用隔爆兼本安型直流稳压电源与矿用本安型控制器连接，所述矿用本安型启停闭锁扩音电话与矿用本安型闭锁扩音电话相互交替串连接后两端分别与矿用本安型控制器和矿用本安型终端连接，所述矿用隔爆兼本安型信号转换器分别与矿用本安型控制器和隔爆型电磁阀连接；所述井下皮带机保护系统包括矿用本安型控制器、矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、矿用本安型拉线闭锁扩音电话、矿用本安型双向闭锁开关、矿用本安型终端、跑偏传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器、撕裂传感器、矿用隔爆兼本安型信号转换器和隔爆型电磁阀，所述矿用本安型控制器与数据交换设备连接，所述矿用隔爆兼本安型直流稳压电源与矿用本安型控制器连接，所述矿用本安型拉线闭锁扩音电话与矿用本安型双向闭锁开关相互交替串连接后两端分别与矿用本安型控制器和矿用本安型终端连接，所述跑偏传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器、撕裂传感器和矿用隔爆兼本安型信号转换器分别与矿用本安型控制器连接，所述隔爆型电磁阀与矿用隔爆兼本安型信号转换器连接。
所述矿用本安型控制器包括电源管理模块和中央处理器以及分别与中央处理器相连的网络接口处理模块、RS485接口处理模块、CAN接口处理模块、USB接口处理模块、显示器接口处理模块和语音处理模块以及与显示器接口处理模块相连的液晶显示器，所述的 USB接口处理模块用于与计算机相连进行编程和调试，所述的RS485接口处理模块和CAN接口处理模块完成外设信息交换，所述的网络接口模块实现远程传输能力，所述的语音处理模块完成语音信号的放大与隔离，所述的显示器接口处理模块完成显示信号的串并转换与电平转换。进一步地，所述井下工作面控制系统还包括用以远程控制各种电机启停操作的控制开关或控制开关组，所述的控制开关或控制开关组与矿用本安型控制器连接。进一步地，所述井下皮带机保护系统还包括用以远程控制各种电机启停操作的控制开关或控制开关组，所述的控制开关或控制开关组与矿用本安型控制器连接。优选地，所述监控服务器包括装载有应用软件的计算机。进一步地，所述井下皮带机保护系统还包括矿用本安型数据转接装置和矿用本安型启停开关，所述数据转接装置与矿用本安型拉线闭锁扩音电话或矿用本安型双向闭锁开关连接，所述矿用本安型启停开关、跑偏传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器、撕裂传感器和矿用隔爆兼本安型信号转换器分别与矿用本安型数据转接装置连接。本发明的有益效果是采用上述结构后，本发明能够对井下采煤工作面、掘进工作面、皮带机等各种设备的进行控制、保护、信息采集和监测，通过矿用光纤和传输接口将相关数据信息上传至井上计算机或中心站，供井上调度室及生产科室进行数据分析和远程监控；本发明不仅实现了井下采煤工作面、掘进工作面、皮带机(顺槽皮带、大皮带等)等各种设备的控制、保护、沿线通话、故障检测、显示及报警等功能，而且实现了井上与井下的信息共享、语音通话和井上对井下设备的远程监控，是目前煤矿领域最先进的通信控制系统。
下面结合附图对本发明作进一步地说明图1是本发明的结构框图；图2是本发明所述井下工作面控制系统的结构框图；图3是本发明所述井下皮带机保护系统的结构框图；图4是本发明所述矿用本安型控制器的结构框图；图5是本发明所述井下工作面控制系统一实施例的结构示意图；图6是本发明所述井下皮带机保护系统一实施例的结构示意图。
具体实施例方式如图1、图2、图3和图4所示，本发明的一种用以井上工作人员实时地监控井下采煤工作面和皮带机运行的安全生产情况的矿用安全生产监控系统，包括井上主系统、数据交换设备、井下工作面控制系统和井下皮带机保护系统，所述井下工作面控制系统和井下皮带机保护系统通过分别设置在井上井下的数据交换设备与井上主系统相连接；所述井上主系统包括监控服务器和输入输出装置，所述监控服务器与数据交换设备连接，所述输入输出装置包括分别与监控系统连接的打印机、音响设备和麦克风；所述监控服务器包括装载有应用软件的计算机；所述数据交换设备包括矿用本安型光端机和矿用本安型数据交换机。