采区斜巷运输人本安全监控系统(改).ppt

采区斜巷运输人本安全监控系统的研究与应用开滦集团信控中心开滦煤业机电部唐山开滦广汇设备制造有限公司2010 07 15 一 概述二 立项背景三 总体思路四 技术方案五 关键技术和创新点六 实施效果七 附 系统集成的主要设备 目录 一 概述 近年来 煤矿井下运输系统事故频发 特别是斜巷绞车运输频繁出现人员伤亡事故 给煤矿安全生产带来极为不利的影响 开滦 集团 公司也多次出现类似事故 针对这一情况以及集团公司斜巷绞车运输系统保护措施不健全 特别是缺少人机综合保障安全监控系统等问题 集团公司决定在常闭式挡车器广泛应用的基础上 对采区斜巷绞车运输系统进行改造 开发研制 采区斜巷运输人本安全监控系统 通过技术研发 集成创新 使采区斜巷运输系统达到人本安全 杜绝安全事故的发生 煤矿井下许多斜巷是人 车混合使用 既进行物料运输 也可以行人 存在安全隐患 人员伤亡事故时有发生 给煤矿安全生产带来不利的影响 其主要原因既在于斜巷运输综合系统一直是井下的一项技术空白 特别是缺少语音通信系统 安全预警 综合控制 闭锁保护系统 通信不畅造成沿线操控不统一 事故频发 安全预警提示系统不健全 常常留有安全隐患 另外人工投入过多 工作效率低 另外采区斜井运输中 挡车器的使用主要操作有两种方式 带配重的人力操作和非人力的液压 风动 电动辅助操作 带配重的人力操作 由于配重较重 操作起来费力 麻烦 危险系数高 给人身安全造成重大的安全隐患 二 立项背景 非人力的液压 风动或电动辅助操作 风动操作因为风量大小不稳定等因素条件 造成大挡上提 下降过程中不稳定 而且到位程度容易出线偏差 风量大了提升时损坏挡车器 风量小了提不起来 另外有些辅助运输区域风量供应不足 为了安装风动提升大挡 还要投入压风机 成本大大提高 并且维护费用也较高 液压控制因为要配置液压泵站 管路等设备 在成本造价上比较高 故而也不利于推广 而电动控制正在逐渐得到推广 从设备投入上看 只需要引入供电电源线即可 无需投入其他设备 降低成本同时实现了采区斜井大挡提降的自动化 但是保留就地操作功能 如何确保煤矿井下斜巷运输中人员安全 提高工作效率 成为了斜巷运输急需解决的问题 为此 课题组在国内矿山进行了调研 了解各种类型采区斜巷运输系统安全保护的结构和工作状况 制定了多套设计方案 最终确定采用以KTC109矿用通信控制装置作为集控技术设备的参考 整合 集成创新 设计 形成了当前集语音通信 声光预警 远红外传感器人员监测预警 巷道内拉线预警 绞车运行中料车行进距离检测和显示 行车信号与安全门门锁联动 挡车装置与绞车联动和常闭式斜巷防跑车装置 通过系统集成 创新 开发完成了 采区斜巷运输人本安全监控系统 三 总体思路 系统的开发研究以集成创新为主 采用自动控制技术 实现自动控制 语音通信 声光预警和前置闭锁安保为一体化系统 自动控制系统 采用测距 测点控制相结合 技术保证 语音通信话音的不失真处理 声 光预警以及和控制接点输出的控制信号输入的并发处理 测点 测距双重判断的控制方式和输出控制准确 控制信号的抗干扰 硬件电路设计采用模块化设计理念 通信 预警 控制各为模块 搭建简单 互不干扰 控制电路 声光预警控制以单片机硬件电路为基础 控制信号采集上 采用测距 测点控制相结合的信号采集方式 控制传输的信号采用双音频信号 具备抗干扰 传输距离远 控制简单 语音通信系统为典型模块化设计 具备能量源储备功能 在整个保护都断电的情况下 仍可支撑语音通信达72小时以上 四 技术方案 一 系统组成1 挡车器提降动力以及控制部分挡车器提降装置主要包括电机拖动 远方控制 限位保护 语音报警等设备模块 电机配合减速机作为挡车器的动力机构 利用可逆磁力启动器开关作为控制开关 采用远方控制 挡车器控制人员可以在远离大挡的远方控制钮处将挡提起或降落 挡车器上安装有限位保护传感器 可防止绞车绳过放或过卷 同时大挡提 降到位有语音预警提示 绞车和大挡联锁自动控制时 控制系统自行监测 控制大挡提降 2 人员安全防护部分利用人员检测远红外传感器对斜巷作业人员进行监测 当绞车运行时 斜巷如有人员进入 立即发出预警语音 语音提示司机减速停车 保证行人安全 同时系统配置了设备控制前置接点 在配置有断电停车保护的绞车上进行前置控制 实现了 人车闭锁 在斜巷上下坡头入口处 出口处以及巷道沿线的横管处安装行人安全门 并将安全门的闭合状态与绞车连锁控制 实现 行人安全门与绞车闭锁 