专利名称：矿灯智能管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿灯的管理系统。
背景技术：
我国是世界上产煤最多的国家之一，也是世界上发生矿难最多的国家之一。大量 数据表明我国百万吨煤产量的死亡率远远高于世界平均水平。煤矿事故的发生，不仅给人 民群众造成巨大的痛苦，也使国家财产遭受重大损失。为了提升我国煤炭生产力水平，提高 安全生产保障程度，从2001年起，国家连续几年利用国债资金支持煤矿安全改造。经过多 年的努力，安全生产状况总体趋于稳定好转，但现实情况仍然不容乐观。煤矿生产安全监测 监控、自动控制与企业管理系统等方面的信息化建设工作，已纳入安全生产企业的经营管 理日程。在矿山生产过程中，矿灯是矿工井下作业的基本生产工具，被誉为矿工的眼睛，矿 灯损坏现象在井下时有发生，有些矿工为完成工作任务，常常迫不及待地拆开修理。岂不 知，这种做法危害非常大。私拆矿灯容易引起矿灯失爆，产生电火花，给瓦斯爆炸创造条件。 在煤矿重大瓦斯爆炸事故的统计分析中，矿灯失爆在电火花引起的瓦斯爆炸中所占比例最 大。因此矿灯的有效管理与矿工的安全、矿山安全和效益有着密切的关系。通常，矿区矿灯 房自建成后担负着全矿几千多盏矿灯的管理和维护工作，工作大，任务重。同时，由于近年 来锂电矿灯正在大规模的使用。锂电池比较脆弱，需要电子保护板及精确的充电系统。如 有过充或过放等原因都会损坏电池。受损的电池轻则点灯时间变短，重则有可能产生高温， 甚至起火或爆炸。如果让受损伤的电池下了井，后果不堪设想。综上所述，矿灯的管理和使用是全矿安全生产的重要环节，做好此项工作不仅会 直接带来经济效益，而且会使全矿的安全性大幅提高。目前我国煤炭企业矿灯管理大部分采用人工台帐、牌板管理的传统方式，即充电 工将下井人员的灯牌收齐之后，人工计数统计，填写报表，矿灯逐一进行巡检。由于矿灯多， 人员变动频繁，这种方式存在很多缺陷(1)根据《煤矿安全规程》的规定，每次换班2h内，灯房人员必须把未还灯的人员 名单向矿调度室汇报。现行的矿灯考勤管理办法对不按时交灯人员不能及时发现。(2)人员变动频繁，管理难以跟上，造成矿灯排放无序、丢失、一人两灯或矿灯长期 无人使用等问题发生。(3)由于无法掌握各盏矿灯的使用时间，目前基本以一年半使用周期为限，对矿灯 定期进行淘汰更换，结果必然将部分未到使用期限的矿灯淘汰掉，造成较大的浪费。(4)传统的台帐管理不能对矿灯的充电状态进行实时检测，影响下井人员的正常 使用。如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安 全监测职能，保证抢险救灾、安全救护的高效运作，摆到了各煤矿的面前。同时如何改变目 前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的现代化、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题。
实用新型内容本实用新型的技术方案能够克服上述缺陷，提供一种矿灯智能管理系统，其安全 性能好，智能化程度高。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案其包括矿灯、矿灯架，系统还包 括数据库服务器、控制终端、监控终端，矿灯通过射频读取器与数据库服务器连接；矿灯架 通过数据采集网关与数据库服务器连接；控制终端、监控终端分别与数据库服务器连接。改造后的矿灯架为锂电池矿灯智能化矿灯架，降低了管理人员和维护人员的劳动 强度，减少了人力、物力的重复投入。同时实现矿灯(矿工)的信息化管理，该智能充电架 还配备有矿灯信息化管理系统，实现矿灯的信息化管理。