专利名称：风井主风扇电源闭锁装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风井主风扇电源闭锁装置，主要用于煤矿风井主风扇电源的自动切换和报警。
背景技术：
在煤矿矿井下工作，矿工生命安全和设备安全最重要，煤矿井下的通风状况一旦出现异常，瓦斯等混合气体浓度迅速升高，这时必须要求井下全面切断电源。
目前，我国各个煤矿的风井供电由风井变电所和中央变电所组成，绝大部分的风井供电由风井变电所和中央变电所是分开设置的，两者之间距离远近不等，最远的有5～6公里，最近的仅十几米。为确保并下生产的安全，客观上要求当风井的主风扇因故停转时，必须及时切断向并下的所有供电，包括风井变电所的6KV井下供电，和中央变电所的35KV的并下供电。当前采用的办法人工值守，风井变电所和中央变电所都是三班轮换制，风井值班员定时检查主扇的运行情况，一旦发现主扇停转，立即手工拉下井下供电开关，同时即刻电话通知异地的中央变电所，中央变电所值班员接到电话后，再手工拉下中央变电所的35KV井下供电，至此井下工作面上的所有供电被切掉。上述的切电方法虽能局部缓解事故发生，但不能达到井下全面切电杜绝事故。在主扇停转发生时，一些由于人为因素导致的不能及时切电而造成的重大事故时有发生，造成严重的生命财产损失。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种风井主风扇电源闭锁装置，以解决现有技术由人工操作存在的严重的安全隐患的问题。
本实用新型的技术方案是包括主机和从机，两者之间通过通讯系统连接；所述的主机包括主机数据处理单元、指令输入键盘、主机数据发送与接收电路、数码显示器、显示驱动电路、主机切电控制电路、风压采样电路、风机开停检测电路和主机工作状态指示电路，指令输入键盘、风压采样电路和风机开停检测电路分别与主机数据处理单元的不同输入端连接，后者的不同输出端分别与主机数据发送与接收电路、显示驱动电路、主机切电控制电路、主机工作状态指示电路的输入端连接，显示驱动电路的输出端与所述的数码显示器连接；所述的主机数据发送与接收电路的输出端用于通过通讯系统与所述的从机进行通讯和控制信号的传递；所述的主机切电控制电路的输出端连接风井变电所主回路电源开关并控制其通断；所述的从机包括从机数据处理单元、从机数据发送与接收电路、从机切电控制电路和从机工作状态指示电路，从机数据处理单元的不同输出/输入端口分别与从机数据发送与接收电路、从机工作状态指示电路的一端连接，并与从机切电控制电路的输入端连接；所述的从机数据发送与接收电路的另一端用于通过通讯系统与所述的主机进行通讯和控制信号的传递；所述的从机切电控制电路的输出端连接中央变电所主回路电源的开关并控制其通断。
本实用新型的优点是该装置采用远程监控技术，并在控制距离上没有任何局限，可自动检测主扇的工作状态，井下通风一旦异常，会及时发预警信号，并自动切断风井一侧的井下供电，同时向异地的中央变电所发出切电命令，中央变电所收到切电命令后再自动切掉井下供电，从而在根本上杜绝由于通风故障导致的瓦斯爆炸事故。
本装置设置了“一键恢复”功能，若用户供电停电，恢复电后要想使系统重新启动，只需轻触“运行键”，即可恢复所有的初始化参数，并进入运行状态，使用非常方便。它的外型设计美观大方、科技含量高、操作简单、维护方便，是煤矿安全生产方面不可缺少的新产品。
本装置从软件和硬件两个方面进行了EMC设计，保证了良好的电磁兼容性；它的技术方案是开放式结构，可根据用户的实际需求采用不同的拓朴结构灵活组网，形成各具特色的监控网络，组网操作简单易行，无需任何专业知识。它的设计本着以人为本、用户至上的原则，最在限度的体现了人性化的要求，具有良好的人机交互界面，配备了各种状态批示灯和一台工作波形监察院视器。
本装置技术上是向下兼容的不但具有远程切电的优点，同时具备传统的就地闭锁功能。
图1是本实用新型的系统构成示意图；图2是本实用新型的电路框图；图3是本实用新型主机的指令输入键盘的实施例电路图；图4是本实用新型主机的数据处理单元的实施例电路图；图5是本实用新型主机的显示驱动电路的实施例电路图；图6是本实用新型主机的显示器的实施例电路图；图7是本实用新型主机的数据发送与接收电路的实施例电路图；图8是本实用新型主机切电控制电路的实施例电路图；图9是本实用新型主机的风压采样电路的实施例电路图；图10是本实用新型主机的风机开停检测电路的实施例电路图；图11是本实用新型主机的工作状态指示电路的实施例电路图；图12是本实用新型从机的数据处理单元的实施例电路图；图13是本实用新型从机的数据发送与接收电路的实施例电路图；图14是本实用新型从机切电控制电路的实施例电路图；图15是本实用新型从机的声光报警电路的实施例电路图；图16是本实用新型从机的工作状态指示电路的实施例电路图；图17是本实用新型主机的前面板结构示意图；图18是本实用新型从机的前面板结构示意图。
