专利名称：监测控制装置及煤矿安全监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿井安全监测监控技术，尤其涉及一种用于监测控制装置及煤矿安全监控系统。
背景技术：
煤矿安全监控系统主要用来实时监测矿井下的瓦斯、一氧化碳、风速或温度等各种环境参数，并实施瓦斯超限断电控制等功能。煤矿安全监控系统包括传感器、监控分站、防爆电源箱以及监控主机。其中，传感器和监控分站设置在矿井下，传感器用于监测相应的环境参数，并将监测到的数值发送至监控分站；监控分站将采集到的数值发送至监控主机；监控主机根据上述数值判断井下作业是否安全。防爆电源箱用于为监控分站提供直流电。现有技术中，防爆电源箱采用以下方式为监控分站供电:防爆电源箱包括防爆箱体以及设置在防爆箱体中的蓄电池和本安开关电源。本安开关电源用于将外界的交流电转换为直流电，并提供给监控分站，同时也向蓄电池充电。外界的交流电来自电网。防爆电源箱和电网之间设置有开关，当电网失电后，开关断开；当电网再次得电后，采用人工方式闭合开关。正常情况下，由外界的交流电经转换后为监控分站供电，在交流电压不稳或是进行井下检修作业时，开关断开，只能由蓄电池为监控分站供电。现有技术至少存在以下问题:由于难以知道蓄电池的电池容量，故难以计算蓄电池的供电时间，实际作业中，很容易出现蓄电池耗尽，而未能及时闭合开关以更换成整流器为监控分站供电的情况，使得煤矿安全监控系统失去监控功能，也使得井下作业存在很大的安全隐患。
实用新型内容本实用新型提供一种监测控制装置及煤矿安全监控系统，用于提高煤矿安全监控系统的使用可靠性。本实用新型提供一种监测控制装置，其中，包括:断电器，与电网连接的开关、防爆电源箱和主机连接，所述电网失电，所述开关断开；所述断电器用于控制所述开关的闭合；转换器，用于将所述防爆电源箱中蓄电池两端的电压信号转换为频率信号；主机，与所述断电器和转换器电性连接，所述主机根据所述频率信号的频率值计算得到电压值，并根据所述电压值控制断电器的闭合。如上所述监测控制装置，优选的是，还包括:传输组件，设置在所述转换器和主机之间，用于将所述频率信号传输至主机。如上所述监测控制装置，优选的是，所述传输组件包括:监控分站，用于接收所述频率信号；防爆交换机，与所述监控分站电性连接，用于将所述频率信号光电转换为光信号;[0015]地面交换机，与所述防爆交换机光纤连接，与所述主机电性连接，用于将所述光信号光电转回为所述频率信号并传输至所述主机。如上所述监测控制装置，优选的是，还包括:报警主机，与所述地面交换机和所述主机电性连接，用于从所述地面交换机处获取所述频率信号的频率值，并从所述主机处获取所述电压信号的电压值，并根据所述电压值和/或所述频率值发出预警信号。如上所述监测控制装置，优选的是，所述报警主机包括:获取单元，与所述地面交换机和所述主机电性连接，用于从所述地面交换机处获取所述频率信号的频率值，并从所述主机处获取所述电压信号的电压值；预警单元，与所述获取单元电性连接，用于根据所述电压值和/或所述频率值发出预警信号。如上所述报警主机，优选的是，还包括:显示单元，与所述获取单元电性连接，用于显示所述电压值和/或所述频率值。如上所述监测控制装置，优选的是，所述断电器和所述转换器的数量相同，至少为I个。如上所述监测控制装置，优选的是，所述频率值和所述电压值之间的对应关系如下:F=200+100U ；其中，F为频率值，单位为Hz山为电压值，单位为V。本实用新型还提供一种煤矿安全监控系统，其中，包括本实用新型任一提供的监测控制装置。本实用新型提供的监测控制装置，通过在电网和防爆电源箱之间设置断电器，具体而言是在与电网连接的开关和防爆电源箱之间设置断电器，该断电器在断开后，主机根据监测到的蓄电池两端的电压值判断电池电压是否还能满足使用需求，如果不能，主机则发出指令使断电器自动闭合，断电器控制开关闭合，由电网继续为防爆电源箱提供交流电。因此，本实用新型提供的监测控制装置，能够根据蓄电池电压值的大小，自动选择是否从电网取电，这样就能大大减少因蓄电池电量不足，而未及时从电网取电的情况，能够保证监控分站时时都有电，故提高了煤矿安全监控系统的使用可靠性。
