一种矿灯灯位锁、及控制它的灯层控制器以及矿灯管理系统的制作方法

专利名称：一种矿灯灯位锁、及控制它的灯层控制器以及矿灯管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿灯领取管理系统，尤其涉及一种用矿灯灯位锁以及控制它 的灯层控制器的自动控制管理矿灯的系统。
背景技术：
目前，矿山的矿灯管理主要靠人工完成，其具体过程如下1.领取矿灯矿工提交 矿灯号牌及挂锁钥匙，矿灯管理人员依据矿灯号牌寻找灯位，并通过钥匙打开灯位上的挂 锁取下矿灯，矿灯管理人员与矿工口头核实后，将矿灯发放给矿工并将灯号牌及挂锁钥匙 放回指定位置；2.交还矿灯矿工交还矿灯时，矿灯管理人员依据矿灯上的编号寻找对应 的矿灯号牌及挂锁钥匙，然后将矿灯号牌及挂锁钥匙交给矿工，并将矿灯放置在矿灯待维 护区域；3.矿灯的后期维护矿灯管理人员逐个对放置在矿灯待维护区域内的矿灯进行维 护后，依据矿灯编号寻找灯位，并将矿灯上架接通充电装置，最后锁闭灯位上的挂锁。现行 的这种手工矿灯管理方式虽然减少了误发矿灯事件的发生，但机械锁开锁、上锁操作麻烦， 工作效率低。公开号为CN201035627的中国专利公开了一种矿灯充电考勤管理设备，包括充电 架、电源模块和充电检测模块，所述的充电检测模块的输入端分别与每个充电位的在线检 测触点和电源模块的电池回路负端连接，包括采集通信模块和服务器；充电检测模块的输 出端与采集通信板输入端相连接，采集通信模块和服务器之间通过总线方式连接。该设备 通过矿灯充电对矿工考勤进行信息化管理，虽然能够对多个矿灯充电架进行管理和控制并 能检测矿灯的在位状态，由于对充电矿灯没有身份对应和锁定装置，对取错矿灯、发错矿灯 的事件仍无法控制。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种矿灯灯位锁，其根据控制器的命令开锁或闭锁。本实用新型的另一个目的是提供一种灯层控制器，其根据服务器的命令，管理矿 灯灯位锁的开锁或闭锁。本实用新型的第三个目的是提供一种矿灯管理系统，其通过灯层控制器，根据人 员身份信息管理矿灯灯位锁的开锁或闭锁，以及管理矿灯在充电架上的状态信息，并且大 幅提高了管理和执行效率，并且避免了错发矿灯这种安全隐患的发生。为解决上述的第一个技术问题，本实用新型的矿灯灯位锁包括外壳，外壳包括上 盖和底盒，底盒上设有条形孔，底盒内设有隔板，隔板的一侧设有电磁铁，隔板的另一侧设 有锁盘，隔板上设有出芯孔，锁盘上设有锁孔和检测孔，锁盘套在转轴上，锁盘的两侧设有 加锁光电传感器，锁盘上连接有锁舌，锁舌位于条形孔内。矿灯灯位锁电磁铁的铁芯上连接挡片，挡片的前方设有拨叉，拨叉连接拨叉转轴， 拨叉的顶端设有钥匙槽。[0009]为解决上述的第二个技术问题，本实用新型的灯层控制器包括中央处理器，中央 处理器连接接口电路，接口电路连接管理服务器外设接口，中央处理器连接电磁铁多路开 关、矿灯上架多路开关和矿灯加锁多路开关，中央处理器连接电磁铁多路开关、矿灯上架多 路开关和矿灯加锁多路开关，电磁铁多路开关分别连接每个灯位锁的电磁铁，矿灯上架多 路开关分别连接每个充电位上的上架光电传感器，矿灯加锁多路开关分别连接每个灯位锁 的加锁光电传感器。灯层控制器的接口电路包括RS-485通信模块或RS-232通讯模块或USB通讯模 块或TCP/IP通讯模块。为解决上述的第三个技术问题，本实用新型的矿灯管理系统包括矿灯灯位锁，与 矿灯灯位锁连接的灯层控制器，灯层控制器连接管理服务器，灯层控制器连接位于矿灯充 电架上的灯位光电传感器，灯层控制器上运行灯位锁自控客户端软件，管理服务器上运行 灯位锁自控服务器端软件。灯层控制器为1个或1个以上，每个灯层控制器连接1个或1个以上的矿灯灯位 锁，每个矿灯灯位锁对应一个灯位光电传感器。所述的管理服务器连接考勤机。本实用新型采用相互配合的矿灯灯位锁和灯层控制器以及管理服务器，并在灯位 锁自控客户端软件和灯位锁自控服务器端软件的配合下，根据使用人身份信息自行打开灯 位锁，且只能由该使用人取用，并且矿灯的的上架、加锁的状态信息可以通过管理服务器清 晰的反映出来。

图1为本实用新型第一种实施方式的外部结构示意图。图2为本实用新型第一种实施方式的内部结构示意图。图3为本实用新型第一种实施方式隔板的结构示意图。图4为图3的俯视图。图5为本实用新型第一种实施方式锁盘的结构示意图。图6为本实用新型第一种实施方式加锁光电传感器的结构示意图。图7为本实用新型第二种实施方式的内部结构示意图。图8为本实用新型第二种实施方式拨叉部分的结构示意图。图9和图10为本实用新型第一种实施方式灯层控制器的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型的第一种实施方式包括矿灯灯位锁，与矿灯灯位锁连接的灯层控制 器，灯层控制器连接管理服务器，灯层控制器连接位于矿灯充电架上的灯位光电传感器，灯 层控制器上运行灯位锁自控客户端软件，管理服务器上运行灯位锁自控服务器端软件。本 实施方式中管理服务器只连接1个灯层控制器，1灯层控制器连接256个矿灯灯位锁，每个 矿灯灯位锁对应一个灯位光电传感器。管理服务器采用现有技术的PC机。灯位光电传感 器为现有技术的透射式红外光电传感器，其安装在矿灯充电架上，一端在充电架背板上，另 一端位于充电架外。当矿灯充电时，矿灯电池位于灯位光电传感器之间，阻断了灯位光电传
