煤礦運(yùn)輸車超速報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)

周志紅

（大同煤礦集團(tuán) 朔州煤電公司，山西 懷仁 038300）

0 引言

煤礦運(yùn)輸事故時(shí)有發(fā)生，而運(yùn)輸中超速事件是很多事故的主要原因。目前井下主要通過無軌膠輪車、絞車牽引、人力推拉等方式進(jìn)行運(yùn)輸，而絞車牽引和人力推拉在井下特殊的環(huán)境下極易造成超速，特別是斷繩引起的超速，一旦疏忽，可能導(dǎo)致重大事故的發(fā)生［1］。本設(shè)計(jì)的主要目的就是安裝超速報(bào)警裝置，以提醒運(yùn)輸人員進(jìn)行相應(yīng)的減速和對巷道中作業(yè)人員提示進(jìn)行躲避，以提高運(yùn)輸安全性。

1 超速報(bào)警裝置

在井下特殊環(huán)境中，當(dāng)運(yùn)行速度超過安全速度時(shí)，運(yùn)輸車超速報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警聲音，以提示作業(yè)人員。所以裝置不要求較高的精確程度，以簡單易用、價(jià)格低廉、利于井下環(huán)境的使用和日常維護(hù)為宜，考慮到以上環(huán)境，本設(shè)計(jì)選用C51單片機(jī)為電路核心元件，以霍爾傳感器來獲取速度信號(hào)，通過連接12VDC喇叭進(jìn)行報(bào)警。

1．1 超速報(bào)警裝置電路設(shè)計(jì)

超速報(bào)警裝置的電路部分主要以單片機(jī)C51為處理器，通過安裝霍爾傳感器（pnp型），將傳感器信號(hào)輸入處理器進(jìn)行運(yùn)算，以計(jì)算運(yùn)輸車的運(yùn)行速度，當(dāng)速度超過既定值時(shí)，處理器輸出信號(hào)，使報(bào)警器報(bào)警?？紤]到煤礦有易爆性氣體存在，所以開關(guān)信號(hào)的輸出選用三極管等晶體管元件，不易引燃瓦斯等易爆氣體。

報(bào)警裝置的主要元件只需4．5V～5．5V電源即可實(shí)現(xiàn)速度信號(hào)的獲取和計(jì)算。為使報(bào)警器聲音在安全距離內(nèi)可聽見，應(yīng)使用12V報(bào)警喇叭。而運(yùn)輸車作為移動(dòng)設(shè)備，不利于架線供電，所以安裝12V和5V的電池，這樣可以減少電路元件和復(fù)雜性，使整個(gè)電路系統(tǒng)大為簡化。圖1為超速報(bào)警裝置電路簡圖，A／D模塊的主要作用是檢測12V電池電壓，當(dāng)電路中電池的電量不足時(shí)，發(fā)光二極管熄滅，表示應(yīng)更換電池，這樣可以防止因未察覺電量不足導(dǎo)致裝置不進(jìn)行超速報(bào)警提示［2－4］。

圖1 超速報(bào)警裝置電路簡圖

1．2 超速報(bào)警運(yùn)行與計(jì)算

超速報(bào)警是本裝置的主要功能。將磁鋼焊接在旋轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，矩形波脈沖信號(hào)輸入單片機(jī)中，矩形波的頻率代表速度的快慢［5］。

設(shè)轉(zhuǎn)軸的磁鋼數(shù)為n，轉(zhuǎn)軸直徑為D，磁鋼計(jì)算模型如圖2所示。單位時(shí)間t內(nèi)脈沖信號(hào)為m，則兩磁鋼夾角當(dāng)運(yùn)行速度v大于安全速度時(shí)，單片機(jī)輸出信號(hào)，報(bào)警喇叭發(fā)出報(bào)警聲；當(dāng)運(yùn)行速度v小于安全速度，單片機(jī)繼續(xù)監(jiān)測速度，直到運(yùn)輸車停止運(yùn)行［6］。報(bào)警提示程序?qū)崿F(xiàn)流程如圖3所示。

1．3 超速報(bào)警裝置的安裝

在運(yùn)輸車轉(zhuǎn)軸中部焊接磁鋼，霍爾傳感器與磁鋼正對，如圖4所示。整個(gè)電路和電池都可集中安裝在運(yùn)輸車速度防爆盒內(nèi)。由于增加了電氣設(shè)備，因此需要每天對其檢查，以防電量不足引發(fā)裝置漏報(bào)和其他電氣事故。

圖2 磁鋼計(jì)算模型

圖3 報(bào)警提示程序?qū)崿F(xiàn)流程

2 結(jié)語

運(yùn)輸車超速報(bào)警裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉。在復(fù)雜礦井環(huán)境下，報(bào)警裝置可以提醒作業(yè)人員提高警惕，躲避危險(xiǎn)，有利于提高煤礦運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

圖4 超速報(bào)警裝置的安裝

［1］ 楊春生．煤礦運(yùn)輸事故多發(fā)原因及控制對策［J］．中國西部科技，2011（5）：48－49．

［2］ 周旭艷．8051在車輛超速報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．井岡山學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（2）：31－32．

［3］ 翟波．單片機(jī)在煤礦安全儀表中的應(yīng)用［J］．煤礦安全，2004（1）：37－38．

［4］ 曹艷．AT89C51單片機(jī)在煤礦井下低壓饋電系統(tǒng)中應(yīng)用［J］．煤礦機(jī)械，2009（6）：189－191．

［5］ 張濤，基于PLC的礦用調(diào)度絞車自動(dòng)排繩裝置的設(shè)計(jì)［J］．礦山機(jī)械，2012（9）：56－58．

［6］ 陳新．基于單片機(jī)的煤礦瓦斯自動(dòng)檢測系統(tǒng)［J］．采煤技術(shù)，2007（3）：75－76．