专利名称：矿井皮带机安全防爆型防爬系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监控设备，特别涉及一种对矿井皮带机运输进行监控的安全防爆型防爬系统。
背景技术：
在煤矿皮带机运煤过程中，矿工经常违章攀爬运煤皮带，造成人煤混载，而在矿工快到煤仓时，由于来不及跳下皮带而频频造成人身和设备安全事故。除了对矿工的安全教育外，对其进行监督是非常必要的。但由于运输物的不规则性和多样性，用常规的传感器和红外装置，极易引起误操作，给安防系统带来了一定的困难。而在现场仅仅安装防护栏也起不到实质性的作用，事故仍然不可避免。
因此，实有必要设计一种科学、有效的安全防爆型防爬系统，以对矿井皮带运输机进行安全监控。
发明内容
本发明的目的是提供一种对皮带运输设备进行热红外感应监控并进行视频抓拍和通讯的系统。
本发明还具有其他目的，如保障系统防爆耐用和较强的可操作性。
本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的该种矿井皮带机安全防爆型防爬系统包括热释电红外感应监控单元和红外视频抓拍单元，所述热释电红外感应监控单元包括可获得波长在7至12μm之间的红外信号并将其转换为电信号的红外探头和可将电信号处理成开关量信号的信号处理器，所述红外视频抓拍单元包括防爆型I/O接口箱、在接收视频抓拍触发信号后发出抓拍指令并记录存储视频数据的工控机以及与工控机相连的红外摄像机，其中所述防爆型I/O接口箱内置有可将开关量信号转换为皮带机开关控制信号、并记录存储视频数据信号和报警信号的信号处理器。
所述工控机上接有可实现视频信号、报警信号和皮带机开关控制信号传输的通讯单元。
所述防爆型红外探头包括防爆型壳体和置于壳体内的热释电红外传感器。
所述壳体上位于热释电红外传感器正前方开有窗口，该窗口上装有红外线穿透性高的氟化钙石英玻璃或菲涅尔透镜。
通过所述的I/O接口箱与报警器的控制电路连接，通过I/O接口箱将所述的报警信号输入报警器的控制电路。
通过所述的I/O接口箱与皮带机的控制器连接，通过I/O接口箱将所述的皮带机开关控制信号输入皮带机的控制电路。
所述工控机上安装有上、下、左、右、确定、关机六项功能的相应操作按钮。
本发明的优点在于1、实现了矿井下对矿工爬皮带进行监控的目的，可有效减少违章事故的发生，添补了国内此项技术的空白。
2、极大地提高了矿井皮带运输机安全防范性。本发明在发现违章事故后，在对现场进行抓拍的同时，还会发出报警信号，并停止皮带运输机的运转，以防止事故的发生，并可追究违章人员的责任，以杜绝类似事件再次发生。
3、减少了误报率，提高了报警的准确率，由于采用了热释电红外探测，灵敏度高，可准确区分人与其他物体，减少了误报率。
4、即可对矿井皮带机进行实时的监控又可对违章事故抓拍瞬间图像并进行储存，通过通讯传输到井上中央调度室，以便用来查询事故原因，为事故处理提供依据。
图1为本发明的矿井皮带机安全防爆型防爬系统的系统结构示意图；图2为矿井皮带机安全防爆型防爬系统的红外感应单元结构示意图。
具体实施例方式
本发明的矿井皮带机安全防爆型防爬系统是根据红外波长与温度的变化原理所设计。在自然界中，任何高于绝对温度(-273度)的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量和波长是不一样的，而人体所释放的红外线波长是7-10μm。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述。
如图1至图2所示，本发明提供的一种矿井皮带机安全防爆型防爬系统，包括防爆型热释电红外感应监控单元1和红外视频抓拍单元。
所述防爆型热释电红外感应监控单元1包括可获得红外信号并转换为电信号的防爆型红外探头2和可将电信号处理成开关量信号的防爆型信号处理器10，所述红外视频抓拍单元包括防爆型I/O接口箱4、在接收开关信号后发出抓拍指令的工控机3和始终处于监视状态并与工控机3相连的防爆型红外摄像机5，其中I/O接口箱4内置有可将开关量信号转换为皮带机开关控制信号、视频抓拍触发信号和报警信号的报警信号处理器。
所述工控机3上接有可实现视频信号、报警信号和皮带机开关控制信号传输的通讯单元，与上位远程监控系统一起实现过程监控。
所述防爆型红外探头2包括防爆型壳体和置于壳体内的热释电红外传感器(PIR)，壳体上位于热释电红外传感器正前方开有窗口，该窗口上装有封闭的红外线穿透性高的氟化钙石英玻璃或菲涅尔透镜。
通过所述的I/O接口箱4与报警器6的控制电路连接，通过I/O接口箱将所述的报警信号输入报警器的控制电路，以发出报警。
通过所述的I/O接口箱4与皮带机的控制器7连接，通过I/O接口箱4将所述的皮带机开关控制信号输入皮带机的控制电路，使皮带机制动停机，防止事故发生。
所述工控机3上安装有上、下、左、右、确定、关机六项功能的相应操作按钮，以起到防爆目的。