系统对超时但没有还灯的人员自 动报警，并且能对锂电矿灯的充电参数监控，对有可能发生危险的矿灯自动预警。工作人员 可以通过计算机直接进行矿灯查询、统计员工档案管理、矿灯管理和考勤管理等方面的信 息。最主要的是还可以进行特定统计，可以统计一定时间段内某工种职工、某采区职工或某 个职工的出勤情况，并能进行准确的数据分析，完全代替手工考勤操作。本系统的成功推广 和应用将标志着矿灯管理逐渐走上信息化管理道路。矿灯上设置无线射频卡，通过无线射频识别技术(即RFID技术)实现矿工的考勤 及统计。本系统不但可以满足对矿灯本身管理的需求，还可通过采用RFID技术进一步对矿 灯离位与人员下矿进行全面监控管理，从而提高了管理的精细化程度，扫除了管理上的盲 区。由于射频技术的应用，本系统可以进一步满足井下人员定位和劳动绩效考核的需求。矿灯架包括充电架、充电监测器，充电架与充电监测器连接；充电监测器通过数据 采集网关与数据库服务器连接。数据库服务器对每盏矿灯每月、每年已使用次数进行统计，和规定使用次数相比， 判断矿灯寿命状况，从而决定更换时间，或进行更换准备。并且可对于已上井但未上架的矿 灯进行预警。充电监测器包括PIC电流采集单片机、485通讯模块、通信网络、上位机，PIC电流 采集单片机与485通讯模块连接，485通讯模块通过通信网络与上位机连接；上位机与数据 采集网关连接。系统采用国内外公认的最佳充电控制方式(OAV)为主要判别方式，检测矿 灯的充电状态、控制充电过程、对充电过程中的矿灯架和矿灯进行安全预警，达到矿灯电量 既能充满，又不过充，从而缩短充电时间、延长矿灯寿命、降低充电和使用成本，保证矿区生 产安全。实时对矿灯的状态进行统计和报告，以达到迅速、准确提供矿灯(人员)信息。监控终端包括打印机和显示器。本系统与本局域网联网后，各级人员可通过监控 终端及时了解目前矿灯(人员)的信息情况，从而实现资源共享，并实现远程管理。高度自动化系统能自动检测矿灯房的矿灯充电架上的充电信息，并自动实现考 勤作业的统计与管理。先进的通信系统安装在矿灯房的矿灯架上的检测硬件，实时向网络服务器传送 数据，整个过程无需人为干预。系统的安全、稳定、可靠性设计采用高质量硬件产品，经实验证明稳定运行，可实 现数据的可靠传输。[0022]方便性充电时，对充电状态进行显示，通过管理系统的设置，管理中心可以对出 入的人员进行实时监控。兼容性系统能够适合用户提供的多种通信接口和通信规程；能够适应和兼容大 多数规格的矿灯架。开放性系统数据库接口采用开放式结构，以适合用户要求。同时提供数据库的二 次开发接口，使用户具有自主扩展系统的能力。为了降低矿难发生率，适应煤矿信息化建设的需要和实现灯房信息化管理这一目 标，本系统通过单片机控制的矿灯充电和使用为基础平台，在软件数据库和通讯接口设备 支持下，用计算机实现了从放灯、充电、待用、取灯、使用到自动统计、报告、考勤等全过程动 态管理。为管理者、决策者实时提供了快速、准确、全面的信息依据，为矿灯和人员的管理和 安全预防、决策打下了基础，开创了矿灯信息化管理的新纪元。该系统可用于铅酸矿灯、220V锂电池充电的矿灯、6V锂电池充电的矿灯、镍氢电 池充电的矿灯。本系统对各种不同电池的矿灯都可同时管理，有极强的辅助考勤功能，丢失 矿灯可简洁明了的责任到人，不会出现矿灯越用越来越少的情况了。对矿工调度也变得方 便，不出办公室不用问任何人轻点鼠标即可知晓井下人员的姓名、工种、井下位置、井下工 作时间等等。矿灯的充电状态监测功能提供矿灯架已放置矿灯、已取走矿灯的两种状态以及 在架矿灯的充电中、已充电的两种状态。根据煤矿灯房现代化、信息化管理及安全统计报告的需要，确立了系统的基本工 作内容矿灯充电管理、收发管理、使用管理、辅助考勤管理、灯史管理、安全预警管理等。该 系统实用性强、可靠性高、维护方便。
