一种本安型矿用监控预警仪的制作方法

1.本发明涉及煤矿监控设备领域，具体是一种本安型矿用监控预警仪。


背景技术：

2.煤矿井下辅助运输系统一般都是采用绞车运输方式，由于井下环境复杂，无极绳绞车运行线路长，绞车运行过程中，绞车司机不能全程监视绞车运行状态，绞车运输事故常有发生。为解决这一问题，可采用防爆型智能监控识别预警仪，该预警仪悬挂在第一辆矿车车头，在矿车运行过程中，采集巷道情况并进行状态分析，遇到紧急情况时自动报警。因预警仪悬挂于矿车运行方向的前面，当矿车反方向运行时，需要将预警仪卸下，再装到车尾。但防爆型智能监控识别预警仪体积大、机箱重，拆装操作劳动强度大且不方便，同时，由于防爆型智能监控识别预警仪体积大，无法实现绞车斜井巷道的人员与异物检测。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述技术问题，提供一种体积小、质轻、拆装方便的本安型矿用监控预警仪，从而实现绞车斜井巷道的人员与异物检测，避免绞车运行故障及人员伤害。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种本安型矿用监控预警仪，包括本安箱体，本安箱体外部设有拾音器，内部设有喇叭；其中，本安箱体外部还设有摄相机和激光传感器，本安箱体内部还设有交换机、核心控制板、无线模块、浇封电池一、浇封电池二、浇封电池三和浇封电池四，浇封电池一为交换机供电，浇封电池二为无线模块及摄像机供电，浇封电池三为激光传感器供电，浇封电池四为核心控制板、喇叭及拾音器供电；交换机由交换机芯片和4路网口隔离电路组成，激光传感器、核心控制板、摄像机和无线模块分别通过网口隔离电路与交换机芯片连接，无线模块与绞车房内的防爆计算机进行数据通讯，喇叭及拾音器连接核心控制板的音频接口；本安箱体顶部设有挂钩。
5.作为本发明技术方案的优选，所述核心控制板采用超级计算机tx2。
6.所述本安箱体外部还设有天线，天线由浇封电池二供电，无线模块采用工业级无线基站，无线基站的天线接口通过同轴屏蔽电缆与天线相连。
7.所述本安箱体外部还设有补光灯，补光灯由浇封电池一供电，用于对绞车斜井巷道进行补光。
8.所述浇封电池一、浇封电池二、浇封电池三和浇封电池四结构相同，均由abs外壳、电池组和本安电源保护板组成，分别使用环氧树脂进行浇封，电池输出做本安处理。
9.所述电池组由3块6ah、3.5v磷酸铁锂电池串联组成。
10.所述本安电源保护板包括输入端子p1、输入滤波电路、dc
‑
dc降压模块u3和输出限流电路；电池组输出端接本安电源保护板输入端子p1，本安电源保护板输出端接用电设备。
11.所述本安电源保护板输入端子p1使用2位接线端子，输入滤波电路由二极管d1、熔
断器f1、压敏电阻r1和滤波电容c1组成, 二极管d1一端接输入端子p1的第一个端子，另一端与熔断器f1相连，熔断器f1的另一端接dc
‑
dc降压模块u3的3脚，压敏电阻r1和滤波电容c1并联在dc
‑
dc降压模块u3的3脚和2脚之间，dc
‑
dc降压模块u3的2脚接输入端子p1的第二个端子；dc
‑
dc降压模块u3输出引脚接输出限流电路，输出限流电路包括调压电阻rd、调压电阻ru、输出滤波电容c15、稳压管d3和稳压管d4；调压电阻rd并联在dc
‑
dc降压模块u3的4脚和5脚之间,调压电阻ru并联在dc
‑
dc降压模块u3的5脚和6脚之间,滤波电容c15、稳压管d3和稳压管d4并联在dc
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dc降压模块u3的4脚和6脚之间，dc
‑
dc降压模块u3的4脚和6脚为本安电源保护板输出端。
12.本发明的有益效果是：1、本发明预警仪采用全本安设计，使用时挂载在矿车车头，通过摄像机和激光传感器采集周围环境信号，发现矿车运行前方出现障碍或存在人员危险时自动报警，提示绞车司机停车，可以满足煤矿井下防爆使用要求。
13.2、本发明预警仪元器件排布紧凑、体积小，可以实现绞车斜井巷道的人员与异物检测，使用范围广。
14.3、本发明预警仪采用abs阻燃防静电壳体，摒弃了传统的笨重防爆壳体，大大减轻了预警仪本身的重量，方便现场工人频繁安装拆卸，实用性强。
附图说明
15.图1为本安型矿用监控预警仪组成结构示意图；图2为本安电源保护板电路原理图；图3为本安型矿用监控预警仪网络连接示意图；图4为交换机网口隔离电路原理图。
16.图5为交换机芯片引脚连接示意图；附图标记：1、本安箱体：1
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1、交换机，1
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2、核心控制板，1
‑
3、无线模块，1
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4、浇封电池一，1
