一种智慧矿山斜井系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种智慧矿山斜井系统，斜井矿车轨道的井下和井上入口处设有入口门，井下入口门外设有载重地磅和红外传感器，轨道内设有若干个安全门，井上入口门外设有卷扬机，卷扬机通过绳索牵拉矿车在斜井矿车轨道内运行，所有门上均设有RFID读卡器，读卡器、激光对管传感器连接无线模块，井上蜂鸣器、LCD显示模块、触摸屏模块、卷扬机、无线模块和GSM基站连接井上智能网关，各无线模块连接PC端的无线模块，PC机通过信号线连接服务器，服务器通过防火墙连接外部的internet网络。本发明的有益效果是斜井运输作业的综合监控与安全管理，使得矿山斜井防止跑车事故发生，系统安全性高。
【专利说明】_种智慧矿山斜井系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于采矿【技术领域】，涉及一种智慧矿山斜井系统。
【背景技术】
[0002] 近几年来，矿山斜井跑车事故时常发生，造成了相当严重的人员伤亡和经济损失。 在斜井运输中，由于超载、失修、误操作等原因，发生提升车辆断绳、脱钩现象，使运行的 车辆沿斜井轨道向下的加速运动，即所谓的斜井跑车。煤矿安全规程规定：在斜井串车提 升井巷中，必须安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车防护装置。现有的斜井 跑车防护装置中有机械联锁原理的、PLC作为控制器的，电子电路作为控制器的，存在着 寿命短、维修量大、算法不灵活、抗干扰能力差等缺陷。
[0003] 目前在我国的一些矿藏含量较大的地方，如江西省赣州市，大量存在的规模小、投 入少、电气化和自动化程度低的小型矿井，这些矿井对于斜井安全防范还处于非常落后的 阶段，发生斜井跑车的事故概率非常高，安全生产的防范设施亟待不断提高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种智慧矿山斜井系统，解决了现有的斜井系统不够安 全，斜井运输作业发生斜井跑车的事故概率非常高的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是包括斜井矿车轨道，斜井矿车轨道的井下入口处设有 井下人行入口门和井下车行入口门，斜井矿车轨道的井上入口处设有井上人行入口门和井 上车行入口门，井下车行入口门外设有载重地镑，在斜井矿车轨道内的井下车行入口门和 井上车行入口门之间设有若干个安全门，井上车行入口门外设有卷扬机，卷扬机通过绳索 牵拉矿车在斜井矿车轨道内运行，在斜井矿车轨道的井下人行入口门外设有红外传感器， 在斜井矿车轨道内设有若干激光对管传感器，井下人行入口门、井下车行入口门，井上人行 入口门、井上车行入口门和安全门上均设有RFID读卡器，井下人行入口门、井下人行入口 门外的红外传感器、和井下人行入口门上的RFID读卡器通过电路连接井下段的Zigbee无 线模块，井下车行入口门、井下车行入口门旁的安全门和井中段下部分的激光对管传感器 通过电路连接井中段下部的Zigbee无线模块，井上车行入口门、井上车行入口门旁的安全 门和井中段上部分的激光对管传感器通过电路连接井中段上部的Zigbee无线模块，井上 人行入口门、井上人行入口门上的RFID读卡器、卷扬机、井上的Zigbee无线模块，蜂鸣器、 LCD显示模块、触摸屏模块分别通过电路连接井上智能网关，井上智能网关通过电路连接 GSM基站，GSM基站通过无线信号连接手机终端，井下段的Zigbee无线模块、井中段下部的 Zigbee无线模块、井中段上部的Zigbee无线模块和井上的Zigbee无线模块通过无线信号 连接PC端的Zigbee无线模块，PC端的Zigbee无线模块安装在PC机上，PC机通过信号线 连接服务器，服务器通过防火墙连接外部的internet网络。
[0006] 进一步，所述红外传感器包括温度传感器、湿度传感器、气敏传感器、称重传感器。
[0007] 进一步，所述井中段下部分的激光对管传感器为5个，所述井中段上部分的激光 对管传感器为6个。
[0008] 本发明的有益效果是斜井运输作业的综合监控与安全管理，使得矿山斜井防止跑 车事故发生，系统安全性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本发明智慧斜井结构示意图；
[0010] 图2是本发明系统网络拓扑结构示意图；