图1为本实用新型的模块示意图；图2为本实用新型的矿灯架模块示意图；图3为充电监测器模块示意图。
具体实施方式
本系统包括矿灯、矿灯架，系统还包括数据库服务器、控制终端、监控终端，矿灯通 过射频读取器与数据库服务器连接；矿灯架通过数据采集网关与数据库服务器连接；控制 终端、监控终端分别与数据库服务器连接。矿灯上设置无线射频卡。矿灯架包括充电架、充电监测器，充电架与充电监测器连 接；充电监测器通过数据采集网关与数据库服务器连接。充电监测器包括PIC电流采集单 片机、485通讯模块、通信网络、上位机，PIC电流采集单片机与485通讯模块连接，485通讯 模块通过通信网络与上位机连接；上位机与数据采集网关连接。监控终端包括打印机和显不器。在每一个充电架的侧面加装一个充电监测器，它将所采集矿灯的各种状态信息、 充电电压值、电流值等通过充电架上的通讯传输系统经数据采集网关发送到数据库服务
ο[0035]监控软件完成现场采集数据、显示、查询、存储、打印、报警等功能，现场实时监测 的参数主要包括①矿灯充电状态正在充电和已充满电的矿灯分别以红绿LED灯显示，若矿灯有 故障，计算机显示报警状态；②考勤信息采集随时显示矿灯充电时间、矿灯上、下架时间，以矿灯的使用状况 为依据进行下井人数查询。下井人员井下超时报警，并可拓展下井人员的有关信息以备查 询；③矿灯在架的数量可以随时增减在架的矿灯数量，适应人员变动增减的需要；④可对每只矿灯的充电次数进行统计，为更换电池提供依据。矿灯的充电状态包括“恒流限压充电”、“涓流充”和“取走”三种状态。通过检测 充电架上各充电座的充电电流来判断矿灯的充电状态以及矿灯充电座的工作状态，若矿灯 充电座发生故障，及时预警通知。此系统主要由具备8路10位AD转换器的PI C电流采集单片机、通讯模块组成。 将实际电流值转换为标准值，通过带AD转换的单片机采集标准值，一个8路单片机共可采 集8个信号，矿灯充电架共108个点，需要14个芯片。485通讯模块实现单片机串行口的 TTL电平与RS485电平之间的相互转换，并通过通信网络将信号传输给上位机。充电控制功能在充电过程中，采用先进的单片机充电控制方式。当矿灯电量充满 时，自动切断电源，由红、绿灯显示。该模块能够达到矿灯电量既能充满、又不过充的效果， 从而缩短充电时间、延长矿灯寿命、降低充电和使用成本，同时也消除了因倒班时间短、矿 灯电量不满而影响工作的后顾之忧。矿灯架故障监测功能系统中设置标准参数及允许偏差值，实时监控矿灯房中的 每盏矿灯充电过程中的各个参数，若参数超调则报警提示，检查是否是充电架的问题，有效 避免故障矿灯架损坏矿灯的情况发生。矿灯故障监测功能设置矿灯的标准充电时长和允许偏差，实时监控矿灯架上每 盏矿灯的充电时间，在矿灯充电架的各项参数正常的情况下，若出现充电时间超调的情况， 报警提示，保证不合格矿灯留在井上，提高了井下工作的安全性与可靠性。充电实时信息统计与分析可查看每一台充电架上目前矿灯的数量、充满及涓充 的数量和取走矿灯的数量，可查看灯房充电架全部矿灯数量、充电和使用情况；充电历史信息统计与分析对每盏矿灯每月、每年已使用的次数(充电次数)进行 累计统计，和规定使用次数相比，以此判断该矿灯的寿命状况，从而决定更换的时间，或进 行储备准备。矿灯工作信息统计与分析统计某时刻在充电架上矿灯的总数、取走矿灯的总数 以及判断下井人数，矿工对每班下井工人下班后，到点未上井人员的数量可统计、显示和报 告，以达到迅速、准确地提供人员信息，供监控人员分析、决策。