煤矿运输车超速报警装置的设计

周志红

（大同煤矿集团 朔州煤电公司，山西 怀仁 038300）

0 引言

煤矿运输事故时有发生，而运输中超速事件是很多事故的主要原因。目前井下主要通过无轨胶轮车、绞车牵引、人力推拉等方式进行运输，而绞车牵引和人力推拉在井下特殊的环境下极易造成超速，特别是断绳引起的超速，一旦疏忽，可能导致重大事故的发生［1］。本设计的主要目的就是安装超速报警装置，以提醒运输人员进行相应的减速和对巷道中作业人员提示进行躲避，以提高运输安全性。

1 超速报警装置

在井下特殊环境中，当运行速度超过安全速度时，运输车超速报警装置发出报警声音，以提示作业人员。所以装置不要求较高的精确程度，以简单易用、价格低廉、利于井下环境的使用和日常维护为宜，考虑到以上环境，本设计选用C51单片机为电路核心元件，以霍尔传感器来获取速度信号，通过连接12VDC喇叭进行报警。

1．1 超速报警装置电路设计

超速报警装置的电路部分主要以单片机C51为处理器，通过安装霍尔传感器（pnp型），将传感器信号输入处理器进行运算，以计算运输车的运行速度，当速度超过既定值时，处理器输出信号，使报警器报警。考虑到煤矿有易爆性气体存在，所以开关信号的输出选用三极管等晶体管元件，不易引燃瓦斯等易爆气体。

报警装置的主要元件只需4．5V～5．5V电源即可实现速度信号的获取和计算。为使报警器声音在安全距离内可听见，应使用12V报警喇叭。而运输车作为移动设备，不利于架线供电，所以安装12V和5V的电池，这样可以减少电路元件和复杂性，使整个电路系统大为简化。图1为超速报警装置电路简图，A／D模块的主要作用是检测12V电池电压，当电路中电池的电量不足时，发光二极管熄灭，表示应更换电池，这样可以防止因未察觉电量不足导致装置不进行超速报警提示［2－4］。

图1 超速报警装置电路简图

1．2 超速报警运行与计算

超速报警是本装置的主要功能。将磁钢焊接在旋转轴上，当转轴旋转时，矩形波脉冲信号输入单片机中，矩形波的频率代表速度的快慢［5］。

设转轴的磁钢数为n，转轴直径为D，磁钢计算模型如图2所示。单位时间t内脉冲信号为m，则两磁钢夹角当运行速度v大于安全速度时，单片机输出信号，报警喇叭发出报警声；当运行速度v小于安全速度，单片机继续监测速度，直到运输车停止运行［6］。报警提示程序实现流程如图3所示。

1．3 超速报警装置的安装

在运输车转轴中部焊接磁钢，霍尔传感器与磁钢正对，如图4所示。整个电路和电池都可集中安装在运输车速度防爆盒内。由于增加了电气设备，因此需要每天对其检查，以防电量不足引发装置漏报和其他电气事故。

图2 磁钢计算模型

图3 报警提示程序实现流程

2 结语

运输车超速报警装置结构简单，造价低廉。在复杂矿井环境下，报警装置可以提醒作业人员提高警惕，躲避危险，有利于提高煤矿运输的安全性。

图4 超速报警装置的安装

［1］ 杨春生．煤矿运输事故多发原因及控制对策［J］．中国西部科技，2011（5）：48－49．

［2］ 周旭艳．8051在车辆超速报警系统中的应用［J］．井冈山学院学报，2006（2）：31－32．

［3］ 翟波．单片机在煤矿安全仪表中的应用［J］．煤矿安全，2004（1）：37－38．

［4］ 曹艳．AT89C51单片机在煤矿井下低压馈电系统中应用［J］．煤矿机械，2009（6）：189－191．

［5］ 张涛，基于PLC的矿用调度绞车自动排绳装置的设计［J］．矿山机械，2012（9）：56－58．

［6］ 陈新．基于单片机的煤矿瓦斯自动检测系统［J］．采煤技术，2007（3）：75－76．