4感器的光路，灯位光电传感器给灯层控制器发送上架灯位信号。当矿灯取下时，灯位光电传 感器的光路导通，灯位光电传感器给灯层控制器发送下架灯位信号。如图1、和图2所示，矿灯灯位锁包括外壳，外壳包括上盖1和底盒2，底盒上设有 条形孔3，底盒内设有隔板4，隔板的一侧设有电磁铁5，隔板的另一侧设有锁盘6，如图3和 图4所示隔板上设有出芯孔15，如图5所示锁盘上设有锁孔7和检测孔8，锁盘套在转轴9 上，转轴上套装有复位弹簧，便于锁盘复位。锁盘的两侧设有加锁光电传感器10，加锁光电 传感器连接在隔板上，锁盘上连接有锁舌11，锁舌位于条形孔内，使锁舌随动与锁盘上下运 动，以完成开锁和闭锁的动作。如图6所示加锁光电传感器为透射式红外光电传感器。加 锁时电磁铁的铁芯17穿过隔板上开的出芯孔，插入锁盘上的锁孔中，使在矿灯充电架上安 装的矿灯灯位锁的锁舌挡在需要充电的矿灯前将矿灯锁住。开锁时铁芯收回锁盘带动锁舌 转动打开锁，可将矿灯取下使用，且锁盘阻挡住铁芯，在电磁铁断电后铁芯仍无法复位，使 矿灯灯位锁始终处于打开状态，直至下一次人工加锁时止。当检测孔位于透射式光电传感 器之间，透射式光电传感器发出的光线能穿过检测孔时，透射式光电传感器向灯层控制器 传送开锁状态信号。当检测孔没有处在透射式光电传感器之间，透射式光电传感器发出的 光线不能穿过锁盘时，透射式光电传感器向灯层控制器传送闭锁状态信号。管理服务器与灯层控制器之间采用主从式通信控制，由管理服务器控制通信同 步，管理服务器主动向灯层控制器发送命令，每发送1个命令后等待0. 05秒，再发送下一个 命令，以便接受由灯层控制器传回的灯位状态信息和开闭锁状态，管理服务器每次获得灯 位状态信息和开闭锁状态为充电架上所有灯位的灯位状态信息和开闭锁状态，该种通讯方 式大大调高了灯层控制器端的判断步骤的执行效率，加快了灯层控制器的信息处理速度， 管理服务器运行包括如下命令的灯位锁自控服务器端软件(1)状态查询命令处理步骤每间隔1秒管理服务器与灯层控制器建立通信连接， 向灯层控制器发送查询操作命令，并接受灯层控制器发回的灯位状态信息和开闭锁状态信 息；(2)开锁命令处理步骤将事先获得的原人员身份信息和灯位信息，与当前人员 身份信息比对，如果当前人员身份信息与原人员身份信息匹配，则向对应灯位的灯层控制 器发送对该锁的开锁操作命令和灯位信息，如果当前人员身份信息与原人员身份信息不匹 配，则发出错误信息，事先获得的原人员身份信息和灯位信息记录由矿灯管理人员事先记 录在管理服务器的数据库内，当前人员身份信息通过矿灯管理人员根据灯牌通过键盘手工 输入电子计算机；(3)上架状态感知命令处理步骤通过上述的状态查询命令，在矿灯上架后将当 前灯位状态信息发送回管理服务器刷新原有数据；(4)加锁状态感知命令处理步骤通过上述的状态查询命令，在矿灯灯位锁加锁 或开锁后将开闭锁状态信息，发送回管理服务器刷新原开闭锁状态信息；如图9和图10所示灯层控制器包括中央处理器，中央处理器采用STC89C52RC芯 片。中央处理器连接接口电路，接口电路通过线缆连接管理服务器的外设接口，将灯层控制 器和管理服务器建立物理连接，接口电路采用现有技术的RS-485通信模块。中央处理器 连接电磁铁多路开关、矿灯上架多路开关和矿灯加锁多路开关，电磁铁多路开关、矿灯上架 多路开关和矿灯加锁多路开关共用4块8255芯片，中央处理器接锁存器74HC373，锁存器74HC373连接电磁铁多路开关，电磁铁多路开关分别连接放大达林顿管ULN2003，放大达林 顿管分别连接到每个矿灯灯位锁的电磁铁上，从而控制电磁铁，使电磁铁根据中央处理器 的信号控制铁芯的伸出和缩回，从而控制矿灯灯位锁的开启和闭合。中央处理器连接矿灯 上架多路开关和矿灯加锁多路开关，矿灯上架多路开关分别连接位于充电架上每个灯位上 设置的矿灯上架光电传感器，矿灯加锁多路开关分别连接每个位于矿灯灯位锁上的加锁光 电传感器，灯位锁光电传感器均为投射式光电传感器，其位于锁盘的两侧，锁盘上开有检测 孔。当中央处理器执行查询命令，检测灯位锁光电传感器的红外光是否透过检测孔后，灯位 锁光电传感器向中央处理器发出信号，将中央处理器内的灯位状态字段赋值，灯位光电传 感器放置在灯架上，当矿灯在灯架上充电时红外光不能透射使灯位光电传感器向中央处理 器发出开闭锁状态信号，将中央处理器内存储器中的灯位状态信息字段赋值，中央处理器 内固化包括如下命令的灯位锁自控客户端软件每次进入系统时，系统进行初始化，包括内部状态变量的初始化，通信状态的初始 化，命令队列的初始化；灯层控制器的状态查询命令处理步骤如下(a)判断由管理服务器传送的命令类型是否是查询操作命令，如果是查询操作命 令，立即根据通过矿灯上架光电传感器和加锁光电传感器获得当前所有的灯位状态信息和 开闭锁状态信息，记录所有的灯位状态信息和开闭锁状态信息，并将所有的灯位状态信息 和开闭锁状态信发送给管理服务器，且该条命令不放入到灯层控制器的命令队列中，如果 是其他命令类型，则把该条操作命令存放到命令队列中，同时把当前记录的所有灯位状态 信息和开闭锁状态信息发送回管理服务器；(b)每间隔0. 