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5、浇封电池二，1
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6、浇封电池三，1
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7、浇封电池四，1
‑
8、喇叭；2、摄相机；3、拾音器；4、补光灯；5、天线；6、激光传感器；7、挂钩。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明做进一步说明。
18.如图1所示，一种本安型矿用监控预警仪，包括本安箱体1，本安箱体1内部设有交换机1
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1、核心控制板1
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2、无线模块1
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3、浇封电池一1
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4、浇封电池二1
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5、浇封电池三1
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6、浇封电池四1
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7和喇叭1
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8，本安箱体1外部设有摄像机2、拾音器3、补光灯4、天线5和激光传感器6，本安箱体1顶部固定安装2个挂钩7，用于将预警仪悬挂于矿车车头。
19.其中，核心控制板1
‑
2为矿用监控预警仪的控制核心，采用超级计算机tx2。喇叭1
‑
8及拾音器3连接核心控制板1
‑
2的音频接口。无线模块1
‑
3采用工业级无线基站，无线基站的天线接口通过同轴屏蔽电缆与天线5相连。
20.为满足本安使用要求，每组本安电路单独供电，互相之间没有电气连接，互不干扰。浇封电池一1
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4为交换机1
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1和补光灯4供电，浇封电池二1
‑
5为无线模块1
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3及摄像机2供电，浇封电池三1
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6为激光传感器6供电，浇封电池四1
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7为核心控制板1
‑
2、喇叭1
‑
8及拾
音器3供电。
21.浇封电池一1
‑
4、浇封电池二1
‑
5、浇封电池三1
‑
6和浇封电池四1
‑
7结构相同，均由abs外壳、电池组和本安电源保护板组成，分别使用环氧树脂进行浇封，并将电池输出做本安处理。电池组由3块6ah、3.5v磷酸铁锂电池串联组成。
22.如图2所示，所述本安电源保护板包括输入端子p1、输入滤波电路、dc
‑
dc降压模块u3和输出限流电路。电池组输出端接本安电源保护板输入端子p1，本安电源保护板输出端接用电设备。
23.其中，本安电源保护板输入端子p1使用2位接线端子，输入滤波电路由二极管d1、熔断器f1、压敏电阻r1和滤波电容c1组成，二极管d1一端接输入端子p1的1位端子，另一端与熔断器f1相连，熔断器f1的另一端接dc
‑
dc降压模块u3的3脚，压敏电阻r1和滤波电容c1并联在dc
‑
dc降压模块u3的3脚和2脚之间，dc
‑
dc降压模块u3的2脚接输入端子p1的2位端子。dc
‑
dc降压模块u3输出引脚接输出限流电路。输出限流电路包括调压电阻rd、调压电阻ru、输出滤波电容c15、稳压管d3和稳压管d4；调压电阻rd并联在dc
‑
dc降压模块u3的4脚和5脚之间，调压电阻ru并联在dc
‑
dc降压模块u3的5脚和6脚之间，滤波电容c15、稳压管d3和稳压管d4并联在dc
‑
dc降压模块u3的4脚和6脚之间，dc
‑
dc降压模块u3的4脚和6脚为本安电源保护板输出端，网络标号为vcc和gnd。dc
‑
dc降压模块u3型号为urb2412ymd
‑
20whr3。