当行车信号发出的同时 安全门上门锁自动锁闭 人员在行车信号状态下无法进入运输巷道 实现 人车隔离 3 语音通信 打点信号部分上 下坡头以及巷道沿线可通过扩音电话进行语音通信 保证在松车或拉车等工作过程中语音联络 做到工作指令执行准确 还可通过扩音电话上的 呼叫 钮与上 下坡头大挡控制的提降人员进行打点信号联系 信号声强不小于95dB 本打点替代了原 127电铃信号 且此信号为本安信号 4 声光预警部分行车 行人时可通过转换钮触发信号灯显示 同时触发声音预警信号 当斜巷运输系统正常运行或发生故障时 驱动语音系统发出不同的语音报警 及时提醒巷道内的工作人员 二 系统应具备的功能 1 语音通信功能上 下坡头以及巷道沿线可通过扩音电话进行语音通信 保证在松车或拉车等工作过程语音联络 做到工作指令执行准确 2 声光预警功能行车 行人时可通过多功能扩音电话的转换钮触发信号灯显示 同时触发声音预警信号 3 打点信号功能绞车司机可通过扩音电话上的 呼叫 钮与上 下坡头大档控制的提降人员进行打点信号联系 打点信号采用规定的 一声停车 二声拉车 三声松车 四声行人 信号形式 信号声强不小于100dB 本打点替代了原 127电铃信号 且此信号为本安信号 4 电动提 降档功能电动提 降档功能主要包括电力拖动 远方控制 限位保护 语音报警等功能 电机配合减速机作为挡车器的动力机构 利用可逆磁力启动器开关 80N 作为控制开关 采用远方控制按钮 挡车器控制人员可以在远离大档的远方控制钮处将档提起和降落 挡车器上安装有限位保护传感器 可防止绞车拉线过放或过卷 同时大档提 降到位有语音预警提示 5 绞车与大档的联锁自动控制功能绞车与大档联锁自动控制 改进了手动控制提降大档 通过对绞车运转转数的计数 实现对料车行进距离校正测距 软件程序预设自动控制距离 实现料车行进过程中大档自动提升 降落 自动控制过程中 程序和硬件电路执行双重判断 当发生跑车事故时 大档不会自动提升 降落 且处于挡车状态 6 料车在巷道内行进距离的电子走尺跟踪显示功能在绞车处安装有电子走尺 可对料车行进距离 位置进行自动跟踪监测 通过电子走尺上LED信号灯的闪亮位置 即可知道料车在巷道中行进的距离和具体的位置 7 行车红灯信号与行人侧安全门联锁自动控制功能行人侧安全门上安装有门锁 当即将行车 绞车司机将沿线的信号灯显示转换为红灯时 此时行人侧安全门门锁联锁关闭 锁住安全门 防止在行车过程中 行人穿越安全门进入巷道 做到本质安全 当灯信号为绿色时 行人侧安全门门锁自动打开 8 斜井巷道内行人监测 检测预警功能 拉线预警功能在红灯与行人侧保护门联锁控制的基础上 为防止巷道躲避洞内的人在行车时进入巷道或从保护门处擅自越过进入巷道 此时在巷道内安装有红外传感器 当监测到人进入时 立即报警 有人进入巷道 请注意安全 提醒绞车司机同时 及时停车 也提醒进入巷道的人 及时退出巷道或进入躲避洞内 当某些情况下 行人正在巷道内行进时绞车即开始运行 或料车运行中途发现特殊状况时 巷道内的人员可拉动电缆进行语音报警 有人进入巷道 请注意安全 9 闭锁保安功能当绞车停止运行 料车停靠到位后 按下闭锁钮断开开关控制的前置控制接点 使在这种情况下 防止误造作造成误启动 前置保安 10 防跑车 牛头锚 保护防跑车 牛头锚 与拉线钢丝绳编扎在一起 当绞车正常运行 料车正常上拉 下放时 钢丝绳处于拉紧状态 此时 牛头锚 悬空 不会钩挂到事先预埋好的道轨 当出现钢丝绳中间断绳 发生跑车 钢丝绳失去弹性 牛头锚 不再悬空而着地 牛头锚的钩子就会钩到预埋好的道轨上 使料车在最初的10米内钩到道轨 防止料车惯性高速下跑 三 系统研究和应用的主要技术特点 硬件电路设计采用模块化设计理念 通信 预警 控制各为模块 搭建简单 互不干扰 控制电路 声光预警控制以单片机硬件电路为基础 控制信号采集上 采用测距 测点控制相结合的信号采集方式 控制传输的信号采用双音频信号 具备抗干扰 传输距离远 控制简单 语音通信系统为典型模块化设计 具备能量源储备功能 在整个系统断电的情况下 仍可支撑语音通信达48小时以上 一 技术关键1 语音通信话音及预警提示语音的不失真处理 2 声 光预警以及和控制接点输出的控制信号输入的并发处理 3 测点 测距双重判断的控制方式和输出控制的准确 4 控制信号的抗干扰 二 创新点PLC自动控制 语音通信 声光预警和前置闭锁保安为一体化 五 关键技术和创新点 采区斜巷运输人本安全监控系统的开发应用 