1秒，查看命令队列是否有操作命令，如果命令队列中有操作命令 则依次取出操作命令进行处理，处理后查询所有灯位的当前灯位状态信息和开闭锁状态信 息，如果命令队列中没有命令，则查询所有灯位的当前灯位状态信息和开闭锁状态信息；灯层控制器的开锁命令处理步骤如下根据管理服务器发送的开锁操作命令和灯 位信息，向与灯位信息对应的电磁铁多路开关发送开指定锁的信号，电磁铁多路开关接通 与灯位信息对应的灯位锁的电磁铁工作电路，从而打开灯位锁，中央处理器延时0.1秒向 前述的电磁铁多路开关，发送关闭前述指定锁的信号，断开该灯位锁的电磁铁工作电路。本实用新型的第二种实施方式包括矿灯灯位锁，与矿灯灯位锁连接的灯层控制 器，灯层控制器连接管理服务器，灯层控制器连接位于矿灯充电架上的灯位光电传感器，灯 层控制器上运行灯位锁自控客户端软件，管理服务器上运行灯位锁自控服务器端软件，考 勤机与管理服务器互联。本实施方式中管理服务器连接2个灯层控制器，每个灯层控制器 均连接256个矿灯灯位锁，每个矿灯灯位锁对应一个灯位光电传感器。管理服务器采用现 有技术的PC机。考勤机为现有技术产品，其与管理服务器通过缆线连接。灯位光电传感器 为现有技术的透射式红外光电传感器，其安装在矿灯充电架上，一端在充电架背板上，另一 端位于充电架外。当矿灯充电时，矿灯电池位于灯位光电传感器之间，阻断了灯位光电传感 器的光路，灯位光电传感器给灯层控制器发送上架灯位信号。当矿灯取下时，灯位光电传感 器的光路导通，灯位光电传感器给灯层控制器发送下架灯位信号。如图7所示矿灯灯位锁包括外壳，外壳包括上盖和底盒，底盒上设有条形孔，底 盒内设有隔板，隔板的一侧设有电磁铁，隔板的另一侧设有锁盘，隔板上设有出芯孔，锁盘上设有锁孔和检测孔，锁盘套在转轴上，转轴上套装有复位弹簧，便于锁盘复位。锁盘的两 侧设有加锁光电传感器，锁盘上连接有锁舌，锁舌位于条形孔内，使锁舌随动与锁盘上下运 动，以完成开锁和闭锁的动作。加锁光电传感器为透射式红外光电传感器。加锁时电磁铁 的铁芯穿过隔板上开的出芯孔，插入锁盘上的锁孔中，使在矿灯充电架上安装的矿灯灯位 锁的锁舌挡在需要充电的矿灯前将矿灯锁住。开锁时铁芯收回锁盘带动锁舌转动打开锁， 可将矿灯取下使用，且锁盘阻挡住铁芯，在电磁铁断电后铁芯仍无法复位，使矿灯灯位锁始 终处于打开状态，直至下一次人工加锁时止。当检测孔位于透射式光电传感器间，透射式 光电传感器发出的光线能穿过检测孔时，透射式光电传感器向灯层控制器传送开锁状态信 号。当检测孔没有处在透射式光电传感器间，透射式光电传感器发出的光线不能穿过锁盘 时，透射式光电传感器向灯层控制器传送闭锁状态信号。如图8所示电磁铁的铁芯上连接 挡片12，挡片的前方设有拨叉13，拨叉连接拨叉转轴14，拨叉的顶端设有钥匙槽16。当电 子装置失灵或停电时，用工具钥匙放入拨叉顶端的钥匙槽内转动转轴，转轴带动拨叉将电 磁铁的铁芯压入电磁铁的收纳腔内，使铁芯与锁盘脱离接触以便开锁取下矿灯。管理服务器与灯层控制器之间采用主从式通信控制，由管理服务器控制通信同 步，管理服务器主动向灯层控制器发送命令，管理服务器每间隔1秒主动根据事先设定的 地址依次向灯层控制器发送命令，管理服务器在发送命令时，每发送1条命令后等待0. 05 秒，再发送下一条命令，以便接受由灯层控制器传回的状态信息，管理服务器每次获得灯位 状态信息和开闭锁状态为充电架上所有灯位的灯位状态信息和开闭锁状态，该种通讯方式 大大调高了灯层控制器端的判断步骤的执行效率，加快了灯层控制器的信息处理速度，管 理服务器运行包括如下命令的灯位锁自控服务器端软件(1)状态查询命令处理步骤每间隔1秒管理服务器与灯层控制器建立通信连接， 向灯层控制器发送查询操作命令，并接受灯层控制器发回的灯位状态信息和开闭锁状态信 息；(2)开锁命令处理步骤将事先获得的原人员身份信息和灯位信息，与由考勤机 获得后发送给管理服务器的当前人员身份信息比对，如果当前人员身份信息与原人员身份 信息匹配，则向对应灯位的灯层控制器发送对该锁的开锁操作命令和灯位信息，如果当前 人员身份信息与原人员身份信息不匹配，则发出错误信息，事先获得的原人员身份信息和 灯位信息记录由矿灯管理人员事先记录在管理服务器的数据库内；(3)上架状态感知命令处理步骤通过上述的状态查询命令，在矿灯上架后将当 前灯位状态信息发送回管理服务器刷新原有数据；(4)加锁状态感知命令处理步骤通过上述的状态查询命令，在矿灯灯位锁加锁 或开锁后将开闭锁状态信息，发送回管理服务器刷新原开闭锁状态信息。灯层控制器包括中央处理器，中央处理器采用STC89C52RC芯片。中央处理器连 接接口电路，接口电路通过线缆连接管理服务器的外设接口，将灯层控制器和管理服务器 建立物理连接，接口电路采用现有技术的RS-232通信模块。2个灯层控制器通过RS-232接 口连接管理服务器，管理服务器通过事先设定的地址来访问各个灯层控制器。中央处理器 连接电磁铁多路开关、矿灯上架多路开关和矿灯加锁多路开关，电磁铁多路开关、矿灯上架 多路开关和矿灯加锁多路开关共用4块8255芯片，中央处理器接锁存器74HC373，锁存器 74HC373连接电磁铁多路开关，电磁铁多路开关分别连接放大达林顿管ULN2003，放大达林