当有矿工违章爬上皮带8时，监控单元1的红外探头2将人体所发出的波长为7-12μm之间的红外信号变化转变为电信号，通过阻燃屏蔽三芯导线把电信号传输给信号处理器10，信号处理器10通过逻辑电路对电信号进行分析、判断，并通过光耦、12V继电器把这一信号转化成开关量信号输出给I/O接口箱4内的报警信号处理器进行进一步处理。
前端的红外探头2通过数据线传输的开关量信号从信号处理器10的触点端(总共16路)的C端和S端输入，经过逻辑电路到单片机进行处理，单片机通过定义的软件把此信号1、解码为二进制的机器码通过异步通讯方式(RS485/RS232)传输给工控机3的视频抓拍系统进行触发图像抓拍。
2、通过六相反向通道器、三态门、光耦等8个通道给8个5V的继电器进行机动设备等控制。
其工作方式为所有的触点断开，每隔2秒钟向外发送一次状态码；当无开关量信号进入，报警信号处理器不发生任何状态信息；当有开关量信号进入时，报警信号处理器立即转为自动发送方式，每隔1秒发送一次给8个5V的继电器。
报警信号处理器解码的开关量信号通过异步通讯方式通过RS232串口把此信号的2进制码给工控机3中的视频抓拍软件及前端的视频预处理软件，进行触发。当视频抓拍软件得到触发信号后立即进行自动抓拍一张由前端防爆摄像机拍摄的像片，同时自动摄像5分钟；完成一次触发的全部工作后，本系统又恢复当前的只监视不抓拍、不录像的初始状态。工控机3从键盘接口接出6路总线，通过键盘控制板自定出鼠标键的上、下、左、右、确定、开机/关机等六个键很方便的进行视频抓拍软件操作。在工控机的PIC槽插有一块4路的视频采集卡，主要用于对现场工作场所进行抓拍、录像等。
本发明是通过如下步骤来实现的a、通过红外探头2获得红外信号并转化为电信号；由于任何高于绝对温度的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体释放的红外能量和波长是不一样的，因此在红外探头2的警戒区内，当无人体移动时，红外探头2中的热释电红外传感器(PIR)感应到的只是背景温度，当人体进入警戒区，通过红外探头中的菲涅尔透镜透射，PIR传感器感应到移动物体与背景物体的温度的差异，并转换成电信号；b、所获得的电信号通过信号处理器10被转换成开关量信号；c、随后该开关量信号被输入给I/O接口箱4中的报警处理器，并被报警处理器处理成皮带机开关信号、报警信号和视频抓拍触发信号；d、最后该视频抓拍触发信号被输入工控机，当把视频抓拍触发量信号输给视频抓拍软件，红外视频抓拍单元立即进行自动抓拍一张由红外摄像机5正在拍摄的图像，并储存以备事后查清事故原因。
权利要求
1.一种矿井皮带机安全防爆型防爬系统，其特征在于，其包括热释电红外感应监控单元和红外视频抓拍单元，所述热释电红外感应监控单元包括可获得波长在7至12μm之间的红外信号并将其转换为电信号的红外探头和可将电信号处理成开关量信号的信号处理器，所述红外视频抓拍单元包括防爆型I/O接口箱、在接收视频抓拍触发信号后发出抓拍指令并记录存储视频数据的工控机以及与工控机相连的红外摄像机，其中所述防爆型I/O接口箱内置有可将开关量信号转换为皮带机开关控制信号、视频抓拍触发信号和报警信号的信号处理器。
2.根据权利要求1所述的矿井皮带机安全防爆型防爬系统，其特征在于，所述红外探头包括热释电红外传感器和防爆壳体。
3.根据权利要求2所述的矿井皮带机安全防爆型防爬系统，其特征在于，所述防爆壳体上位于热释电红外传感器正前方开有窗口，该窗口上装有红外线穿透性高的氟化钙石英玻璃或菲涅尔透镜，其整体结构符合防爆要求。
4.根据权利要求1所述的矿井皮带机安全防爆型防爬系统，其特征在于，所述工控机上安装有上、下、左、右、确定、关机六项功能的相应操作按钮。
5.根据权利要求1所述的矿井皮带机安全防爆型防爬系统，其特征在于，所述的I/O接口箱与报警器的控制电路连接，该I/O接口箱将所述的报警信号输入报警器的控制电路。
6.根据权利要求4或5所述的矿井皮带机安全防爆型防爬系统，其特征在于，所述的I/O接口箱与皮带机的控制器连接，该I/O接口箱将所述的皮带机开关控制信号输入皮带机的控制电路。
7.根据权利要求6所述的矿井皮带机安全防爆型防爬系统，其特征在于，工控机上连接有可实现视频信号、报警信号和皮带机开关控制信号传输的通讯单元。
全文摘要
本发明涉及一种矿井皮带机安全防爆型防爬系统，其包括热释电红外感应监控单元和红外视频抓拍单元，所述热释电红外感应监控单元包括可获得波长在7至12μm之间的红外信号并将其转换为电信号的红外探头和可将电信号处理成开关量信号的信号处理器，所述红外视频抓拍单元包括防爆型I/O接口箱、在接收视频抓拍触发信号后发出抓拍指令并记录存储视频数据的工控机以及与工控机相连的红外摄像机，其中所述防爆型I/O接口箱内置有可将开关量信号转换为皮带机开关控制信号、视频抓拍触发信号和报警信号的报警信号处理器。通过采用上述系统，可有效地防止煤矿皮带机运输中违章事故的发生。
文档编号E21F17/18GK1818346SQ200510007710
公开日2006年8月16日 申请日期2005年2月7日 优先权日2005年2月7日
发明者钮乾鹏, 陈振欣, 景武 申请人:北京中矿电力电子技术有限公司