主要体现的是安全效益 由于斜巷运输系统是一个事故频发地段 砂狗断裂造成的跑车事故经常发生 轻者影响生产 重者造成人员伤亡 严重威胁着矿井的安全生产 对建设安全 高效的集约化矿井产生不利影响 使运输安全可靠性显著提高 安全形势大为改善 斜巷人本安全运输系统采用了自动挡车技术 由计算机控制挡车器的升起和降落 大大降低了工人的劳动强度 提高生产效率 该系统运行可靠 性能稳定 六 实施效果 该系统首先在开滦荆各庄矿2020E斜巷投入运行 取得了很好的效果 2010年开始在集团公司范围内推广应用 为此 集团公司信控中心与煤业分公司机电部共同制定该系统的电气技术标准 各矿制定了 采区斜巷运输人本安全监控系统 改造计划 按照计划 先后在开滦荆各庄矿2020E斜巷 唐山矿第四掘进区双斜巷等地推广应用 系统运行稳定 可靠 提升效率显著提高 在同等条件下 斜巷人本安全运输系统 比传统的 斜巷运输系统 效率提高10 平均每条斜巷一天三班减少六名工作人员 而且彻底解决了人员伤亡事故的发生 七 附 系统集成的主要设备 电源箱KTC109 3闭锁式扩音电话KTC109 4带拉线开关闭锁式扩音电话KTC109 4多功能扩音电话KTC109 5尾端监视器KTC109 6LED信号灯DHX1 18拉线闭锁器KTC104 9转换器KZC10位置传感器ZKC MCG本安型磁性传感器CGHC A 红外热感应传感器ZRG人员保护装置防爆电磁锁ZF S电子走尺ZCH18 KTC109 3电源箱1 供电电压 电源的供电电压为交流127V 波动范围为75 110 2 隔爆兼本安型电源具备过流及短路保护 过流及短路保护故障消失后能自动恢复 3 输出最高开路电压DC18 5VDC12 5V最大输出电流1 0A1 3A KTC109 4闭锁式扩音电话1 结构a 外壳由钢板焊接制成 b 零部件有防锈防腐蚀处理 c 紧固件有防松动处理 2 技术参数a 工作电压额定工作电压 DC18V 波动范围 DC13 5V 18 5V b 工作电流 50mA c 话音强度 输入1000Hz400mV时 不低于100dBd 话音信号失真度不大于10 e 闭锁开关 可对沿线所接进行闭锁 电话两边的发光二极管亮显示本台闭锁 KTC109 4 拉线急停 闭锁式扩音电话1 结构a 外壳由钢板焊接制成 b 零部件有防锈防腐蚀处理 c 紧固件有防松动处理 2 技术参数a 工作电压额定工作电压 DC18V 波动范围 DC13 5V 18 5V b 工作电流 50mA c 话音强度 输入1000Hz400mV时 不低于100dBd 话音信号失真度不大于10 e 闭锁开关 可对沿线所接进行闭锁 电话两边的发光二极管亮显示本台闭锁 KTC109 5多功能扩音电话1 结构a 外壳由钢板焊接制成 b 零部件有防锈防腐蚀处理 c 紧固件有防松动处理 2 技术参数a 工作电压额定工作电压 DC18V 波动范围 DC13 5V 18 5V b 工作电流 50mA c 话音强度 输入1000Hz400mV时 不低于100dBd 话音信号失真度不大于10 e 闭锁开关 可对沿线所接进行闭锁 电话两边的发光二极管亮显示本台闭锁 f 调节旋钮可以控制从多功能扩音电话和闭锁式扩音电话中接出的LED信号灯的红绿灯转换 KTC109 6尾端监视器1 结构a 外壳由钢板焊接制成 b 零部件有防锈防腐蚀处理 c 紧固件有防松动处理 2 技术参数a 工作电压额定工作电压 DC18V 波动范围 DC13 5V 18 5V b 工作电流 15mA c 检测尾端电压 DHX1 18LED信号灯1 结构a 外壳由玻璃钢材料制成 b 零部件有防锈防腐蚀处理 c 紧固件有防松动处理 2 工作原理由红色和绿色的LED二极管交错排列组成 分别连接电源 可根据情况分开亮也可以同时亮 3 技术参数a 工作电压a 额定工作电压 DC18V b 波动范围 DC13 5V 18 5V b 工作电流 100mA c 光信号报警 可旋转多功能电话面板的旋钮根据情况亮红灯或绿灯 KTC104 9拉线闭锁器1 结构a 外壳由钢板焊接制成 b 零部件有防锈防腐蚀处理 c 紧固件有防松动处理 2 技术参数a 工作电压额定工作电压 DC18V 波动范围 DC13 5V 18 5V b 工作电流 15mA c 闭锁开关 可对沿线所接进行闭锁 电话两边的发光二极管亮显示本台闭锁 拉下闭锁后系统沿线会发出语音警报 专用通信电缆参数如下 电感L 0 8mh K