7顿管分别连接到每个矿灯灯位锁的电磁铁上，从而控制电磁铁，使电磁铁根据中央处理器 的信号控制铁芯的伸出和缩回，从而控制矿灯灯位锁的开启和闭合。中央处理器连接矿灯 上架多路开关和矿灯加锁多路开关，矿灯上架多路开关分别连接位于充电架上每个灯位上 设置的矿灯上架光电传感器，矿灯加锁多路开关分别连接每个位于矿灯灯位锁上的加锁光 电传感器，灯位锁光电传感器均为投射式光电传感器，其位于锁盘的两侧，锁盘上开有检测 孔。当中央处理器执行查询命令，检测灯位锁光电传感器的红外光是否透过检测孔后，灯位 锁光电传感器向中央处理器发出信号，将中央处理器内的灯位状态字段赋值，灯位光电传 感器放置在灯架上，当矿灯在灯架上充电时红外光不能透射使灯位光电传感器向中央处理 器发出开闭锁状态信号，将中央处理器内存储器中的灯位状态信息字段赋值，中央处理器 内固化包括如下命令的灯位锁自控客户端软件每次进入系统时，系统进行初始化，包括内部状态变量的初始化，通信状态的初始 化，命令队列的初始化；灯层控制器的状态查询命令处理步骤如下(a)判断由管理服务器传送的命令类型是否是查询操作命令，如果是查询操作命 令，立即根据通过矿灯上架光电传感器和加锁光电传感器获得当前所有的灯位状态信息和 开闭锁状态信息，记录所有的灯位状态信息和开闭锁状态信息，并将所有的灯位状态信息 和开闭锁状态信发送给管理服务器，且该条命令不放入到灯层控制器的命令队列中，如果 是其他命令类型，则把该条操作命令存放到命令队列中，同时把当前记录的所有灯位状态 信息和开闭锁状态信息发送回管理服务器；(b)每间隔0. 2秒，查看命令队列是否有操作命令，如果命令队列中有操作命令 则依次取出操作命令进行处理，处理后查询所有灯位的当前灯位状态信息和开闭锁状态信 息，如果命令队列中没有命令，则查询所有灯位的当前灯位状态信息和开闭锁状态信息；灯层控制器的开锁命令处理步骤如下根据管理服务器发送的开锁操作命令和灯 位信息，向与灯位信息对应的电磁铁多路开关发送开指定锁的信号，电磁铁多路开关接通 与灯位信息对应的灯位锁的电磁铁工作电路，从而打开灯位锁，中央处理器延时1秒向前 述的电磁铁多路开关，发送关闭前述指定锁的信号，断开该灯位锁的电磁铁工作电路。本实用新型的第三种实施方式包括矿灯灯位锁，与矿灯灯位锁连接的灯层控制 器，灯层控制器连接管理服务器，灯层控制器连接位于矿灯充电架上的灯位光电传感器，灯 层控制器上运行灯位锁自控客户端软件，管理服务器上运行灯位锁自控服务器端软件，考 勤机与管理服务器互联。本实施方式中管理服务器只连接3个灯层控制器，每个灯层控制 器均连接256个矿灯灯位锁，每个矿灯灯位锁对应一个灯位光电传感器。管理服务器采用 现有技术的PC机。考勤机为现有技术产品，其与管理服务器通过缆线连接。灯位光电传感 器为现有技术的透射式红外光电传感器，其安装在矿灯充电架上，一端在充电架背板上，另 一端位于充电架外。当矿灯充电时，矿灯电池位于灯位光电传感器之间，阻断了灯位光电传 感器的光路，灯位光电传感器给灯层控制器发送上架灯位信号。当矿灯取下时，灯位光电传 感器的光路导通，灯位光电传感器给灯层控制器发送下架灯位信号。矿灯灯位锁包括外壳，外壳包括上盖和底盒，底盒上设有条形孔，底盒内设有隔 板，隔板的一侧设有电磁铁，隔板的另一侧设有锁盘，隔板上设有出芯孔，锁盘上设有锁孔 和检测孔，锁盘套在转轴上，转轴上套装有复位弹簧，便于锁盘复位。锁盘的两侧设有加锁光电传感器，锁盘上连接有锁舌，锁舌位于条形孔内，使锁舌随动与锁盘上下运动，以完成 开锁和闭锁的动作。加锁光电传感器为透射式红外光电传感器。加锁时电磁铁的铁芯穿过 隔板上开的出芯孔，插入锁盘上的锁孔中，使在矿灯充电架上安装的矿灯灯位锁的锁舌挡 在需要充电的矿灯前将矿灯锁住。开锁时铁芯收回锁盘带动锁舌转动打开锁，可将矿灯取 下使用，且锁盘阻挡住铁芯，在电磁铁断电后铁芯仍无法复位，使矿灯灯位锁始终处于打开 状态，直至下一次人工加锁时止。当检测孔位于透射式光电传感器间，透射式光电传感器发 出的光线能穿过检测孔时，透射式光电传感器向灯层控制器传送开锁状态信号。当检测孔 没有处在透射式光电传感器间，透射式光电传感器发出的光线不能穿过锁盘时，透射式光 电传感器向灯层控制器传送闭锁状态信号。电磁铁的铁芯上连接挡片，挡片的前方设有拨 叉，拨叉连接拨叉转轴，拨叉的顶端设有钥匙槽。当电子装置失灵或停电时，用工具钥匙放 入拨叉顶端的钥匙槽内转动转轴，转轴带动拨叉将电磁铁的铁芯压入电磁铁的收纳腔内， 使铁芯与锁盘脱离接触以便开锁取下矿灯。管理服务器与灯层控制器之间采用主从式通信控制，由管理服务器控制通信同 步，管理服务器主动向灯层控制器发送命令，管理服务器每间隔20秒主动根据事先设定的 地址依次向灯层控制器发送命令，管理服务器在发送命令时，每发送1条命令后等待0. 