附图标记说明A.主机；B.从机；C.通讯线路；P.电话交换机系统；11.指令输入键盘电路；12.主机切电控制电路；13.主机数据处理单元；14.主机通讯数据发送与接收电路；15.显示驱动电路；16.数码显示器；17.主机双踪示波器；18.风井变电所调度电话；19.风压采样电路；20.风机开停检测电路；21.主机工作状态指示电路；22.从机数据处理单元；23.从机通讯数据发送与接收电路；24.从机切电控制电路；25.从机双踪示波器；26.中央变电所调度电话；27.声光报警电路；28.从机工作状态指示电路。
具体实施方式
参见图1和图2，本实用新型主要由主机A和从机B组成，主机A和从机B分别设在风井变电所和中央变电所，两者之间通过现有的通讯系统p(包括P1和P2)连接，即主机A和从机B分别通过一台小型自动电话交换机P1和P2，以及介于P1和P2之间的一条或两条(其中一条为备用)通讯线路(系统)C。
所述的主机A包括指令输入键盘电路11、主机切电控制电路12、主机数据处理单元13、主机通讯数据发送与接收电路14、显示驱动电路15、数码显示器16、主机通讯信号监视器(双踪示波器)17、风压采样电路19、风机开停检测电路20和主机工作状态指示电路21。指令输入键盘11、风压采样电路19和风机开停检测电路20分别与主机数据处理单元13的不同输入端连接，后者的不同输出端分别与主机数据发送与接收电路14、显示驱动电路15、主机切电控制电路12、主机工作状态指示电路21的输入端连接，显示驱动电路15的输出端与所述的数码显示器16连接。所述的主机数据发送与接收电路14的输出端用于通过通讯系统P与所述的从机B进行通讯和控制信号的传递。所述的主机切电控制电路12的输出端连接风并变电所主回路电源的开关，并控制该开关通断。
所述的从机B包括从机数据处理单元22、从机通讯数据发送与接收电路23、从机切电控制电路24、从机双踪示波器25、声光报警电路27、从机工作状态指示电路28。从机数据处理单元22的不同输出/输入端分别与从机数据发送与接收电路23、从机工作状态指示电路28和声光报警电路27的一端连接，并与从机切电控制电路24的输入端连接；所述的从机数据发送与接收电路23的输出端用于通过通讯系统与所述的主机A进行通讯和控制信号的传递；所述的从机切电控制电路23的输出端连接中央变电所主回路电源的开关并控制其通断。
所述的主机和从机的数据发送与接收电路的输出端分别连接有主机双踪示波器17和从机双踪示波器24作为通讯信号监视器，分别用于观察监视主机A和从机B的DTMF信号。
本实用新型主机A的各电路的构成和功能说明如下(参见图3～图11)图3所示的是本实用新型的指令输入键盘及电路11，主要由4×4个按键S200～S215按照常规的方式组成的方阵构成，每一阵列均串联有限流电阻R205～R212，每一阵列的引出端RB0～RB7分别与图4所示的主机数据处理单元13中的单片机U877的对应端连接。
图4所示的为主机的数据处理单元实例电路，它由高性能单片机PIC16F877及外围震荡电路组成，各种采集到的信号在这里进行处理后，由软件作出判断面去施行对各种外围硬件的控制。
图5为主机的显示驱动电路的实施例电路图。它由13只串并转换器74LS164组成，每只对应驱动一只数码管，单片机输出的串行信号经它处理后直接驱动数码管静态显示。
图6为主机的显示器的实施例电路图。它由13只0.5阳红色高亮数码管组成，可根据要求显示各种参数。
图7为主机的数据发送与接收电路的实施例电路图。由发送接收芯片8880及震荡电路组成核心部件，接收信号时，先RD7脚输出选通讯号，Q41导通-Q42导通，电话线信号经D405、D406-Q42-C41加载到8880，最后送入单片机进行处理。发送信号时，先RD7脚输出选通讯号，Q41导通-Q42导通，信号由8880第8脚送出-R407-R408-C42-Q45-Q42送到电话线，再由从机接收电路进行接收处理。
