专利名称：选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤矿用安全保护系统，具体为一种选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护系统。
背景技术：
我国众多选煤厂中，大多使用胶带输送机进行煤炭的运输，在生产中，胶带输送机会出现跑偏、打滑、撕裂以及旋转部件伤人等各种事故。随着矿井生产能力和选煤厂处理能力的提高，或基于生产任务紧诸多压力影响，给安全生产管理带来一定困难。为了保证选煤厂的安全运行，胶带输送机均设置纵向撕裂、防跑偏、温度、打滑、沿线急停拉线等安全保护装置。然而，在长期的运行过程中多次发生胶带输送机伤人的安全事故，尤其是工作人员上夜班犯困导致警惕性不高或在冬季厂房内雾汽较重、能见度较低的情况下，被胶带输送机的机头和机尾以及改向滚筒等旋转部位碰伤，工作人员在铲除胶带输送机下方落煤过程中，导致胶带输送机运动部件伤人的事故。
发明内容
本发明为了解决现有胶带输送机的保护装置不能有效避免伤人事故发生的问题，提供了一种选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护系统。本发明是采用如下技术方案实现的选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护系统，包括中央处理器、固定在胶带输送机走廊一侧的机身探测器和胶带输送机头尾部的机头探测器和机尾探测器、键盘、声光报警器、集控中心PLC接口、交流电源、直流电接口、电源变压器、整流模块、功率管、信号处理器，紧停按钮、继电器II、继电器I ;
交流电源与电源变压器的输入端相连，电源变压器的输出端通过整流模块分别与中央处理器和功率管的输入端相连，功率管的输出端与直流电接口相连，直流电接口分别与机头探测器、机尾探测器、机身探测器、声光报警器的电源端相连，机头探测器、机尾探测器、机身探测器的输出端均通过信号处理器与中央处理器的输入端相连，键盘的输出端与中央处理器的输入端相连，中央处理器的输出端通过继电器II与声光报警器的输入端相连，中央处理器的输出端与电压比较器的输入端相连，电压比较器的输出端经光电耦合器、继电器I与集控中心PLC接口相连，紧停按钮与中央处理器相连。作业时，交流电源依次通过电源变压器、整流模块输出直流5V电压，用于向中央处理器供电。同时，直流5V电压通过功率管放大后输出直流12V电压，用于向机头探测器、机尾探测器、机身探测器、声光报警器供电。当有人靠近胶带输送机时，机头探测器、机尾探测器、机身探测器检测到人，并通过信号处理器向中央处理器发出检测信号，中央处理器根据接收到的检测信号输出控制信号和报警信号。控制信号依次经电压比较器、光电耦合器、继电器I传输至集控中心PLC接口，然后经集控中心PLC接口控制外部设备。报警信号依次经电压比较器、光电耦合器、继电器I传输至声光报警器，发出声光报警。克服了现有胶带输送机的保护装置不能有效避免伤人事故发生的问题。
机身探测器采用ABT-80主动对射红外探测器，机头探测器和机尾探测器采用DT-450T被动红外热释放探测器，中央处理器采用YK-AL8/16智能报警主机，声光报警器采用组合式SJ-2声光报警器，提高了整个保护系统的兼容性能，更加稳定的满足保护要求。机身探测器沿胶带运行方向布置三组，且每组机身探测器内的发射器和接收器的间距分别为58m、60m、64m，机身探测器为产生三束红外光的探测器，且红外光的间距为13cm，机身探测器的发射器和接收器离地距离分别为25cm、50cm;机头探测器水平设置两个，且机头探测器的辐射角度大于等于130°，且接头探测器的辐射曲率半径为5. 13-6. 26m，机尾探测器的高度为2. 2m，机身、机头及机尾探测器的位置设置是经过多次试验得出的，有效地实现胶带输送机周围全部布防。本发明结构设计合理可靠，通过采集人体进入传动部件位置曲率半径大小和时间长短，或人体遮挡红外线状况，将检测信号传输到主机系统，实行现场报警、停机保护，而且通过与在用综合保护装置(或集控中心)联接，实现带式输送机保护一体化功能，提高胶带机监测保护自动化程度，应用于不同生产线胶带输送机以及企业其它危险场所的工作监视。
图I为本发明的结构原理图。
具体实施例方式选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护系统，包括中央处理器、固定在胶带输送机走廊一侧的机身探测器、固定在胶带输送机头尾部的机头探测器和机尾探测器、键盘、声光报警器、集控中心PLC接口、交流电源、直流电接口、电源变压器、整流模块、功率管、信号处理器，紧停按钮、继电器II、继电器I ;