05 秒，再发送下一条命令，以便接受由灯层控制器传回的状态信息，管理服务器每次获得灯位 状态信息和开闭锁状态为充电架上所有灯位的灯位状态信息和开闭锁状态，该种通讯方式 大大调高了灯层控制器端的判断步骤的执行效率，加快了灯层控制器的信息处理速度，管 理服务器运行包括如下命令的灯位锁自控服务器端软件(1)状态查询命令处理步骤每间隔20秒管理服务器与灯层控制器建立通信连 接，向灯层控制器发送查询操作命令，并接受灯层控制器发回的灯位状态信息和开闭锁状 态信息；(2)开锁命令处理步骤将事先获得的原人员身份信息和灯位信息，与由考勤机 获得后发送给管理服务器的当前人员身份信息比对，如果当前人员身份信息与原人员身份 信息匹配，则向对应灯位的灯层控制器发送对该锁的开锁操作命令和灯位信息，如果当前 人员身份信息与原人员身份信息不匹配，则发出错误信息，事先获得的原人员身份信息和 灯位信息记录由矿灯管理人员事先记录在管理服务器的数据库内；(3)上架状态感知命令处理步骤通过上述的状态查询命令，在矿灯上架后将当 前灯位状态信息发送回管理服务器刷新原有数据；(4)加锁状态感知命令处理步骤通过上述的状态查询命令，在矿灯灯位锁加锁 或开锁后将开闭锁状态信息，发送回管理服务器刷新原开闭锁状态信息。灯层控制器包括中央处理器，中央处理器采用STC89C52RC芯片。中央处理器连 接接口电路，接口电路通过线缆连接管理服务器的外设接口，将灯层控制器和管理服务器 建立物理连接，接口电路采用现有技术的RS-232通信模块。2个灯层控制器通过RS-232接 口连接管理服务器，管理服务器通过事先设定的地址来访问各个灯层控制器。中央处理器 连接电磁铁多路开关、矿灯上架多路开关和矿灯加锁多路开关，电磁铁多路开关、矿灯上架 多路开关和矿灯加锁多路开关共用4块8255芯片，中央处理器接锁存器74HC373，锁存器 74HC373连接电磁铁多路开关，电磁铁多路开关分别连接放大达林顿管ULN2003，放大达林 顿管分别连接到每个矿灯灯位锁的电磁铁上，从而控制电磁铁，使电磁铁根据中央处理器的信号控制铁芯的伸出和缩回，从而控制矿灯灯位锁的开启和闭合。中央处理器连接矿灯 上架多路开关和矿灯加锁多路开关，矿灯上架多路开关分别连接位于充电架上每个灯位上 设置的矿灯上架光电传感器，矿灯加锁多路开关分别连接每个位于矿灯灯位锁上的加锁光 电传感器，灯位锁光电传感器均为投射式光电传感器，其位于锁盘的两侧，锁盘上开有检测 孔。当中央处理器执行查询命令，检测灯位锁光电传感器的红外光是否透过检测孔后，灯位 锁光电传感器向中央处理器发出信号，将中央处理器内的灯位状态字段赋值，灯位光电传 感器放置在灯架上，当矿灯在灯架上充电时红外光不能透射使灯位光电传感器向中央处理 器发出开闭锁状态信号，将中央处理器内存储器中的灯位状态信息字段赋值，中央处理器 内固化包括如下命令的灯位锁自控客户端软件每次进入系统时，系统进行初始化，包括内部状态变量的初始化，通信状态的初始 化，命令队列的初始化；灯层控制器的状态查询命令处理步骤如下(a)判断由管理服务器传送的命令类型是否是查询操作命令，如果是查询操作命 令，立即根据通过矿灯上架光电传感器和加锁光电传感器获得当前所有的灯位状态信息和 开闭锁状态信息，记录所有的灯位状态信息和开闭锁状态信息，并将所有的灯位状态信息 和开闭锁状态信发送给管理服务器，且该条命令不放入到灯层控制器的命令队列中，如果 是其他命令类型，则把该条操作命令存放到命令队列中，同时把当前记录的所有灯位状态 信息和开闭锁状态信息发送回管理服务器；(b)每间隔0. 15秒，查看命令队列是否有操作命令，如果命令队列中有操作命令 则依次取出操作命令进行处理，处理后查询所有灯位的当前灯位状态信息和开闭锁状态信 息，如果命令队列中没有命令，则查询所有灯位的当前灯位状态信息和开闭锁状态信息；灯层控制器的开锁命令处理步骤如下根据管理服务器发送的开锁操作命令和灯 位信息，向与灯位信息对应的电磁铁多路开关发送开指定锁的信号，电磁铁多路开关接通 与灯位信息对应的灯位锁的电磁铁工作电路，从而打开灯位锁，中央处理器延时0. 5秒向 前述的电磁铁多路开关，发送关闭前述指定锁的信号，断开该灯位锁的电磁铁工作电路。本实用新型的第四种实施方式包括矿灯灯位锁，与矿灯灯位锁连接的灯层控制 器，灯层控制器连接管理服务器，灯层控制器连接位于矿灯充电架上的灯位光电传感器，灯 层控制器上运行灯位锁自控客户端软件，管理服务器上运行灯位锁自控服务器端软件，考 勤机与管理服务器互联。本实施方式中管理服务器只连接4个灯层控制器，每个灯层控制 器均连接128个矿灯灯位锁，每个矿灯灯位锁对应一个灯位光电传感器。管理服务器采用 现有技术的PC机。考勤机为现有技术产品，其与管理服务器通过缆线连接。灯位光电传感 器为现有技术的透射式红外光电传感器，其安装在矿灯充电架上，一端在充电架背板上，另 一端位于充电架外。当矿灯充电时，矿灯电池位于灯位光电传感器之间，阻断了灯位光电传 感器的光路，灯位光电传感器给灯层控制器发送上架灯位信号。当矿灯取下时，灯位光电传 感器的光路导通，灯位光电传感器给灯层控制器发送下架灯位信号。矿灯灯位锁包括外壳，外壳包括上盖和底盒，底盒上设有条形孔，底盒内设有隔 板，隔板的一侧设有电磁铁，隔板的另一侧设有锁盘，隔板上设有出芯孔，锁盘上设有锁孔 和检测孔，锁盘套在转轴上，转轴上套装有复位弹簧，便于锁盘复位。