图8是主机的切电控制电路的实施例电路图。分别由5个光电偶合器控制5个三极管，再驱动继电器控制主回路开关而切电。
图9是主机的风压采样电路的实施例电路图。当风压正常时，风压传感器的DS1发光管不发光，光电转换器Q1无电流流过，比较器8脚、10脚、14脚均为低电位，单片机认为风压正常。相反，当不正常时，光电转换器有电流流过，比较器8、10、14脚均为高电位，单片机认为风压不正常。
图10是主机的风机开停检测电路的实施例电路图。当风机正常时，J1、J2通过外部合闸开关接通，光电偶合器有电流流过，比较器输出高电位，送入单片机认为风机正常运转。相反，不正常时J1、J2分断，比较器输出低电位，单片机认为风机停转。
图11是主机的工作状态指示电路的实施例电路图。由3个发光二极管米指示，单片机对应脚位输出高电位时，通过限流电阻驱动相应的灯亮，从而指示各种工作状态。
本实用新型的从机B的各电路的构成和功能说明如下图12是从机的数据处理单元的实施例电路图。它由高性能单片机PIC16F877及外围震荡电路组成，各种采集到的信号在这里进行处理后，由软件作出判断而去施行对各种外围硬件的控制。
图13是从机的数据发送与接收电路的实施例电路图。由发送接收芯片8880及震荡电路组成核心部件，接收信号时，先RD7脚输出选通讯号，Q41导通-Q42导通，电话线信号经D405、D406-Q42-C41加载到8880，最后送入单片机进行处理。发送信号时，先RD7脚输出选通讯号，Q41导通-Q42导通，信号由8880第8脚送出-R407-R408-C42-Q45-Q42送到电话线，再由主机接收电路进行接收处理。
图14是从机的切电控制电路的实施例电路图。分别由3个光电偶合器控制3个三极管，再驱动继电器控制主回路开关而切电。
图15是从机的声光报警电路的实施例电路图。单片机RC2脚输出高电位时，光电偶合器导通，再三极管Q53导通驱动外接的蜂鸣器和光电报警器而实现声光报警。
图16是从机的工作状态指示电路的实施例电路图。由6个发光二极管米指示，单片机对应脚位输出高电位时，通过限流电阻驱动相应的灯亮，从而指示各种工作状态。
参见图17和图18，所述的主机和从机分别装于一机壳内，在该机壳的前后面板上分别装有功能键、指示灯以及所述的指令输入键盘和双踪示波器的显示屏；在该机壳的后面板上装有各种电接口。
在主机的前面板上装有(参见图17)a示波器荧屏，用于观察通讯状态时的信号波形；b专线指示灯，用于指示主、从机占用专用线进行通讯；
c备线指示灯，用于指示主、从机占用备用线进行通讯；d远控指示灯，用于指示主机正向从机发出切电命令；e通讯指示灯，用于指示主、从机间已完成了一次通讯；f数码管，用于显示主机与之通讯的从机专线、备线及调度员的号码；g键盘，用于输入主机与之通讯的从机专线、备线以及调度员的号码；h断电指示灯，用于指示主机已完成就地井下供电的切除；i负压指示灯，指示负压状态异常；j主扇指示邓，指示正在启用的风扇是主扇；k备扇指示灯，指示正在启用的风扇是主扇的备用扇；l主、备扇选择开关，用于选择主扇或主扇的备用扇；m切电延时旋钮，用于设定切电延时时间；n手动/自动选择开关，用于选择手动或自动切电方式；o示波器按钮，用于开启示波器，亮时表明示波器处于工作状态；p手动按钮，用于执行手动就地切电，亮时表明已执行完切电；q电源按钮，用于启动机箱的供电，亮时表明主机供电正常；在主机的后面板装有(未图示)r专线插座用于连接专线备线插座，用于连接备线；电话插座，用于连接调度电话；电源插座，用于连接220伏交流电；光电转换器的光源供电插座；光电转换器的光敏头插座；切电开关，用于就地切除井下供电；合闸信号插座，用于连接来自高压开关柜的风机合闸信号；切电开关，用于就地切除井下供电；切电开关，用于就地切除井下供电；切电开关，用于就地切除井下供电；参见图18，在从机的前面板装有a示波器荧屏，用于观察通讯状态时的信号波形；b专线指示灯，用于指示主、从机占用专用线进行通讯；c备线指示灯，用于指示主、从机占用备用线进行通讯；d近控指示灯，用于指示从机发出切电命令；e通讯指示灯，用于指示主、从机间已完成了一次通讯；f断电指示灯，用于指示从机已完成就地井下供电的切除；
