煤矿井下调度绞车安全预警装置的研制

王全新



煤矿井下调度绞车安全预警装置的研制

王全新

摘要介绍了调度绞车安全预警装置的设计原理、工作原理、设计时遇到的问题和解决办法及比较突出的特点。

关键词井下运输绞车；雷达开关；报警拦人

0　引言

调度绞车运输事故已成为当前矿井运输事故的主要原因之一。尤其是调度绞车在运行的过程中，有些员工会强行从运行的绞车处行走，带来极大的安全隐患。针对这一问题，设计了调度绞车安全预警装置，在有人强行通过正在运行的调度绞车附近时，该装置将此绞车和与其对拉绞车的电源断开，并发出语音警示，从而保证行人安全。

1　调度绞车安全预警装置的设计原理

如图1所示，调度绞车安全预警装置由2套雷达开关、2套主机及喇叭组成，其中雷达开关布置在对拉绞车的两端，用来监测正在运行绞车附近的人员，当有行人经过正在运行的绞车时，雷达开关会将信号传给绞车旁边的主机，主机会将绞车强制停止，并通过载波模块将信号传给对拉绞车的开关，将对拉绞车也强制停止，最后由喇叭通知给绞车附近的人员。只有当绞车附近的人员离开后，才可以正常开动绞车。

调度绞车安全预警装置使用雷达微波开关做为主动式传感器，此传感器应用多普勒雷达技术自动感应，发射高频电磁波并接收回波，当有人或物体移动时，回波信号就会发生频移变化，发生频移变化的信号反射回来经过微处理器处理后发出执行指令输出一个高电平，从而触发中间继电器动作，高电平会延时5 s，如果5 s内回波信号一直发生频移，高电平会持续输出，当移动的人或物体离开后，回波信号恢复正常，5 s后传感器自动复位，停止输出高电平，中间继电器失电断开，调度绞车可以重新开启。

如图1所示当1#或2#绞车开动时，本装置会发出“正在行车，禁止行人”的语音警示，当有人进入这一区域时，在行走到距两侧的雷达开关5 m左右时，本装置会将两绞车同时停止，确保人员安全，做到“行人不行车”，并会发出“有人通过，强制停车”的语音警示，并且无法再次开动绞车，只有当行人退出监测范围后，才可再次开动绞车。

图1　调度绞车安全预警装置的设计原理

2　调度绞车安全预警装置电路的设计

工作原理见43页如图2所示：开动绞车时开关辅助触点闭合，电源模块工作输出直流12 V电源，雷达探头正常工作，通过4ZJ的常闭点，语音板2得电，经过5ZJ的常闭点将信号传给功放放大，将语音从喇叭输出，报“正在行车，禁止行人”。当有移动物体或人经过探头时雷达开关输出高电平，1ZJ得电常开点吸合，时间继电器SJ得电，常开点延时5 s SJ吸合，2ZJ到6ZJ全部得电，2ZJ常开吸合用来自保开关接触器的辅助触点，3ZJ常开点吸合使语音板1得电，4ZJ常闭点断开，使语音板2失电，5ZJ常开点吸合输出信号到功放，5ZJ常闭点断开，使语音板2的信号断开，语音板1通过5ZJ常开点输出信号到功放放大，将语音从喇叭输出“有人通过，强制停车”，6ZJ得电常开点吸合，载波模块得电，断开开关9线，急停绞车，同时将信号传送到另一台绞车的载波模块，断开另一台开关的9线，急停对拉绞车。

图2　调度绞车安全预警装置的工作原理

3　遇到的问题及解决办法

3.1供电问题及解决办法

由于绞车不是常时工作的设备，所以本装置的供电成了一个棘手的问题。在绞车不工作时，装置也不该工作；当绞车工作时，装置又可以自动供电。为了实现这一功能，将开关接触器的辅助常开触点串连到工作电路中，当绞车工作时，接触器的辅助常开触点闭合，实现了自动供电。但是又有了新问题，当绞车急停后，接触器的辅助常开触点也会同时断开，该装置也会同时断电，失去作用。为了解决这一问题，又加了一个自保继电器——ZJ2，在接触器的辅助常开触点断开前，自保继电器ZJ2会提前吸合为本装置持续供电。

3.2雷达开关的问题及解决办法

由于雷达开关首次得电会进行自检输出高电平，雷达开关动作，造成只要开绞车就会误动作，使得绞车无法工作。为了解决这一问题，安装一个延时继电器SJ，当该装置首次通电后，雷达开关闭合ZJ1得电，常开点闭合后，SJ得电，SJ得电后会延时5 s动作，ZJ2——ZJ6不会马上得电，在SJ还没有动作时，雷达开关自检完成，停止输出高电平，雷达开关断开，ZJ1失电，常开点断开，SJ失电，SJ延时继电器将雷达开关首次输出的闭合信号跳过后续的电路，完美解决这一问题。

4　使用雷达开关及载波模块的优点

4.1使用雷达开关的优点

可以监测到人的传感器还有红外传感器，考虑到红外传感器不可以有物体遮挡，有一定的局限性，而雷达微波开关能透过一定厚度的非金属物体进行检测，同时又是12 V本安电源供电，体积小巧，完全可以把雷达微波开关装在本安接线盒内，解决了防爆问题。本装置运用了雷达微波开关，可以检测到所有移动物体，尤其是人体的移动，实现了无钥匙全自动紧急停车的功能。

4.2使用载波模块的优点

绞车都需要电力电缆提供电源，载波模块可以通过电力电缆传送开关信号，实现了两绞车间不用再布其它线缆就可以通过载波模块互相关连，相互停车。

5　试验效果

通过在大斗沟煤业公司11#层424盘区，424-1巷的试验，该装置已经达到了预定效果：只要有人经过两个对拉绞车附近时，语音报警就会发出警告，并同时停止两个对拉绞车。

Development of Dispatching Winch Safety Forewarning Device Underground Coal Mine

Wang Quanxin

Abstract：The paper introduces the design principle，the working principle，the problems and solutions encountered in the process of design and the more prominent characteristics of the dispatching winch safety forewarning device.

Key words：underground transportation winch；radar switch；alarming to stop people

中图分类号TD79+3

文献标识码A

文章编号1000-4866（2016）03-0042-02

作者简介

王全新，男，1973年1月出生，大学本科学历（电气工程及其自动化专业），现在大同煤矿集团大斗沟煤业公司工作，工程师。

收稿日期：2016-04-20