锁盘的两侧设有加锁 光电传感器，锁盘上连接有锁舌，锁舌位于条形孔内，使锁舌随动与锁盘上下运动，以完成开锁和闭锁的动作。加锁光电传感器为透射式红外光电传感器。加锁时电磁铁的铁芯穿过 隔板上开的出芯孔，插入锁盘上的锁孔中，使在矿灯充电架上安装的矿灯灯位锁的锁舌挡 在需要充电的矿灯前将矿灯锁住。开锁时铁芯收回锁盘带动锁舌转动打开锁，可将矿灯取 下使用，且锁盘阻挡住铁芯，在电磁铁断电后铁芯仍无法复位，使矿灯灯位锁始终处于打开 状态，直至下一次人工加锁时止。当检测孔位于透射式光电传感器间，透射式光电传感器发 出的光线能穿过检测孔时，透射式光电传感器向灯层控制器传送开锁状态信号。当检测孔 没有处在透射式光电传感器间，透射式光电传感器发出的光线不能穿过锁盘时，透射式光 电传感器向灯层控制器传送闭锁状态信号。电磁铁的铁芯上连接挡片，挡片的前方设有拨 叉，拨叉连接拨叉转轴，拨叉的顶端设有钥匙槽。当电子装置失灵或停电时，用工具钥匙放 入拨叉顶端的钥匙槽内转动转轴，转轴带动拨叉将电磁铁的铁芯压入电磁铁的收纳腔内， 使铁芯与锁盘脱离接触以便开锁取下矿灯。管理服务器与灯层控制器之间采用主从式通信控制，由管理服务器控制通信同 步，管理服务器主动向灯层控制器发送命令，管理服务器每间隔30秒主动根据事先设定的 地址依次向灯层控制器发送命令，管理服务器在发送命令时，每发送1条命令后等待0. 05 秒，再发送下一条命令，以便接受由灯层控制器传回的状态信息，管理服务器每次获得灯位 状态信息和开闭锁状态为充电架上所有灯位的灯位状态信息和开闭锁状态，该种通讯方式 大大调高了灯层控制器端的判断步骤的执行效率，加快了灯层控制器的信息处理速度，管 理服务器运行包括如下命令的灯位锁自控服务器端软件(1)状态查询命令处理步骤每间隔30秒管理服务器与灯层控制器建立通信连 接，向灯层控制器发送查询操作命令，并接受灯层控制器发回的灯位状态信息和开闭锁状 态信息；(2)开锁命令处理步骤将事先获得的原人员身份信息和灯位信息，与由考勤机 获得后发送给管理服务器的当前人员身份信息比对，如果当前人员身份信息与原人员身份 信息匹配，则向对应灯位的灯层控制器发送对该锁的开锁操作命令和灯位信息，如果当前 人员身份信息与原人员身份信息不匹配，则发出错误信息，事先获得的原人员身份信息和 灯位信息记录由矿灯管理人员事先记录在管理服务器的数据库内；(3)上架状态感知命令处理步骤通过上述的状态查询命令，在矿灯上架后将当 前灯位状态信息发送回管理服务器刷新原有数据；(4)加锁状态感知命令处理步骤通过上述的状态查询命令，在矿灯灯位锁加锁 或开锁后将开闭锁状态信息，发送回管理服务器刷新原开闭锁状态信息。灯层控制器包括中央处理器，中央处理器采用STC89C52RC芯片。中央处理器连 接接口电路，接口电路通过线缆连接管理服务器的外设接口，将灯层控制器和管理服务器 建立物理连接，接口电路采用现有技术的RS-232通信模块。2个灯层控制器通过RS-232接 口连接管理服务器，管理服务器通过事先设定的地址来访问各个灯层控制器。中央处理器 连接电磁铁多路开关、矿灯上架多路开关和矿灯加锁多路开关，电磁铁多路开关、矿灯上架 多路开关和矿灯加锁多路开关共用4块8255芯片，中央处理器接锁存器74HC373，锁存器 74HC373连接电磁铁多路开关，电磁铁多路开关分别连接放大达林顿管ULN2003，放大达林 顿管分别连接到每个矿灯灯位锁的电磁铁上，从而控制电磁铁，使电磁铁根据中央处理器 的信号控制铁芯的伸出和缩回，从而控制矿灯灯位锁的开启和闭合。中央处理器连接矿灯
11上架多路开关和矿灯加锁多路开关，矿灯上架多路开关分别连接位于充电架上每个灯位上 设置的矿灯上架光电传感器，矿灯加锁多路开关分别连接每个位于矿灯灯位锁上的加锁光 电传感器，灯位锁光电传感器均为投射式光电传感器，其位于锁盘的两侧，锁盘上开有检测 孔。当中央处理器执行查询命令，检测灯位锁光电传感器的红外光是否透过检测孔后，灯位 锁光电传感器向中央处理器发出信号，将中央处理器内的灯位状态字段赋值，灯位光电传 感器放置在灯架上，当矿灯在灯架上充电时红外光不能透射使灯位光电传感器向中央处理 器发出开闭锁状态信号，将中央处理器内存储器中的灯位状态信息字段赋值，中央处理器 内固化包括如下命令的灯位锁自控客户端软件每次进入系统时，系统进行初始化，包括内部状态变量的初始化，通信状态的初始 化，命令队列的初始化；灯层控制器的状态查询命令处理步骤如下(a)判断由管理服务器传送的命令类型是否是查询操作命令，如果是查询操作命 令，立即根据通过矿灯上架光电传感器和加锁光电传感器获得当前所有的灯位状态信息和 开闭锁状态信息，记录所有的灯位状态信息和开闭锁状态信息，并将所有的灯位状态信息 和开闭锁状态信发送给管理服务器，且该条命令不放入到灯层控制器的命令队列中，如果 是其他命令类型，则把该条操作命令存放到命令队列中，同时把当前记录的所有灯位状态 信息和开闭锁状态信息发送回管理服务器；(b)每间隔0. 