矿灯基本信息维护可随时增加、删除、修改矿灯(即矿工)的编号；可随时增加、 删除、修改充电架、矿灯的数量及编号，以适应厂内人事调动及矿灯安排计划。矿工出勤信息统计表统计每月矿工出勤次数和工作时间，以进行考勤；根据矿 灯的目前情况，可随时查看每个矿工目前是休息还是工作以及休息或工作的时间，同时并 可统计目前工作、休息的总人数。[0050]矿灯使用情况表提供各班组矿灯使用情况报表，分班组比较矿灯的使用情况。班 组内从矿灯使用率高的同事获取经验，班组间从矿灯使用率高的班组请教矿灯使用和管理 经验，节约矿灯，达到节约能源、缩小开支的功效。矿灯使用率表统计各班组周矿灯使用率、月矿灯使用率、年矿灯使用率，形成矿 灯使用报表，作为班组考核的一部分；矿灯使用报表方便领导实时掌握各班组的使用情况。矿灯故障表提供矿灯损坏信息月报表和年报表，包括矿灯所属班组、矿灯型号、 矿灯使用时间、矿灯损坏原因等信息，同时按班组、周、月、年提供矿灯损坏情况柱状比较 图，给出精确分析矿灯损坏的主要原因，在使用中达到有的放矢，最优化使用的目的，节约 矿灯、缩小开支。报表打印系统具有强大的报表打印功能，为各部门设置报表查询权限，根据部门 提供一定权限的报表打印功能，提供数据备份功能，需要时对每月的数据进行备份。矿灯工作安全预警监测矿灯的安全性，如果电池存在发生危险的可能，或者点灯 时间明显不足11小时时，报警显示。人员安全预警检测到矿灯房到点未还灯的人员，将未按点还灯的人员信息显示 在大屏幕上，报警提示。矿灯架安全预警系统中设置标准参数及允许偏差值，实时监控矿灯房中的每盏 矿灯充电过程中的各个参数，若参数超调则报警提示。矿灯充电安全预警设置矿灯的标准充电时长和允许偏差，实时监控矿灯架上每 盏矿灯的充电时间，在矿灯充电架的各项参数正常的情况下，若出现充电时间超调的情况， 报警提示。
权利要求一种矿灯智能管理系统，包括矿灯、矿灯架，其特征在于系统还包括数据库服务器、控制终端、监控终端，矿灯通过射频读取器与数据库服务器连接；矿灯架通过数据采集网关与数据库服务器连接；控制终端、监控终端分别与数据库服务器连接。
2.根据权利要求1所述的矿灯智能管理系统，其特征在于矿灯上设置无线射频卡。
3.根据权利要求1所述的矿灯智能管理系统，其特征在于矿灯架包括充电架、充电监 测器，充电架与充电监测器连接；充电监测器通过数据采集网关与数据库服务器连接。
4.根据权利要求3所述的矿灯智能管理系统，其特征在于充电监测器包括PIC电流采 集单片机、485通讯模块、通信网络、上位机，PIC电流采集单片机与485通讯模块连接，485 通讯模块通过通信网络与上位机连接；上位机与数据采集网关连接。
5.根据权利要求1所述的矿灯智能管理系统，其特征在于监控终端包括打印机和显示ο
专利摘要本实用新型涉及一种矿灯的管理系统。本实用新型的矿灯智能管理系统，包括矿灯、矿灯架，系统还包括数据库服务器、控制终端、监控终端，矿灯通过射频读取器与数据库服务器连接；矿灯架通过数据采集网关与数据库服务器连接；控制终端、监控终端分别与数据库服务器连接。根据煤矿灯房现代化、信息化管理及安全统计报告的需要，确立了系统的基本工作内容矿灯充电管理、收发管理、使用管理、辅助考勤管理、灯史管理、安全预警管理等。该系统实用性强、可靠性高、维护方便。
文档编号H04L29/06GK201638263SQ20102016607
公开日2010年11月17日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者兰毅, 孙林, 孙革, 李秀福, 许建康, 赵云峰, 赵长江, 郭钢, 陈大伟, 高勇 申请人:青岛高校信息产业有限公司