一种隔爆型矿用计算机的制作方法

本实用新型涉及一种矿用计算机，具体涉及一种隔爆型矿用计算机。

背景技术：

防爆设备源于按GB3836.1-2000标准生产，专供煤矿井下使用的防爆电器设备一般分为隔爆型、增安型、本质安全型等种类。按照国家规范：增安型只允许使用在2区或非危险区域，除用来安装正常情况下无火花产生的电器元件的增安箱和增安接线箱允许使用在1区外；本安型则可以按照在0、1、2区或非危险区域，它是唯一允许安装在0区的防爆型式，其必须与关联设备（例如安全栅）构成合理本安系统才允许应用。隔爆型只允许使用在1、2区或非危险区域，它始终比较简单实用的防爆型式。其中，0、1、2区危险程度递减。

目前，国内市场上有一种带有摄像功能的隔爆兼本质安全型便携式计算机。该设备的技术原理是：将除键盘、光标指点装置、喇叭和话筒外的所有部件全装入一个符合《GB3836.2-2000》的光体隔爆箱中，隔爆箱内有计算机主机、显示器、摄像装置、红外通讯组件、制冷散热组件、电源以及开关。这种简单的隔爆型计算机可以用一般的计算机做简单的处理再加上隔爆外壳就可以组成，组装也比较方便。能够满足矿山中的一些普通需求，比如监视、考勤、简单的通风、照明的控制系统等。但是其缺点是十分明显的，比如体积大、重量轻、功耗高、不便于携带、只能固定于某个位置、不能处理矿山突发事件等。

随着自动化技术发展非常迅速，矿井自动化控制程度也越来越高，需要处理的数据信息也越来越庞大，工控机作为自动化控制系统的控制系统的控制中心，担负着及其重要的作用，在矿井自动化控制领域正受到广泛的应用。但目前井下隔爆和本安型计算机由于受到矿用安全化的要求，其性能和资源相对有限，无法应用于防护等级和功能等级较高的场合。

技术实现要素：

随着自动化技术发展非常迅速，为克服以上问题，本实用新型技术方案以地面成熟的工控技术为基础，设计了一款隔爆型矿用计算机，该计算机防护等级和功能指标较高，适用于胶带、水泵、工作面等需要使用计算机的场合。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种隔爆型矿用计算机，整体安装在隔爆腔内，其特征在于包括：电源单元、信号本安处理单元、显示单元、人机交互单元，以及分别连接所述电源单元、信号本安处理单元、显示单元、人机交互单元的工控机，所述信号本安处理单元将工控机接口矿用本安化，该工控机作为信号本安处理单元、显示单元和人机交互单元之间的中枢协调，完成数据的处理与显示；其中，所述工控机对外接口采用零延时的RS485接口电路。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述显示单元采用工业级宽温彩色液晶屏，该液晶显示屏背后采用四根背光灯管，背光电源由总开关电源单独隔离出。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述工控机采用电子硬盘作为存储介质。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述信号本安处理单元内部供电与工控机用电用DC/DC隔离。

进一步地，在上述一个优选的方案中，所述人机交互单元采用配接的本安不锈钢计算机键盘，带按键和触摸板。

进一步地，在上述一个优选的方案中，在所述电源单元的电源输入端还串接有电源滤波器、脉冲抑制干扰器。

与现有技术相比，本实用新型所提供的一种隔爆型矿用计算机，兼具本安型特点，该计算机以地面成熟的工控技术为基础，大大扩充了现有的矿用计算机的性能和适用范围，相比原有的防爆型计算机，其性能和资源相对有限，可应用于防护等级和功能等级较高的场合。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的隔爆型矿用计算机的结构原理图。

图2为本实用新型实施例所述的隔爆型矿用计算机的另一结构原理图。

图3为本实用新型实施例所述的隔爆型矿用计算机的零延时的RS485电路的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

如图1、图2所示，本实用新型所公开的一种隔爆型矿用计算机，兼具本安型特点，该隔爆型计算机采用模块化结构设计，主要由电源单元1、信号本安处理单元2、显示单元3、人机交互单元4，以及分别连接所述电源单元1、信号本安处理单元2、显示单元3、人机交互单元4的工控机5，所述信号本安处理单元2将工控机5接口矿用本安化，电源单元1为该工控机5提供稳定的电源，该工控机5作为信号本安处理单元2、显示单元3和人机交互单元4之间的中枢协调，完成数据的处理与显示。