图1为本实用新型实施例一提供的监测控制装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例二提供的监测控制装置的安装示意图；图3为监控装置的一电压显示结果示意图；图4为本实用新型实施例三提供的煤矿安全监控系统的示意图。附图标记说明:11、21、38:断电器； 12、22、35:转换器；13、23:主机；24、14、37:防爆电源箱；15、25:电网；26、32:报警主机；20:传输组件；201、36:监控分站；[0038]202、34:防爆交换机；203、33:地面交换机；261:获取单元；262:预警单元；263:显示单元；31:监控主机；16、27、39:开关。
具体实施方式
图1为本实用新型实施例一提供的监测控制装置的结构示意图。本实用新型实施例提供的监测控制装置，用于根据防爆电源箱中蓄电池的电压值判断是否接通外部的交流供电。如图1所示，具体地，该监测控制装置包括断电器11、转换器12和主机13。断电器11与开关16、防爆电源箱14和主机13连接，电网15与开关16连接，电网15失电，开关16断开，断电器11用于控制开关16的闭合；转换器12用于将防爆电源箱14中蓄电池两端的电压信号转换为频率信号；主机13与断电器11和转换器12电性连接，主机13根据频率信号的频率值计算得到电压值，并根据电压值控制断电器11的闭合。断电器11可以选用现有产品，断电器11具有第一接点、第二接点和第三接点。断电器11的第一接点和防爆电源箱14连接，由防爆电源箱14为断电器16提供电，断电器11的第二接点可以和主机13相连，通过主机13发送的控制信号控制断电器11的闭合，断电器11的第三接点用于和开关16相连，当接收到主机13的控制信号时，断电器11的第三接点控制开关16闭合。开关16也可以选用现有具有辅助触点的产品，正常供电情况下，开关16的辅助触点处于闭合状态；若电源侧停止供电，辅助触点常开。上述的断电器实际上是根据主机13的指令，控制开关16的辅助触点再次闭合，使得电源和防爆电源箱之间的电路连通。转换器12是将电压信号转换为频率信号，这样可以尽量避免直接采用电压信号传输时造成的电压损耗，从而避免主机13得到的电压值与蓄电池两端实际电压值相差甚远的情况。转换器也可以选用现有产品，例如AD转换器，AD转换器工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)。从节约成本以及合理利用现有煤矿安全监控系统的角度出发，主机13可以采用煤矿安全监控系统中的监控主机，当然，也可以单独设置主机。蓄电池两端的电压值随着蓄电池的能量消耗而降低，故根据蓄电池两端的电压值能够计算出蓄电池还能供电的时长。具体地,所述频率值和所述电压值之间的对应关系如下:F=200+100U;其中，F为频率值，单位为Hz山为电压值，单位为V。监控分站工作电压最大为12V，蓄电池的电压为0-8V，频率值为200Ηζ_1000Ηζ。主机13将从转换器12处接收到的频率信号进行处理，计算得到蓄电池的电压值。在主机13上预先对每个防爆电源箱的蓄电池都设置有一最低预警电压，当蓄电池电压高于最低预警电压时，蓄电池能够正常为监控分站供电，主机13继续监测蓄电池电压。当主机13监测到蓄电池两端的电压低于最低预警电压，说明蓄电池的电能不足，不能正常为监控分站供电，需要电网提供交流电 。此时具体通过下述方式转换为电网供电:主机13会发出相应的控制信号，控制断电器11闭合。具体地，开关16内设置的辅助触点，电网15正常供电状态下辅助触点处于闭合状态。若电网15失电，辅助触点常开。开关16断开，电网15和防爆电源箱14之间的通路断开，电网15不能为防爆电源箱14提供交流电，防爆电源箱14只能通过蓄电池继续为监控分站供电。当主机13监测到蓄电池两端的电压低于最低预警电压，说明蓄电池的电能不足，不能正常为监控分站供电，这时，主机13会发出相应的控制信号，控制信号控制断电器11的第三接点闭合，使得开关16上的辅助触点闭合，之后断电器11的第三触点又处于断开状态。开关闭合后，电网15和防爆电源箱14之间的电路导通，防爆电源箱14继续通过交流电为监控分站供电。与现有技术中，在电网和防爆电源箱之间设置手动开关的方案相比，上述技术方案提供的监测控制装置，在开关和防爆电源箱之间设置了断电器，该开关在断开后，当蓄电池电量不足，不能为监控分站供电时，能够根据主机发出的控制信号控制断电器的闭合使得开关自动闭合，而主机是否发出指令则取决于蓄电池两端的电压值是否还能满足使用需求。