交流电源与电源变压器的输入端相连，电源变压器的输出端通过整流模块分别与中央处理器和功率管的输入端相连，功率管的输出端与直流电接口相连，直流电接口分别与机头探测器、机尾探测器、机身探测器、声光报警器的电源端相连，机头探测器、机尾探测器、机身探测器的输出端均通过信号处理器与中央处理器的输入端相连，键盘的输出端与中央处理器的输入端相连，中央处理器的输出端通过继电器II与声光报警器的输入端相连，中央处理器的输出端与电压比较器的输入端相连，电压比较器的输出端经光电耦合器、继电器I与集控中心PLC接口相连，紧停按钮与中央处理器相连。机身探测器采用ABT-80主动对射红外探测器，机头探测器和机尾探测器采用DT-450T被动红外热释放探测器，中央处理器采用YK-AL8/16智能报警主机，声光报警器采用组合式SJ-2声光报警器；机身探测器沿胶带运行方向布置三组，且每组机身探测器内的发射器和接收器的间距分别为58m、60m、64m，机身探测器为产生三束红外光的探测器，且红外光的间距为13cm，机身探测器的发射器和接收器离地距离分别为25cm、50cm;机头探测器水平设置两个，且机头探测器的辐射角度大于等于130°，且接头探测器的辐射曲率半径为5. 13-6. 26m，机尾探测器的高度为2. 2m。中央处理器采用先进的微处理技术，选择以AT89C51单片机为核心处理器所组成的用于工业场所现场监控装置，处理器具有内置计算机“看门狗”电路，对系统本身的运行情况进行监测，大大提高了系统的稳定性和可靠性，输入输出信号与单片机之间全部采用光电隔离，传感器模拟输入信号为4 20mA的电流信号，并米用技术成熟的A/D转换器ADC0809进行转换，电源采用了抗干扰性能好的开关电源隔离模块，对输入信号进行了软件滤波。机头探测器、机尾探测器及机身探测器采集信号送给中央处理器，判断处理后输出集控中心PLC接口相接，实行事故发生后报警、监控断电以及微机画面显示；系统直接与胶带输送机IOkv配电柜控制端口相接，必要时实行事故发生后开关跳闸。紧急按钮用于在某些特定情况下，人为操作实施报警或停机。声光报警器采用一体式声光报警器，报警声音分贝能够满足现场噪声干扰。被动红外热释放探测器是指探测器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。热释电元件对波长为10 左右的红外辐射非常敏感。由于人体大多在37° C，所产生红外辐射波长为3 50 iim，其中8 14 iim占46%，峰值波长9. 5 u m，所以，被动红外热释红外探头适用于对人体探测。为保证对人体的红外辐射 敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。探测器内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，被动红外热释放探测器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用高阻抗将其转换为电压形式，故在结构上引入的N沟道结型场效应管接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。红外检测电路主要由红外传感器和检测放大电路组成。红外检测电路的核心元件是红外传感器，它能以非接触形式检测人体辐射出的红外线能量变化，并将此变化转化为电压信号输出。为了探测到移动的人体，采用双(或四)元件型热释电红外传感器。在这种传感器内部，采用两个敏感元件反相串联，由于敏感元件输出电压极微弱且其阻抗极高，故在传感器内部设有场效应管及偏置厚膜电阻，从而构成信号放大及阻抗变换电路，一般热释电红外传感器自身接收灵敏度较低，检测距离仅2m左右。为了提高检测灵敏度及频率响应速度，在传感器前配置了菲涅尔透镜，可使有效检测距离达到12m左右。双元件型被动红外热释放探测器的特点是当入射能量顺序地射到两个敏感元件上时，其输出要比单元件高出一倍，由于两元件是逆向串联，对于同时输入的能量会相互抵消，可防止太阳或灯头等红外线引起的误动作，它还可以防止因温度变化而引起的检测误差，当人体静止在被检测范围内时两元件极化程度相同，互相抵消；但当人体移动，欲进出被检测范围内时，两元件极化程度不同，净输出电压不为0，从而达到了探测移动人体的目的。菲涅耳透镜根据菲涅耳原理制成，把红外光线分成可见区和盲区，同时又有聚焦的作用，使热释电人体红外传感器(PIR)灵敏度大大增加。菲涅尔透镜是一种精密的光学系统，专门是用来与热释电红外传感器配套使用。主动对射红外探测器也称为光电传感器或光电开关。红外发射电路采用的红外发光二极管(如SE303 +11303)，其外形和发光二极管LED相似，发出红外光(近红外线约0.93p，m)。管压降约1.4V，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常串有限流电阻。根据系统对距离的要求大小，可选择不同功率红外发射管。主动对射红外探测器基本的结构包括瞄准孔、光束强度指示灯、球面镜片、LED指示灯等。其侦测原理乃是利用红外线经LED红外光发射二极体，再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离，由接收端接收后经电路放大比较后驱动继电器，当两束及以上光线被遮断时就会发出警报。红外线是一种不可见光，而且会扩散，投射出去会形成圆锥体光束。红外光不间歇一秒发1000光束，所以是脉动式红外光束。当有人横跨过监控防护区时，遮断不可见的红外线光束而引发警报。根据人体遮挡光栅根数反映人体深入胶带机架下部状态，并输出报警信号。