[0011] 图3是本发明人员下井处理流程图；
[0012] 图4是本发明矿车下井处理流程图；
[0013] 图5是本发明人员上井处理流程图；
[0014] 图6是本发明矿车上井处理流程图；
[0015] 图7是本发明下井跑车检测流程；
[0016] 图8是上井跑车检测流程图。
[0017] 图中，1.斜井矿车轨道，2.井下人行入口门，3.井下车行入口门，4.井上人行入口 门，5.井上车行入口门，6.载重地镑，7.安全门，8.卷扬机，9.绳索，10.矿车，11.红外传感 器，12.激光对管传感器，13. RFID读卡器，14. Zigbee无线模块，15.蜂鸣器，16. LCD显示模 块，17.触摸屏模块，18.井上智能网关，19. GSM基站，20.手机终端，21. PC机，22.服务器， 23.防火墙，24. internet 网络。
[0018] 系统设计方案
[0019] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0020] 本发明一种智慧矿山斜井系统矿井结构如图1所示，包括斜井矿车轨道1，斜井矿 车轨道1的井下入口处设有井下人行入口门2和井下车行入口门3,斜井矿车轨道1的井上 入口处设有井上人行入口门4和井上车行入口门5,井下车行入口门3外设有载重地镑6， 在斜井矿车轨道1内的井下车行入口门3和井上车行入口门5之间设有两个安全门7,井上 车行入口门5外设有卷扬机8,卷扬机8通过绳索9牵拉矿车10在斜井矿车轨道1内运行， 在斜井矿车轨道1的井下人行入口门2外设有红外传感器11，在斜井矿车轨道1内设有若 干激光对管传感器12。
[0021] 如图2所示的网络拓扑图，井下人行入口门2、井下车行入口门3,井上人行入口 门4、井上车行入口门5和安全门7上均设有RFID读卡器13,井下人行入口门2、井下人行 入口门2外的红外传感器11、和井下人行入口门2上的RFID读卡器13通过电路连接井下 段的Zigbee无线模块14,井下车行入口门3、井下车行入口门3旁的安全门7和井中段下 部分的激光对管传感器12通过电路连接井中段下部的Zigbee无线模块14,井上车行入口 门5、井上车行入口门5旁的安全门7和井中段上部分的激光对管传感器12通过电路连接 井中段上部的Zigbee无线模块14,井上人行入口门4、井上人行入口门4上的RFID读卡器 13、 卷扬机8、井上的Zigbee无线模块14,蜂鸣器15、IXD显示模块16、触摸屏模块17分别 通过电路连接井上智能网关18,井上智能网关18通过电路连接GSM基站19, GSM基站通过 无线信号连接手机终端20,井下段的Zigbee无线模块14、井中段下部的Zigbee无线模块 14、 井中段上部的Zigbee无线模块14和井上的Zigbee无线模块14通过无线信号连接PC 端的Zigbee无线模块14, PC端的Zigbee无线模块14安装在PC机21上，PC机21通过信 号线连接服务器22,服务器22通过防火墙23连接外部的internet网络24。红外传感器 11包括温度传感器、湿度传感器、气敏传感器、称重传感器。井中段下部分的激光对管传感 器12为5个，所述井中段上部分的激光对管传感器12为6个。
[0022] 井下使用绳索9连接矿车10,井上使用卷扬机8拉拽绳索9,从而实现矿车10的 升井操作。入口门上设有RFID读卡器13,通过RFID射频卡进行门控，整个斜井设立了两个 安全门7,安全门7平时开启，当出现跑车事故时紧急关闭。整个斜井设立了 11对激光对管 传感器12,用于检测矿车10的运行状况；井下车行入口门3外设有载重地镑6,用于判断矿 车是否超载。
[0023] 本发明的智慧矿井各部功能如下：
[0024] (1)井下环境监测：智慧斜井能实时采集所处位置的温湿度、危险气体浓度、矿车 10在斜井矿车轨道1中的运行状态及位置等，使用无线方式传送到IXD显示模块16及PC 机21，在LCD端上使用数字和图形两种方式实时显示；
[0025] (2)矿车跑车监控：智慧斜井井壁配有激光对管传感器模块12,能够实时监控矿 车10上下斜井的状况，系统采用常闭式工作方式，斜井中的安全阻挡门即安全门7常闭，仅 当矿车10经过才开启，若矿车10在运作过程中发生跑车，系统不开启安全阻挡门，防止矿 车10跑车造成的任何人员的伤害及财产损失；同时使用无线方式进行数据通信，使得井上 井下第一时间得知跑车情况，得以无线报警及尽快处理意外；即系统能够安全监测斜井井 下作业环境及防斜井跑车的安全监控功能。