24.如图3所示，为满足本安要求，矿用监控预警仪的网络通讯部分全部采用隔离电路。交换机1
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1由交换机芯片和4路网口隔离电路组成。交换机芯片采用axic芯片。激光传感器6、核心控制板1
‑
2、摄像机2和无线模块1
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3分别通过网口隔离电路与交换机芯片连接。
25.图4所示为交换机1
‑
1的网口隔离电路原理图，图5为交换机芯片引脚连接示意图，以与激光传感器6连接为例进行说明。
26.网口隔离电路由电阻r34、r35、r36、r37、电容c48、c49、c62、c63、熔断器fb5、变压器t1、电阻r55、r59、r60、r61、电容cv6和网线端子rj1组成。变压器t1共有16个引脚，输入引脚1、3、6、8分别接交换机芯片3、4、7、8引脚，网络标号为rxp1、rxn1、txp1和txn1。变压器t1的8脚接电阻r34的一端，变压器t1的6脚接电阻r35的一端，电阻r34和r35的另一端连接在一起接电容c62的一端，电容c62的另一端接公共地gnd1；变压器t1的引脚3接电阻r36一端，变压器t1的引脚1接电阻r37的一端，电阻r36和r37的另一端连接在一起接电容c63的一端，电容c63的另一端接公共地gnd1。变压器t1的引脚2接电容c48的一端，电容c48另一端接公共地gnd1， 变压器t1的7脚接电容c49的一端，电容c49的另一端接公共地gnd1。变压器t1的7脚和2脚连接在一起，接熔断器fb5的一端，熔断器fb5的另一端接电源vct15。 变压器t1的16脚接网线端子rj1的1脚，网络标号为rx1+；变压器t1的15脚接电阻r59的一端， 变压器t1的14脚接网线端子rj1的2脚，网络标号为rx1
‑
；变压器t1的11脚接网线端子rj1的3脚，网络标号为tx1+；变压器t1的10脚接电阻r55的一端，变压器t1的9脚接网线端子rj1的6脚，网络标号为tx1
‑
；网线端子rj1的4脚、5脚连接在一起接电阻r60的一端，网线端子rj1的7脚、8脚连接在一起接电阻r61的一端。电阻r55、r59的另一端和电阻r60、r61的另一端连接在一起，接电容cv6的一端，电容cv6的另一端接公共地gnd2。网线端子rj1为rj45网络接口，网口隔离电路通过网线端子rj1用网线与激光传感器6连接。
27.同图4、图5所示，连接核心控制板1
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2、摄像机2和无线模块1
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3的网口隔离电路分别通过各自变压器的1、3、6、8引脚与交换机芯片的rxp2、rxn2、txp2、txn2
‑ꢀ
rxp4、rxn4、
txp4、txn4连接；网口隔离电路的网线端子rj2、rj3和rj451分别通过网线与核心控制板1
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2、摄像机2和无线模块1
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3连接。
28.其中，本安箱体1使用abs阻燃防静电材料制作，所有电器元件均为本安器件，满足本安试验要求，保证煤矿使用安全。
29.本发明的工作过程为：将该预警仪挂载在矿车车头，随矿车一起行走。当矿车前方30米范围内出现妨碍矿车运行的人员或异物时，预警仪通过摄像机2、激光传感器6采集到信号，通过交换机1
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1发送给核心控制板1
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2，核心控制板1
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2分析判断后，通过交换机1
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1由无线模块1
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3将分析结果上传到绞车房内的防爆计算机，提示绞车司机停车；或者与绞车控制系统联动，控制绞车自动停车。预警仪除可与防爆计算机进行数据通讯外，还配备拾音器3和喇叭1
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8，在核心控制板1
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2的控制下，可与绞车房内司机进行语音交互。