下面来详述本实用新型中各个组成单元的工作原理。

所述电源单元1作为计算机内部的关键部分，根据煤矿井下供电实际情况，采用AC127V供电。为有效减小箱体的体积，本实用新型取消原有的电源变压器，电源输入采用单一AC127V电源供电，优选选用低功耗、高效率的开关电源模块；输出为DC24V，功率为75W，另有DC24V/DC12V变换，输出的DC12V给液晶屏的逆变器供电，接口本安电路所需的本安电源另加一个隔离的DC/DC（直流斩波器）6和相应保护处理电路即可。

所述工控机5完成数据的组织、加工、检索及其运算、存储、传输任务，并由指令控制其数据处理功能、数据存储功能、数据传输功能。在隔爆兼本安型计算机系统内部，由工控机5控制计算机的资源并且协调其功能部分的运行以响应指令的要求，综合计算处理数据，对各种分析进行归类、逻辑处理等，并配合各种对外接口和显示模块实现相关功能。传统的硬盘是个纯机械运动原理的部件，肯定会面临着体积、重量和机械运动造成的摩擦发热的问题。井下环境恶劣，设备运行在高温、高湿度、振动较强的恶劣环境中，为避免冲击振动给产品带来的影响，本实用新型中的该隔爆兼本安型计算机硬盘选用固态硬盘，其优点是安全性、稳定性以及省电，并可以实现超越传统硬盘的读取速度。本实用新型的工控机5选择低功耗、无风扇、工业级设计，并使用电子硬盘作为存储介质;通过配置参数，可以实现上电自启过程，满足工业现场及煤矿恶劣的工作生产环境的使用。

所述显示单元3，选用分辨率为1024×768的工业级宽温彩色TFT液晶屏，支持LVDS接口。LVDS具有高速、超低功耗、低噪声和低成本的优良特性。显示单元3采用4根CCFL技术的背光灯管，背光电源由开关电源单独隔离出，背光有故障时不影响整机的运行。

所述人机交互单元4可用于对工控机5的数据指令更改设置，本实用新型中的人机交互单元4由配接的本安不锈钢计算机键盘组成，带按键和触摸板输入功能，满足现场应用。

所述信号本安处理单元2主要将工控机5接口矿用本安化。本实用新型的产品为矿用隔爆兼本安型，整体安装在隔爆腔内，其对外接口都应为本安接口，对外接口主要有以太网、RS485、USB等接口。由于工控机5一般自带为RS485接口并本安化，以满足工业现场的需求。

参见图3所示，作为本实用新型一个优选的实施方式，本实用新型所述的工控机5对外接口采用零延时的RS485接口电路。当不发送数据时TTL电平的TX信号为高电平，经V1反向为低电平，RS485芯片处于接收状态。当发送数据时 ，若TX为低电平，经 V1反向后，DE为高电平，发送允许。此时，由于DI接地，所以RS485芯片的输出端A、B产生表示低电平的差分信号，低电平的TX被送出。若TX为高电平，经V1反向后，DE为低电平，RS485芯片的A、B端处于高阻态。此时依靠阻 1和 2的下拉和上拉作用，使总线上产生正的差分信号，从而将TX的高电平信号送出。由以上分析可看出，在使用该电路时，只要程序能保证不同时进行接收和发送操作，即保证是半双工传送数据，不必用指令控制DE进行接收和发送的转换，转换由硬件本身完成。在发送高电平的过程中，由于 RS485芯片处于接收状态，此时的发送信号必须是在总线上其它节点发送数据时才能将高电平信号送出。

作为本实用新型另一个优选的实施方式，在隔爆腔体上安装有快速接插件，解决了需连接电缆才能实现快速连接的问题，在安装时不用打开面板即可完成接线。快速接插件选用优质金属材料，采用加长浇封处理等措施来实现隔爆要求。

此外，本实用新型的电源单元1的输入端加入了电源滤波器、脉冲抑制干扰器，可尽量减少电网上的干扰对设备的影响。信号本安处理单元2内部供电与工控机5用电用DC/DC 6隔离，接口设备有故障时不影响整机运行。

本实用新型隔爆兼本安型计算机以成熟的工控机技术为基础，采用固态硬盘的方式进行数据存储，克服了普通硬盘抗震较差的缺点；通过对接口的特殊本安处理，可以以快速接插的方式对外建立连接，且采用了零延时的RS485转换电路。该隔爆兼本安型计算机目前已成功应用于胶带机监控集控、井下多路视频浏览、水泵控制、随钻测量等系统，现场运行稳定可靠。

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。