如图2所示，所述井下工作面控制系统包括矿用本安型控制器、矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、矿用本安型启停闭锁扩音电话、矿用本安型闭锁扩音电话、矿用本安型终端、矿用隔爆兼本安型信号转换器、隔爆型电磁阀和控制开关组，所述矿用本安型控制器与数据交换设备连接，所述矿用隔爆兼本安型直流稳压电源与矿用本安型控制器连接，所述矿用本安型启停闭锁扩音电话与矿用本安型闭锁扩音电话相互交替串连接后两端分别与矿用本安型控制器和矿用本安型终端连接，所述矿用隔爆兼本安型信号转换器分别与矿用本安型控制器和隔爆型电磁阀连接；所述控制开关组与矿用本安型控制器连接，用以远程控制各种电机启停操作。如图3所示，所述井下皮带机保护系统包括矿用本安型控制器、矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、矿用本安型拉线闭锁扩音电话、矿用本安型双向闭锁开关、矿用本安型终端、跑偏传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器、撕裂传感器、矿用隔爆兼本安型信号转换器、隔爆型电磁阀、控制开关组、矿用本安型数据转接装置和矿用本安型启停开关，所述矿用本安型控制器与数据交换设备连接，所述矿用隔爆兼本安型直流稳压电源与矿用本安型控制器连接，所述矿用本安型拉线闭锁扩音电话与矿用本安型双向闭锁开关相互交替串连接后两端分别与矿用本安型控制器和矿用本安型终端连接，所述跑偏传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器、撕裂传感器和矿用隔爆兼本安型信号转换器分别与矿用本安型控制器连接，所述隔爆型电磁阀与矿用隔爆兼本安型信号转换器连接；所述控制开关组与矿用本安型控制器连接，用以远程控制各种电机启停操作。所述数据转接装置与矿用本安型拉线闭锁扩音电话或矿用本安型双向闭锁开关连接，所述矿用本安型启停开关、跑偏传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器、撕裂传感器和矿用隔爆兼本安型信号转换器分别与矿用本安型数据转接装置连接，当一台矿用本安型控制器控制多条皮带机时，数据转接装置作为分站用于控制皮带机启停及采集各种传感器信号。如图4所述，所述矿用本安型控制器包括电源管理模块和中央处理器以及分别与中央处理器相连的网络接口处理模块、RS485接口处理模块、CAN接口处理模块、USB接口处理模块、显示器接口处理模块和语音处理模块以及与显示器接口处理模块相连的液晶显示器，所述的USB接口处理模块用于与计算机相连进行编程和调试，所述的RS485接口处理模块和CAN接口处理模块完成外设信息交换，所述的网络接口模块实现远程传输能力，所述的语音处理模块完成语音信号的放大与隔离，所述的显示器接口处理模块完成显示信号的串并转换与电平转换。图5是本发明所述井下工作面控制系统一实施例的结构示意图。如图5所示，本发明在采煤工作面的具体应用一、采煤工作面的基本情况采煤工作面长度为300米，工作面移动变电站及破碎、转载、前后部运输机的电机开关均安装在溜尾的方向，工作面的各被控设备为破碎机、转载机、前后部运输机和泵 (最多至10台泵)。
二、根据上述情况，所述井下工作面控制系统的具体配置如下1)矿用本安型控制器一台，安装于工作面列车变电站附近，用于工作面各被控设备的控制、显示等；矿用本安型控制器还连接有控制开关组，用于远程控制皮带机系统的电机启停操作。2)矿用隔爆兼本安型直流稳压电源一台，用于给矿用本安型控制器供电。3)从矿用本安型控制器开始，引出一条30米长的带插头七芯屏蔽阻燃拉力电缆 (以下简称七芯电缆)，七芯电缆另一端在转载机机头接一台闭锁扩音电话，用于实现工作面的沿线通话、闭锁、打点预警和启停报警等功能，并从该闭锁扩音电话向下再接一条100 米带插头七芯电缆，直到溜尾。4)在溜尾安装一台启停闭锁扩音电话，其上设有一个闭锁按钮和两个旋钮，闭锁按钮用于全停，两个旋钮可设定为分别远程启停前部和后部运输机；启停闭锁扩音电话用于实现工作面的沿线通话、闭锁、远程启停、打点预警和启停报警等功能。