關(guān)于召開 2024 山西省煤炭學(xué)會煤礦智能化委員會年會暨千人智庫科創(chuàng)服務(wù)站工作會的通知

一、項目背景

煤礦架空乘人裝置是煤礦井下一種輔助運輸設(shè)備，因乘人裝置鋼絲繩運行速度低，乘人離地不高，具有運行安全可靠、人員上下方便、一次性投入低、操作簡單、便于維護和運行效率高等特點，逐漸被越來越多的礦井使用。某礦在新一采猴車巷投入使用這種輔助運輸設(shè)備，全長300余米，但由于工人工作時間的關(guān)系，猴車經(jīng)常處于空運行狀態(tài)，這樣不但造成了電能浪費，而且加劇了設(shè)備及電機的磨損。為了解決這個問題，做到節(jié)能降耗，高效利用，通過技術(shù)攻關(guān)，我們自主研發(fā)了井下猴車自動開停裝置，可根據(jù)是否有人員乘坐自動開停，有效的解決了猴車空運行的問題。

二、技術(shù)方案

1.設(shè)計思路

通過在猴車巷機頭和機尾的兩端安裝人體紅外熱釋傳感器，并配以微控制器，實現(xiàn)有人自動開車，無人自動停車，杜絕空運行狀態(tài)。

2.工作原理

猴車自動開停裝置是由自主研發(fā)的微控制器和感應(yīng)器組成的無專人看管的自動化裝置。本裝置是在不改變原猴車電控系統(tǒng)上進行改進，在原手動控制猴車開停的基礎(chǔ)上增加猴車的自動開停功能（兼容原控制按鈕）。若自動開停裝置發(fā)生故障可通過原控制按鈕開停設(shè)備或通過操作臺切換按鈕切換至原控制狀態(tài)。

整個裝置主要由傳感器模塊、微控制器模塊、指示燈三部分組成。其中微控制模塊是整個系統(tǒng)的核心部分，猴車的開停都由它來控制，就猶如人類大腦；傳感器模塊猶如人類的眼睛，當有人乘坐猴車時傳感器向控制器發(fā)出有人信號，當無人乘坐猴車時傳感器向控制器發(fā)出停車信號。同時，為方便乘坐人員乘坐，在機頭和機尾感應(yīng)區(qū)上方裝有兩種顏色的信號燈，當人員通過感應(yīng)區(qū)和停車等待時對應(yīng)的指示燈亮起。

（1）傳感器模塊:采用人體紅外熱釋傳感器，傳感器通過感知人體釋放的十微米紅外線進行工作，當有人通過傳感器時，傳感器便感應(yīng)出信號，上傳到機頭控制器內(nèi)。傳感器安裝如圖1所示。

圖1 傳感器安裝布置圖

（2）指示燈：在機頭和機尾感應(yīng)區(qū)上方裝有黃色和綠色兩種指示燈。當人員通過感應(yīng)區(qū)下方，紅外傳感器感應(yīng)到人體溫度后綠燈兩起，同時傳感器向控制器發(fā)出信號。當猴車在剛停車六分鐘內(nèi)黃燈亮起，在此期間若有人乘坐猴車時，待黃燈熄滅后猴車自動開車運行。

當猴車停止時，乘坐人員走到乘車感應(yīng)區(qū)后，傳感器發(fā)出信號傳輸至機頭控制器內(nèi)，控制器輸出信號到原PLC可編程控制器，并調(diào)用猴車啟動程序進行猴車啟動。當有人員通過乘車感應(yīng)區(qū)時，傳感器信號傳輸至機頭微控制器內(nèi)，控制器通過此信號來判斷是否有人員乘坐。

圖2系統(tǒng)連接總圖

（3）微控制器模塊:本模塊主要由單片機、信號輸入電路、繼電器輸出電路，按鍵輸入電路、顯示電路等組成。本模塊是整個裝置的核心部分，所有的動作都由它來控制。本模塊微控制器使用的是AVR單片機，AVR單片機是一種新型、大容量、高速的基于增強型RISC結(jié)構(gòu)的單片機，通過對單片機的編程實現(xiàn)控制猴車的自動開停。當巷道兩端的傳感器信號傳送到單片機控制器后，單片機控制器通過對此信號的接收處理，判斷是否開、停車。當微控制器在五分鐘內(nèi)沒有再接收到傳感器發(fā)出的信號時，猴車便會自動停車。同時，為防止猴車開停和電機的頻繁啟動，當猴車在剛停車六分鐘內(nèi)，控制器不會對猴車進行啟動，在此時期間若有人員乘坐，走到感應(yīng)區(qū)后最多等待六分鐘猴車便能自動啟動。微控制器原理圖如圖3所示：

圖3 微控制器原理示意圖

三、應(yīng)用效果效益

1.應(yīng)用效果

該裝置經(jīng)多次試驗、調(diào)試，已達到安全、有效、可靠的運行要求。某礦未安裝該裝置時，由于現(xiàn)場人員比較多，乘車人員比較零散，導(dǎo)致猴車經(jīng)?？蛰d運行，浪費了電力資源，使猴車電機及相關(guān)設(shè)備磨損加劇，縮短修理周期，增加了維護方面的費用。該裝置的應(yīng)用不僅能夠節(jié)約電力資源，而且減少了設(shè)備運行磨損，增加設(shè)備的使用壽命。

2.經(jīng)濟效益

猴車自動開停裝置安裝應(yīng)用后，猴車平均每天累計停運8小時，猴車電機功率45KW，平均每天可節(jié)約用電360度，一年可節(jié)約用電131400度，按0.8元/ kw.h計算可節(jié)約電費11余萬元。因設(shè)備長時間運行造成設(shè)備磨損更換，電機成本5萬元，鋼絲繩1萬元。

猴車自動開停裝置制作成本：自主研發(fā)制作微控制器電路板一套，傳感器裝置兩套，使用通訊電纜線400米，共計4500元。

因此，應(yīng)用該裝置每年可節(jié)約16.5萬元左右。

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