1秒，查看命令队列是否有操作命令，如果命令队列中有操作命令 则依次取出操作命令进行处理，处理后查询所有灯位的当前灯位状态信息和开闭锁状态信 息，如果命令队列中没有命令，则查询所有灯位的当前灯位状态信息和开闭锁状态信息；灯层控制器的开锁命令处理步骤如下根据管理服务器发送的开锁操作命令和灯 位信息，向与灯位信息对应的电磁铁多路开关发送开指定锁的信号，电磁铁多路开关接通 与灯位信息对应的灯位锁的电磁铁工作电路，从而打开灯位锁，中央处理器延时0. 6秒向 前述的电磁铁多路开关，发送关闭前述指定锁的信号，断开该灯位锁的电磁铁工作电路。本实用新型的第五种实施方式包括矿灯灯位锁，与矿灯灯位锁连接的灯层控制 器，灯层控制器连接管理服务器，灯层控制器连接位于矿灯充电架上的灯位光电传感器，灯 层控制器上运行灯位锁自控客户端软件，管理服务器上运行灯位锁自控服务器端软件。本 实施方式中管理服务器只连接1个灯层控制器，1灯层控制器连接1个矿灯灯位锁，每个矿 灯灯位锁对应一个灯位光电传感器。管理服务器采用现有技术的PC机。灯位光电传感器 为现有技术的透射式红外光电传感器，其安装在矿灯充电架上，一端在充电架背板上，另一 端位于充电架外。当矿灯充电时，矿灯电池位于灯位光电传感器之间，阻断了灯位光电传感 器的光路，灯位光电传感器给灯层控制器发送上架灯位信号。当矿灯取下时，灯位光电传感 器的光路导通，灯位光电传感器给灯层控制器发送下架灯位信号。如图1、图2以及图3所示，矿灯灯位锁包括外壳，外壳包括上盖1和底盒2，底盒 上设有条形孔3，底盒内设有隔板4，隔板的一侧设有电磁铁5，隔板的另一侧设有锁盘6，隔 板上设有出芯孔，锁盘上设有锁孔7和检测孔8，锁盘套在转轴9上，转轴上套装有复位弹 簧，便于锁盘复位。锁盘的两侧设有加锁光电传感器10，锁盘上连接有锁舌11，锁舌位于条 形孔内，使锁舌随动与锁盘上下运动，以完成开锁和闭锁的动作。加锁光电传感器为透射式 红外光电传感器。加锁时电磁铁的铁芯穿过隔板上开的出芯孔，插入锁盘上的锁孔中，使在矿灯充电架上安装的矿灯灯位锁的锁舌挡在需要充电的矿灯前将矿灯锁住。开锁时铁芯收 回锁盘带动锁舌转动打开锁，可将矿灯取下使用，且锁盘阻挡住铁芯，在电磁铁断电后铁芯 仍无法复位，使矿灯灯位锁始终处于打开状态，直至下一次人工加锁时止。当检测孔位于透 射式光电传感器之间，透射式光电传感器发出的光线能穿过检测孔时，透射式光电传感器 向灯层控制器传送开锁状态信号。当检测孔没有处在透射式光电传感器之间，透射式光电 传感器发出的光线不能穿过锁盘时，透射式光电传感器向灯层控制器传送闭锁状态信号。管理服务器与灯层控制器之间采用主从式通信控制，由管理服务器控制通信同 步，管理服务器主动向灯层控制器发送命令，每发送1个命令后等待0. 05秒，再发送下一个 命令，以便接受由灯层控制器传回的灯位状态信息和开闭锁状态，管理服务器每次获得灯 位状态信息和开闭锁状态为充电架上所有灯位的灯位状态信息和开闭锁状态，该种通讯方 式大大调高了灯层控制器端的判断步骤的执行效率，加快了灯层控制器的信息处理速度， 管理服务器运行包括如下命令的灯位锁自控服务器端软件(1)状态查询命令处理步骤每间隔1秒管理服务器与灯层控制器建立通信连接， 向灯层控制器发送查询操作命令，并接受灯层控制器发回的灯位状态信息和开闭锁状态信 息；(2)开锁命令处理步骤将事先获得的原人员身份信息和灯位信息，与当前人员 身份信息比对，如果当前人员身份信息与原人员身份信息匹配，则向对应灯位的灯层控制 器发送对该锁的开锁操作命令和灯位信息，如果当前人员身份信息与原人员身份信息不匹 配，则发出错误信息，事先获得的原人员身份信息和灯位信息记录由矿灯管理人员事先记 录在管理服务器的数据库内，当前人员身份信息通过矿灯管理人员根据灯牌通过键盘手工 输入电子计算机；(3)上架状态感知命令处理步骤通过上述的状态查询命令，在矿灯上架后将当 前灯位状态信息发送回管理服务器刷新原有数据；(4)加锁状态感知命令处理步骤通过上述的状态查询命令，在矿灯灯位锁加锁 或开锁后将开闭锁状态信息，发送回管理服务器刷新原开闭锁状态信息；灯层控制器包括中央处理器，中央处理器采用STC89C52RC芯片。中央处理器连 接接口电路，接口电路通过线缆连接管理服务器的外设接口，将灯层控制器和管理服务器 建立物理连接，接口电路采用现有技术的RS-485通信模块。中央处理器连接电磁铁多路开 关、矿灯上架多路开关和矿灯加锁多路开关，电磁铁多路开关、矿灯上架多路开关和矿灯加 锁多路开关共用4块8255芯片，中央处理器接锁存器74HC373，锁存器74HC373连接电磁铁 多路开关，电磁铁多路开关分别连接放大达林顿管ULN2003，放大达林顿管分别连接到每个 矿灯灯位锁的电磁铁上，从而控制电磁铁，使电磁铁根据中央处理器的信号控制铁芯的伸 出和缩回，从而控制矿灯灯位锁的开启和闭合。中央处理器连接矿灯上架多路开关和矿灯 加锁多路开关，矿灯上架多路开关分别连接位于充电架上每个灯位上设置的矿灯上架光电 传感器，矿灯加锁多路开关分别连接每个位于矿灯灯位锁上的加锁光电传感器，灯位锁光 电传感器均为投射式光电传感器，其位于锁盘的两侧，锁盘上开有检测孔。