可见，上述技术方案提供的监测控制装置，能够根据蓄电池电压值的大小，自动选择是否从电网取电，这样就能大大减少因蓄电池电量不足，而未及时从电网取电的情况，能够保证监控分站时时都有电，故提高了煤矿安全监控系统的使用可靠性。图2为本实用新型实施例二提供的监测控制装置的安装示意图。如图2所示，本实施例监测控制装置包括断电器21、转换器22和主机23、传输组件20、报警主机26。断电器21与电网25的连接开关27、防爆电源箱24和主机23连接，电网25失电，开关27断开；断电器21用于控制开关27的闭合；转换器22用于将防爆电源箱24中蓄电池两端的电压信号转换为频率信号；传输组件20设置在主机23和转换器22之间，传输组件20分别于主机23和转换器22电性连接，通过传输组件20将频率信号传送至主机23 ;主机23根据频率信号的频率值计算得到电压值，并根据电压值控制断电器21的闭合。报警主机26和主机23电性连接，报警主机23根据主机出获得的电压值，并根据电压值发出预警信号。和实施例一相比，本实施例提供的检测控制装置设置有传输组件20和报警主机26，断电器21、转换器22、开关27及主机23可以采用实施例一中的实现方式，这里不再赘述，接下来将具体描述传输组件20和报警主机26的结构及其作用。为便于观测，监测控制装置中的主机23较佳的是设置在地面上，而断电器21和转换器22需设置在矿井下，故此处优选的是，监测控制装置还包括传输组件20，传输组件20设置在转换器22和主机之间23，用于将频率信号传输至主机23。下面介绍传输组件20的优选实现方式。为降低监测控制装置的制造成本，传输组件20可尽量采用现有煤矿安全监控系统中已有的部件，参照图2，本实施例中，传输组件20包括监控分站201、防爆交换机202和地面交换机203。监控分站201和转换器22电性连接，监控分站201接收频率信号并对接收到频率信号进行处理，例如进行频移键控(Frequency-shift keying,简称FSK)转换等处理，使得频率信号能够适应信道的传输要求，降低信号传输过程中的噪声影响，提高信号传输的可靠性。防爆交换机202与监控分站201电性连接，监控分站201将处理后的频率信号发送给防爆交换机202。防爆交换机202将频率信号进行光电转换，转换为光信号。为了提高防爆交换机202和地面交换机203之间传输数据的可靠性及传输速率，地面交换机203与防爆交换机202之间采用光纤连接，地面交换机203与主机23电性连接，地面交换机203将光信号进行光电转换，将接收到光信号转换为频率信号并传输至主机23。监控分站201和防爆交换机202设置在矿井下，地面交换机203设置在地面上。对于为每个防爆电源箱202设置的监测控制装置而言，监控分站201可采用该防爆电源箱202所对应的监控分站201 ;防爆交换机202直接采用与该监控分站201连接的交换机；地面交换机203也是同样的道理。为便于直观获取防爆电源箱中24蓄电池的电压值，本实施例提供的检测控制装置还包括报警主机26，报警主机26与地面交换机203和主机23电性连接，用于从地面交换机203处获取频率还包括报警主机26，报警主机信号的频率值，并从主机23处获取电压信号的电压值，并根据电压值和/或频率值发出预警信号。以下将具体介绍报警主机的结构，参照图2所示，报警主机26包括获取单元261、预警单元262和显示单元263 ;获取单元261与地面交换机203和主机13电性连接，用于从地面交换机203处获取频率信号的频率值，并从主机13处获取电压信号的电压值；预警单元262与获取单元261电性连接，用于根据电压值和/或频率值发出预警信号。具体地，预警单元261比如采用报警灯或报警铃报警。显示单元263和获取单元261电性连接，用于显示电压值和/或频率值。具体实现时，获取单元261可以周期性的向主机23和地面交换机203分别发送第一消息及第二消息，第一消息用于获取电压值，第二消息用于获取频率值。主机23在接收到第一消息时，返回第一响应消息，第一响应消息中携带有蓄电池的电压值。相应地，地面交换机也向获取单元261返回一第二响应消息，第二响应消息携带有频率值。可选地，获取单元261也可以不发送任何消息，而是通过主机23和地面交换机203定期上报获取的电压值和频率值。获取单元261还可以根据获取的蓄电池电压值计算出蓄电池还能供电的时长，SP剩余供电时间和蓄电池的电池容量。