5)从启停闭锁扩音电话开始，沿工作面每隔15米安装一台闭锁扩音电话，闭锁扩音电话之间用25米的七芯电缆连接，直到溜头。6)在溜头，安装一台启停闭锁扩音电话，同样可以实现全停及远程启停前、后部运输机。7)在溜头的启停闭锁扩音电话末端连接一台矿用本安型终端，用于监测沿线末端电压，以及用于井下工作面控制系统进行尾尾搭接和数据传输。图6是本发明所述井下皮带机保护系统一实施例的结构示意图。如图6所示，本发明在皮带机运输的具体应用一、皮带机运输系统的基本配置第一皮带机和第二皮带机的长度均为1000米，皮带电机开关均安装在各自的皮带机机头附近，每条皮带均具有1台抱闸电机与2台驱动电机，且均设有防滑保护、温度保护、烟雾保护、跑偏保护、堆煤保护和撕裂保护，温度保护或烟雾保护发生时则控制电磁阀打开。二、根据上述情况，所述井下皮带机保护系统的具体配置如下1)矿用本安型控制器一台，安装于第一皮带机的控制开关附近，用于第一皮带机的起停控制以及跑偏传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器和撕裂传感器等传感器的信号采集；矿用本安型控制器还连接有控制开关组，用于远程控制皮带机系统的电机启停操作。2)矿用隔爆兼本安型直流稳压电源一台，用于给矿用本安型控制器供电。3)从矿用本安型控制器开始，引出一条100米长的七芯电缆，七芯电缆的另一端接一台拉线急停扩音电话，拉线急停扩音电话用于实现皮带机系统的沿线通话、闭锁、拉线急停、打点预警和启停报警等功能，并从该拉线急停扩音电话向后再接一条100米七芯电缆，七芯电缆的另一端接一台双向急停开关，拉线急停扩音电话与双向急停开关交叉布置， 直到第一皮带机的机尾，拉动双向急停开关两端的线缆可将急停信号传输给矿用本安型控制器，由矿用本安型控制器实现设备的紧急停车并显示。4)在第一皮带机的机尾安装一台拉线急停扩音电话，向第二条皮带机的方向再接一条30米七芯电缆，七芯电缆电缆的另一端连接一台数据转接装置，用于接入设置在第一皮带机机尾的跑偏传感器和设置在第二皮带机系统的堆煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器、撕裂传感器等各种传感器，数据转接装置还连接有一台启停开关，用于控制第二皮带机的起停。5)从数据转接装置开始，沿第二皮带机的机尾方向，按第一皮带机的情况配置第二皮带机。在第二皮带机的机尾再安装一台矿用本安型终端，用于监测沿线末端电压，以及用于井下皮带机保护系统进行尾尾搭接和数据传输。以下是各种传感器的功能特点1)烟雾传感器设置在皮带机上方，对巷道内因皮带与滚筒之间的摩擦或煤层自燃等原因产生的烟雾浓度进行检测，当烟雾浓度达到一定值时，烟雾传感器输出接点动作。2)温度传感器对电机的驱动滚筒和其他机电设备进行温度检测，当温度值达到一定值时，温度传感器输出接点动作。3)速度传感器用于监测皮带的运行速度，滚筒与下皮带紧密接触安装，传感器将皮带速度转换为频率量信号，供上位机运算并实时显示。4)跑偏传感器用来监测皮带的跑偏角度，当皮带跑偏角度大于80士3°时，一级跑偏开关动作；当皮带跑偏角度大于200士3°时，二级跑偏开关动作。5)堆煤传感器安装在皮带搭接或漏煤眼处，当皮带机头堆煤、满仓或超限时，传感器的触杆带动行程开关动作，控制箱检测到信号变化后会报警并停机。6)撕裂传感器用于检测皮带机的皮带撕裂情况，当皮带发生撕裂时，皮带上方的煤屑将落在撕裂传感器上从而触发撕裂传感器发出报警信号。本发明的实施并不仅局限于上述实施例，启停闭锁扩音电话和拉线急停扩音电话可以互换，根据现场需求进行选择使用。
权利要求