当中央处理器执 行查询命令，检测灯位锁光电传感器的红外光是否透过检测孔后，灯位锁光电传感器向中 央处理器发出信号，将中央处理器内的灯位状态字段赋值，灯位光电传感器放置在灯架上， 当矿灯在灯架上充电时红外光不能透射使灯位光电传感器向中央处理器发出开闭锁状态信号，将中央处理器内存储器中的灯位状态信息字段赋值，中央处理器内固化包括如下命 令的灯位锁自控客户端软件每次进入系统时，系统进行初始化，包括内部状态变量的初始化，通信状态的初始 化，命令队列的初始化；灯层控制器的状态查询命令处理步骤如下(b)判断由管理服务器传送的命令类型是否是查询操作命令，如果是查询操作命 令，立即根据通过矿灯上架光电传感器和加锁光电传感器获得当前所有的灯位状态信息和 开闭锁状态信息，记录所有的灯位状态信息和开闭锁状态信息，并将所有的灯位状态信息 和开闭锁状态信发送给管理服务器，且该条命令不放入到灯层控制器的命令队列中，如果 是其他命令类型，则把该条操作命令存放到命令队列中，同时把当前记录的所有灯位状态 信息和开闭锁状态信息发送回管理服务器；(b)每间隔0. 1秒，查看命令队列是否有操作命令，如果命令队列中有操作命令 则依次取出操作命令进行处理，处理后查询所有灯位的当前灯位状态信息和开闭锁状态信 息，如果命令队列中没有命令，则查询所有灯位的当前灯位状态信息和开闭锁状态信息；灯层控制器的开锁命令处理步骤如下根据管理服务器发送的开锁操作命令和灯 位信息，向与灯位信息对应的电磁铁多路开关发送开指定锁的信号，电磁铁多路开关接通 与灯位信息对应的灯位锁的电磁铁工作电路，从而打开灯位锁，中央处理器延时0.1秒向 前述的电磁铁多路开关，发送关闭前述指定锁的信号，断开该灯位锁的电磁铁工作电路。根据实际管理矿灯数量的要求，增加灯层控制器的数量，可以连接5个或6个及6 以上个的灯层控制器。每个灯层控制器可根据需要，连接32个、64个或1个以上的矿灯灯 位锁。本实用新型在使用时，对应每一个矿灯充电灯位安装一个矿灯灯位锁，每一个矿 灯灯位锁通过线缆连接到灯层控制器上，灯层控制器在通过线缆连接到管理服务器计算机 上。灯层控制器在根据管理服务器的命令，进行本地操作，并在一定的时间间隔内，将所有 的灯位信息和加锁信息反馈会管理服务器。下井考勤利用矿灯与矿工的唯一对应性，通过 检测矿灯在位状态辅助判断矿工是否下井，刷卡未取灯检查刷卡后系统自动打开矿灯锁， 工作人员把开锁的矿灯取到发灯位置，下井时间段过后，查看发灯位置存留的矿灯，即可找 出刷卡未取灯人员。升井考勤升井后，所有矿灯放置到对应的灯位充电(上架)；检测灯位 的上架状态，辅助判断矿工是否升井。进行上架检测通过上架光电传感器获得状态信号， 并将上述状态信息通过灯层控制器反馈给管理服务器；上锁检测通过上加锁光电传感器 获得状态信号，并将上述状态信息通过灯层控制器反馈给管理服务器。
权利要求一种矿灯灯位锁，其包括外壳，外壳包括上盖(1)和底盒(2)，其特征在于所述的底盒上设有条形孔(3)，底盒内设有隔板(4)，隔板的一侧设有电磁铁(5)，隔板的另一侧设有锁盘(6)，隔板上设有出芯孔(15)，锁盘上设有锁孔(7)和检测孔(8)，锁盘套在转轴(9)上，锁盘的两侧设有加锁光电传感器(10)，锁盘上连接有锁舌(11)，锁舌位于条形孔内。
2.根据权利要求1所述的一种矿灯灯位锁，其特征在于所述电磁铁的铁芯上连接挡 片(12)，挡片的前方设有拨叉(13)，拨叉连接拨叉转轴(14)，拨叉的 顶端设有钥匙槽(16)。
3.一种灯层控制器，其包括中央处理器，中央处理器连接接口电路，其特征在于所 述的中央处理器连接电磁铁多路开关、矿灯上架多路开关和矿灯加锁多路开关，电磁铁多 路开关分别连接每个灯位锁的电磁铁，矿灯上架多路开关分别连接每个充电位上的上架光 电传感器，矿灯加锁多路开关分别连接每个灯位锁的加锁光电传感器。
4.根据权利要求3所述的一种灯层控制器，其特征在于所述的接口电路包括RS-485 通信模块或RS-232通讯模块或USB通讯模块或TCP/工P通讯模块。
5.一种矿灯管理系统，其包括矿灯灯位锁，与矿灯灯位锁连接的灯层控制器，灯层控 制器连接管理服务器，灯层控制器连接位于矿灯充电架上的灯位光电传感器，灯层控制器 上运行灯位锁自控客户端软件，管理服务器上运行灯位锁自控服务器端软件。
6.根据权利要求5所述的一种矿灯管理系统，其特征在于所述的灯层控制器为1个 或1个以上，每个灯层控制器连接1个或1个以上的矿灯灯位锁，每个矿灯灯位锁对应一个 灯位光电传感器。
7.根据权利要求5所述的一种矿灯管理系统，其特征在于所述的管理服务器连接考 勤机。
专利摘要本实用新型涉及一种矿灯领取管理系统，尤其涉及一种用矿灯灯位锁以及控制它的灯层控制器的自动控制管理矿灯的系统，矿灯灯位锁，与矿灯灯位锁连接的灯层控制器，灯层控制器连接管理服务器，灯层控制器上运行灯位锁自控客户端软件，管理服务器上运行灯位锁自控服务器端软件。其通过灯层控制器和矿灯灯位锁，根据人员身份信息管理矿灯灯位锁的开锁或闭锁，以及管理矿灯在充电架上的状态信息，提高了管理效率，并且避免了错发矿灯这种安全隐患的发生。
文档编号H05B37/02GK201679324SQ201020178120
公开日2010年12月22日 申请日期2010年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者张中阳, 张天刚, 石立新 申请人:石立新