电池容量是电池性能的重要性能指标之一，电池容量表示在一定条件下(如放电率、温度、终止电压等)电池放出的电量，即电池所储存的电能的多少，电池容量的单位是毫安小时，例如当电池容量是20 IOOmAh时，说明电池以20 IOOmA的电流放电，可以持续放电I小时。因此,通过电池容量又可以计算电池的剩余供电时间。具体地，获取单元261可以根据获取的电压值通过如下公式计算电池容量:C=3.7771U2-82.0262U+445.42030，其中，C为电池容量，U为获取的电池实际电压值。在实际的实用过程中，通过多次测量蓄电池的电池电压与电池容量，得到了表I所示的关系图，表I为电池工作时的电压、电流及电池容量值的关系。通过多次测量，并对测得的数据进行分析处理，计算得到了上述电池电压和电池容量的公式，根据侧得的电池容量与电压关系进行曲线拟合，得到的蓄电池的实际容量与预测容量曲线趋势基本一致，其预测容量与实际容量误差较小，能够满足实际的需求。只需要知道电池两端的实际电压值，根据设定的公式，就可以计算出相应的电池容量C。根据电池容量又可以计算出电池剩余供电时间。表I
权利要求1.一种监测控制装置，其特征在于，包括: 断电器，与电网连接的开关、防爆电源箱和主机连接，所述电网失电，所述开关断开；所述断电器用于控制所述开关的闭合； 转换器，用于将所述防爆电源箱中蓄电池两端的电压信号转换为频率信号； 主机，与所述断电器和转换器电性连接，所述主机根据所述频率信号的频率值计算得到电压值，并根据所述电压值控制断电器的闭合。
2.根据权利要求1所述的监测控制装置，其特征在于，还包括: 传输组件，设置在所述转换器和主机之间，用于将所述频率信号传输至主机。
3.根据权利要求2所述的监测控制装置，其特征在于，所述传输组件包括: 监控分站，用于接收所述频率信号； 防爆交换机，与所述监控分站电性连接，用于将所述频率信号光电转换为光信号； 地面交换机，与所述防爆交换机光纤连接，与所述主机电性连接，用于将所述光信号光电转回为所述频率信号并传输至所述主机。
4.根据权利要求3所述的监测控制装置，其特征在于，还包括: 报警主机，与所述地面 交换机和所述主机电性连接，用于从所述地面交换机处获取所述频率信号的频率值，并从所述主机处获取所述电压信号的电压值，并根据所述电压值和/或所述频率值发出预警信号。
5.根据权利要求4所述的监测控制装置，其特征在于，所述报警主机包括: 获取单元，与所述地面交换机和所述主机电性连接，用于从所述地面交换机处获取所述频率信号的频率值，并从所述主机处获取所述电压信号的电压值； 预警单元，与所述获取单元电性连接，用于根据所述电压值和/或所述频率值发出预警信号。
6.根据权利要求5所述的监测控制装置，其特征在于，还包括: 显示单元，与所述获取单元电性连接，用于显示所述电压值和/或所述频率值。
7.根据权利要求1所述的监测控制装置，其特征在于， 所述断电器和所述转换器的数量相同，至少为I个。
8.根据权利要求1所述的监测控制装置，其特征在于，所述频率值和所述电压值之间的对应关系如下:F=200+100U ； 其中，F为频率值，单位为Hz #为电压值，单位为V。
9.一种煤矿安全监控系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的监测控制装置。
专利摘要本实用新型提供一种监测控制装置及煤矿安全监控系统，监测控制装置具体包括断电器、转换器及主机。断电器与开关、防爆电源箱和主机连接，开关和电网相连，电网失电，开关断开，通过使断电器闭合以控制开关自动闭合；转换器用于将防爆电源箱中蓄电池两端的电压信号转换为频率信号；主机与断电器和转换器电性连接，主机根据频率信号的频率值计算得到电压值，并根据电压值控制断电器的闭合，使开关自动闭合。本实用新型提供的监测控制装置，能够根据蓄电池电压值的大小，自动选择是否从电网取电，这样就能大大减少因蓄电池电量不足，而未及时从电网取电的情况，能够保证监控分站时时都有电，故提高了煤矿安全监控系统的使用可靠性。
文档编号E21F17/18GK202926395SQ201220623880
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者张纯如, 丁梅生, 汪勇, 李飞 申请人:淮南矿业(集团)有限责任公司