1.矿用安全生产监控系统，用以井上工作人员实时地监控井下采煤工作面和皮带机运行的安全生产情况，其特征是，包括井上主系统、数据交换设备、井下工作面控制系统和井下皮带机保护系统，所述井下工作面控制系统和井下皮带机保护系统通过数据交换设备与井上主系统相连接；所述井上主系统包括监控服务器和输入输出装置，所述监控服务器与数据交换设备连接，所述输入输出装置包括分别与监控系统连接的打印机、音响设备和麦克风；所述数据交换设备包括矿用本安型光端机和矿用本安型数据交换机；所述井下工作面控制系统包括矿用本安型控制器、矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、 矿用本安型启停闭锁扩音电话、矿用本安型闭锁扩音电话、矿用本安型终端、矿用隔爆兼本安型信号转换器和隔爆型电磁阀，所述矿用本安型控制器与数据交换设备连接，所述矿用隔爆兼本安型直流稳压电源与矿用本安型控制器连接，所述矿用本安型启停闭锁扩音电话与矿用本安型闭锁扩音电话相互交替串连接后两端分别与矿用本安型控制器和矿用本安型终端连接，所述矿用隔爆兼本安型信号转换器分别与矿用本安型控制器和隔爆型电磁阀连接；所述井下皮带机保护系统包括矿用本安型控制器、矿用隔爆兼本安型直流稳压电源、 矿用本安型拉线闭锁扩音电话、矿用本安型双向闭锁开关、矿用本安型终端、跑偏传感器、 堆煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器、撕裂传感器、矿用隔爆兼本安型信号转换器和隔爆型电磁阀，所述矿用本安型控制器与数据交换设备连接，所述矿用隔爆兼本安型直流稳压电源与矿用本安型控制器连接，所述矿用本安型拉线闭锁扩音电话与矿用本安型双向闭锁开关相互交替串连接后两端分别与矿用本安型控制器和矿用本安型终端连接， 所述跑偏传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器、撕裂传感器和矿用隔爆兼本安型信号转换器分别与矿用本安型控制器连接，所述隔爆型电磁阀与矿用隔爆兼本安型信号转换器连接。
2.根据权利要求1所述的矿用安全生产监控系统，其特征是，所述矿用本安型控制器包括电源管理模块和中央处理器以及分别与中央处理器相连的网络接口处理模块、RS485 接口处理模块、CAN接口处理模块、USB接口处理模块、显示器接口处理模块和语音处理模块以及与显示器接口处理模块相连的液晶显示器，所述的USB接口处理模块用于与计算机相连进行编程和调试，所述的RS485接口处理模块和CAN接口处理模块完成外设信息交换， 所述的网络接口模块实现远程传输能力，所述的语音处理模块完成语音信号的放大与隔离，所述的显示器接口处理模块完成显示信号的串并转换与电平转换。
3.根据权利要求1或2所述的矿用安全生产监控系统，其特征是，所述井下工作面控制系统还包括用以远程控制各种电机启停操作的控制开关或控制开关组，所述的控制开关或控制开关组与矿用本安型控制器连接。
4.根据权利要求1或2所述的矿用安全生产监控系统，其特征是，所述井下皮带机保护系统还包括用以远程控制各种电机启停操作的控制开关或控制开关组，所述的控制开关或控制开关组与矿用本安型控制器连接。
5.根据权利要求1或2所述的矿用安全生产监控系统，其特征是，所述监控服务器包括装载有应用软件的计算机。
6.根据权利要求1或2所述的矿用安全生产监控系统，其特征是，所述井下皮带机保护系统还包括矿用本安型数据转接装置和矿用本安型启停开关，所述数据转接装置与矿用本安型拉线闭锁扩音电话或矿用本安型双向闭锁开关连接，所述矿用本安型启停开关、跑偏传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、温度传感器、速度传感器、撕裂传感器和矿用隔爆兼本安型信号转换器分别与矿用本安型数据转接装置连接。
全文摘要
一种矿用安全生产监控系统，用以井上工作人员实时地监控井下采煤工作面和皮带机运行的安全生产情况，它包括井上主系统、数据交换设备、井下工作面控制系统和井下皮带机保护系统，所述井下工作面控制系统和井下皮带机保护系统通过数据交换设备与井上主系统相连接；所述井下工作面控制系统和井下皮带机保护系统分别对井下采煤、掘进工作面和井下皮带机等各种设备的进行控制、保护、信息采集和监测。本发明不仅实现了井下采煤工作面、掘进工作面、皮带机等各种设备的控制、保护、沿线通话、故障检测、显示及报警等功能，而且实现了井上与井下的信息共享、语音通话和井上对井下设备的远程监控，是目前煤矿领域最先进的通信控制系统。
文档编号E21F17/18GK102493835SQ20111043865
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者孙宝琳, 孙计爽, 王常启, 王琳娜, 董炜 申请人:济南矿安电气有限公司