g来电指示灯，指示风机处于合闸状态；h切电延时旋钮，用于设定切电延时时间；i手动/自动选择开关，用于选择手动或自动切电方式；j示波器按钮，用于开启示波器，亮时表明示波器处于工作状态；k手动按钮，用于执行手动切电，亮时表明已执行完切电；l电源按钮，用于启动机箱的供电，亮时表明从机供电正常；在从机的后面板装有(未图示)电源插座，用于连接220伏交流电；专线插座，用于连接专线；电话插座，用于连接调度电话；备线插座，用于连接备线；切电开关，用于切除中央变电所井下供电；切电开关，用于切除井中央变电所下供电；切电开关，用于切除中央变电所井下供电；切电开关，用于切除中央变电所井下供电；切电开关，用于切除中央变电所井下供电；切电开关，用于切除中央变电所井下供电；切电开关，用于切除中央变电所井下供电；切电开关，用于切除中央变电所井下供电；切电开关，用于切除中央变电所井下供电。
本实用新型在应用时，按照附图2将本实用新型的主机A和从机B分别通过小型自动电话交换机P1和P2与通讯线路C相互连接，并各自配备调度电话18和24。
本实用新型的基本工作原理如下如图1～图11所示，在风井变电所A内，将风扇合闸信号送给数据处理单元13(单片机)，一旦风机停转，单片机即刻受到触发。单片机一方面通过控制切电开关(直流继电器)，切掉风井变电所A处的井下供电，另一方面将切电信号(DTMFF方式)经由电话接口电路14、小型电话交换机P1送到电话线C上，再经局域网内的电话自动交换机中继后到达远方的中央变电所B。
在中央变电所B处，切电信经小型电话交换机P2、电话接口电路22后被数据处理单元21(单片机)接收到。单片机控制切电开关切掉中央变电所B的井下供电，同时驱动声光报警器发出报警信号。
为确保通讯路径时刻处于畅通状态，风井变电所与中央变电所间每间隔18分13秒的时间进行一次通讯，以检测线路的工作状态，若通讯线路阻断，则向调度员发报警信号。
权利要求1.一种风井主风扇电源闭锁装置，其特征在于；包括主机和从机，两者之间通过通讯系统连接；所述的主机包括1主机数据处理单元、指令输入键盘、主机数据发送与接收电路、数码显示器、显示驱动电路、主机切电控制电路、风压采样电路、风机开停检测电路和主机工作状态指示电路，指令输入键盘、风压采样电路和风机开停检测电路分别与主机数据处理单元的不同输入端连接，后者的不同输出端分别与主机数据发送与接收电路、显示驱动电路、主机切电控制电路、主机工作状态指示电路的输入端连接，显示驱动电路的输出端与所述的数码显示器连接；所述的主机数据发送与接收电路的输出端用于通过通讯系统与所述的从机进行通讯和控制信号的传递；所述的主机切电控制电路的输出端连接风井变电所主回路电源开关并控制其通断；所述的从机包括从机数据处理单元、从机数据发送与接收电路、从机切电控制电路和从机工作状态指示电路，从机数据处理单元的不同输出/输入端口分别与从机数据发送与接收电路、从机工作状态指示电路的一端连接，并与从机切电控制电路的输入端连接；所述的从机数据发送与接收电路的另一端用于通过通讯系统与所述的主机进行通讯和控制信号的传递；所述的从机切电控制电路的输出端连接中央变电所主回路电源的开关并控制其通断。
2.根据权利要求1所述的风井主风扇电源闭锁装置，其特征在于在所述的从机数据处理单元的一个输出端设有声光报警电路。
3.根据权利要求1所述的风井主风扇电源闭锁装置，其特征在于所述的主机和从机还包括连接在所述的数据发送与接收电路的输出端的主机通讯信号监视器和从机通讯信号监视器，分别用于观察主机和从机的DTMF信号。
4.根据权利要求1、2或3所述的风井主风扇电源闭锁装置，其特征在于所述的主机和从机分别装于一机壳内，在该机壳的前后面板上分别装有功能键、指示灯以及所述的指令输入键盘和双踪示波器的显示屏；在该机壳的后面板上装有各种电接口。
专利摘要一种风井主风扇电源闭锁装置，包括主机和从机，两者之间通过通讯系统连接。主机包括主机数据处理单元、指令输入键盘、主机数据发送与接收电路、数码显示器、显示驱动电路、主机切电控制电路、风压采样电路、风机开停检测电路和主机工作状态指示电路；从机包括从机数据处理单元、从机数据发送与接收电路、从机切电控制电路和从机工作状态指示电路。本实用新型采用远程监控技术，并在控制距离上没有任何局限，可自动检测主扇的工作状态，井下通风一旦异常，会及时发预警信号，并自动切断风井一侧的井下供电，同时向异地的中央变电所发出切电命令，中央变电所收到切电命令后再自动切掉井下供电，从而在根本上杜绝由于通风故障导致的瓦斯爆炸事故。
文档编号H02J13/00GK2935578SQ200620132109
公开日2007年8月15日 申请日期2006年8月8日 优先权日2006年8月8日
发明者余晓锋 申请人:浙江佳洲电器有限公司