[0026] (3)门禁系统RFID考勤：智慧斜井系统通过RFID技术，RFID读卡器13对进入井 下人员的RFID卡进行识别记录，实现井下工作人员出入井的管理；
[0027] (4)斜井通行控制：同时门禁系统通过控制井下人员与矿车10的不同时使用斜井 通道，即实现了当矿车10在斜井上下期间拒绝任何人员进出斜井通道；
[0028] (5)矿车10超载监控：门禁系统还具有对矿车10超载检测的监控功能，通过载重 地镑6,门禁能够禁止过载矿车通行斜井通道进一步保障了斜井的安全有序工作。即系统能 够实现人车的出入监控管理。
[0029] 下面列举一种本发明硬件方式：
[0030] (1)其中主控的嵌入式处理器为韩国三星公司的S3C2440芯片井上网关通过串口 与RFID读卡器、GSM/GPRS通信模块以及Zigbee模块相连。井上智能网关18连接有IXD显 示模块16的显示屏及触摸屏模块17,以便显示信息和接收用户输入命令。如果需要连接较 大的显示屏，井上智能网关18还能通过连接IXD转VGA模块，连接带有VGA接口的显示屏。 井上智能网关18通过光电隔离管连接继电器，然后继电器再连接接触器，最后连接用于拉 拽矿车10的卷扬机8。此外，井上智能网关18也控制了井上人行入口门4的电磁锁，其电 路上由S3C2440通过I/O 口控制继电器的通断，来控制电磁锁的开关。井上网关所用设备 选型如表1所示。
[0031] 表1井上网关主要模块选型表
[0032]
【权利要求】
1. 一种智慧矿山斜井系统，其特征在于：包括斜井矿车轨道（1)，斜井矿车轨道（1)的 井下入口处设有井下人行入口门（2)和井下车行入口门（3)，斜井矿车轨道（1)的井上入口 处设有井上人行入口门（4)和井上车行入口门（5)，井下车行入口门（3)外设有载重地镑 (6)，在斜井矿车轨道（1)内的井下车行入口门（3)和井上车行入口门（5)之间设有两个安 全门（7)，井上车行入口门（5)外设有卷扬机（8)，卷扬机（8)通过绳索（9)牵拉矿车（10) 在斜井矿车轨道（1)内运行，在斜井矿车轨道（1)的井下人行入口门（2)外设有红外传感 器（11)，在斜井矿车轨道（1)内设有若干激光对管传感器（12)，井下人行入口门（2)、井下 车行入口门（3)，井上人行入口门（4)、井上车行入口门（5)和安全门（7)上均设有RFID读 卡器（13)，井下人行入口门（2)、井下人行入口门（2)外的红外传感器（11)、和井下人行入 口门（2)上的RFID读卡器（13)通过电路连接井下段的Zigbee无线模块（14)，井下车行 入口门（3)、井下车行入口门（3)旁的安全门（7)和井中段下部分的激光对管传感器（12) 通过电路连接井中段下部的Zigbee无线模块（14)，井上车行入口门（5)、井上车行入口门 (5)旁的安全门（7)和井中段上部分的激光对管传感器（12)通过电路连接井中段上部的 Zigbee无线模块（14)，井上人行入口门（4)、井上人行入口门（4)上的RFID读卡器（13)、卷 扬机（8)、井上的Zigbee无线模块（14)，蜂鸣器（15)、LCD显示模块（16)、触摸屏模块（17) 分别通过电路连接井上智能网关（18)，井上智能网关（18)通过电路连接GSM基站（19)， GSM基站通过无线信号连接手机终端（20)，井下段的Zigbee无线模块（14)、井中段下部的 Zigbee无线模块（14)、井中段上部的Zigbee无线模块（14)和井上的Zigbee无线模块（14) 通过无线信号连接PC端的Zigbee无线模块（14)，PC端的Zigbee无线模块（14)安装在PC 机（21)上，PC机（21)通过信号线连接服务器（22)，服务器（22)通过防火墙（23)连接外 部的 internet 网络（24)。
2. 按照权利要求1所述一种智慧矿山斜井系统，其特征在于：所述红外传感器（11)包 括温度传感器、湿度传感器、气敏传感器、称重传感器。
3. 按照权利要求1所述一种智慧矿山斜井系统，其特征在于：所述井中段下部分的激 光对管传感器（12)为5个，所述井中段上部分的激光对管传感器（12)为6个。
【文档编号】E21F13/04GK104453991SQ201410631301
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】谢小云, 邓小鸿 申请人:江西理工大学, 谢小云