根据红外发射管本身的物理特性，必须要有载波信号与即将发射的信号相“与”，然后将相“与”后的信号送发射管，才能进行红外信号的发射传送。本设计采用红外发送电路由4001M0S或非门振荡器等组成。红外接收器采用一体化模块SM0038，它集光电转换，解调和放大于一体。当收到经调制红外线时，SM0038输出为“O”，平时输出为“I”。 OUT接单片机的输入口，触发单片主机产生中断，使单片主机进入工作状态，送到报警显示电路。GND接地，VCC接高电平。综上所述，鉴于人体检测焦电型运动传感器，对于人体“轻微动作”进行检测。微动检测以距传感器2m为标准。标准型检测约30cm ;微动型检测约20cm的动作。为防止周围环境对探测器的影响，探测器自身设有温度补偿和光敏调整功能。为避免探测器辐射范围受外壳影响，对射式主动探测器在正面分别设有机玻璃罩，一是不影响红外光对射，同时减小受损或煤尘侵入；有机玻璃罩与金属外壳间有用娃胶密封，采用电缆进出线。被动红外热释放探测器选用DT-450T红外双鉴微波探测技术，自动脉冲调节，温度补偿，采用自主开发的带专利调频跟踪技术算法的DSP芯片，具有适用耐热，抗冲击，阻燃性能优异的聚碳酸酯(聚酯)的ABS外壳，电路和光学镜头全封闭设计，全方位自动温度补偿，对于用户灵敏度多级可选，可对于太阳光和白光进行出色的过滤，自身具有防水、防尘性能，符合IP65规范。中央处理器选用YK-AL8/16智能报警主机，采用AT89C51单片机为控制核心的微处理技术，集成度高，可靠性强，具有多种灵活接口，能同时储存6组报警号码，可通过多种通讯网络传递报警信息，操作简便。为防止非工作人员操作，外壳加设专用开关锁。本系统设置机头检测报警时间不大于60s ;机身外侧检测报警时间不小于5s ;机身内侧检测报警时间不大于5s ;系统报警时，当人员离开检测区后，系统退出时间为3s，为防止受外界影响误动作，设置进入延时时间为O. 5s。由于每组探测器发送和接收三束红外光线，当人员遮挡外侧组两条及两条以上红外线时，探测器保护动作，现场发出声光报警信号，提醒工作人员注意；当人员遮挡内侧组两条及两条以上红外线时，探测器保护动作，现场发出声光报警并实行停机保护。
权利要求
1.一种选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护系统，其特征在于包括中央处理器、固定在胶带输送机走廊一侧的机身探测器、固定在胶带输送机头尾部的机头探测器和机尾探测器、键盘、声光报警器、集控中心PLC接口、交流电源、直流电接口、电源变压器、整流模块、功率管、信号处理器，紧停按钮、继电器II、继电器I ; 交流电源与电源变压器的输入端相连，电源变压器的输出端通过整流模块分别与中央处理器和功率管的输入端相连，功率管的输出端与直流电接口相连，直流电接口分别与机头探测器、机尾探测器、机身探测器、声光报警器的电源端相连，机头探测器、机尾探测器、机身探测器的输出端均通过信号处理器与中央处理器的输入端相连，键盘的输出端与中央处理器的输入端相连，中央处理器的输出端通过继电器II与声光报警器的输入端相连，中央处理器的输出端与电压比较器的输入端相连，电压比较器的输出端经光电耦合器、继电器I与集控中心PLC接口相连，紧停按钮与中央处理器相连。
2.根据权利要求I所述的选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护系统，其特征在于机身探测器采用ABT-80主动对射红外探测器，机头探测器和机尾探测器采用DT-450T被动红外热释放探测器，中央处理器采用YK-AL8/16智能报警主机，声光报警器采用组合式SJ-2声光报警器。
3.根据权利要求I或2所述的选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护系统，其特征在于机身探测器沿胶带运行方向布置三组，且每组机身探测器内的发射器和接收器的间距分别为58m、60m、64m，机身探测器为产生三束红外光的探测器，且红外光的间距为13cm，机身探测器的发射器和接收器离地距离分别为25cm、50cm ;机头探测器水平设置两个，且机头探测器的辐射角度大于等于130°，且接头探测器的辐射曲率半径为5. 13-6. 26m，机尾探测器的高度为2. 2m。
全文摘要
本发明具体为一种选煤厂防止胶带输送机伤人安全保护系统，解决了现有胶带输送机的保护装置不能有效避免伤人事故发生的问题。交流电源与电源变压器相连，电源变压器分别与中央处理器和功率管相连，功率管与直流电接口相连，直流电接口分别与机头、机尾、机尾探测器、声光报警器相连，机头、机尾、机尾探测器均与中央处理器相连，键盘与中央处理器相连，中央处理器与声光报警器相连，中央处理器与电压比较器相连，电压比较器与集控中心PLC接口相连，紧停按钮与中央处理器相连。本发明结构设计合理可靠，实行现场报警、停机保护，而且通提高胶带机监测保护自动化程度。
文档编号B65G43/00GK102765592SQ201210259280
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者付茂全, 仝效, 刘轶, 刘锦荣, 宋银林, 景金娥, 李荣生, 贾怀军, 赵海洋, 陶逊 申请人:大同煤矿集团有限责任公司