计划任务书-矿用人车节能控制系统研究-木瓜矿

1、 项目编号： 13120204 研究开发项目计划任务书项目名称： 矿用人车节能控制系统研究承担单位： 霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山木瓜煤矿 协作单位： 河南理工大学开发机构： 霍州煤电集团技术中心起止时间： 2013年1月至2013年10月项目负责人： 郭学军 技术中心2012年 12 月 5 日 1、 项目概述（包括：立项背景、研究内容、预期目标。限300字）：矿用人车,正式全称为矿山索道，主要用于地下矿山。目前的同类产品在使用之中存在一定的问题，如矿工在上下班时非常费时，浪费大量体力，很大程度上不能方便矿工，节省体力。然而在工人上班之后车上空无一人，人车长时间空转造成资源浪费。目前对

2、于这方面的问题，首先，很多矿用人车没有相应的检测装置，资源还在浪费；其次，采用随机式人车存在一定的危险性，对于熟练的工人来说，乘车比较简单，但对于新工人会有一定的乘车困难。所以效果不是很理想。本项目的研究目的在于解决人车空转浪费资源问题而提供一种矿用人车检测控制系统，针对人车无人乘用时空转耗能的弱点，采用该装置的检测及控制模块，能够快速的将乘车出入口乘客的信息及时送给控制中心进行处理，自动控制电机的运转，将会结束人车电机24小时不停运转的情况，创建一个节能的时代。一 二、立项背景、目的意义及国内外技术现状（包括知识产权状况）人车是井工开采矿井用于斜井运送人员上下的一种机械设备，是矿井中重要的运

3、人设备它具有上下人员方便、随到随行、操作维护简单等优点广泛应用于煤矿行业中。乘坐时臀部坐在近似自行车座的铁板上，两腿弯曲夹住吊杆，脚踩在踏板上，双手抓住吊杆，远远望去，就象一个猴子爬在一根树枝上，所以，煤炭工人就把它形象地叫做“人车”，其学名为架空人车。人车是矿工们来往千米井下的座驾，是矿工生活的一部分。人车的应用减少了职工上下井行走的时间，减轻了不必要的体力消耗，为搞好安全生产打下了基础，为提高煤矿生产效率提供了保障。但由于井下生产的特殊性，人车在使用和管理过程中仍存在节能问题。由于煤矿职工三班倒，其乘车时间不易控制，且有零散作业人员，为了能使矿工可以随时乘车上下班，目前的井下人车一旦被开启

4、，无论有没有矿工乘坐，人车将一直处于运转的状态。这样就导致了人车在无人乘坐时的空转，既造成了设备的磨损、设备资源浪费，又造成了无用功增加，耗能增加，严重浪费了煤炭企业的电能消耗。因此为了完善和提高矿井的安全性及工作效率对人车自动控制系统的研究成为了该领域的热点。人车自动控制系统作为矿井自动化领域的重要组成部分对矿井的安全作业和工作效率有着较大影响。目前对于这方面的问题，首先，很多矿用人车没有相应的检测装置，资源还在浪费；其次，采用随机式人车存在一定的危险性，对于熟练的工人来说，乘车比较简单，但对于新工人会有一定的乘车困难。所以效果不是很理想。本研究针对解决人车空转浪费资源问题而提供一种矿用人车

5、检测控制系统，针对人车无人乘用时空转耗能的弱点，采用该装置的检测及控制模块，能够检测是否有人乘坐人车。节能人车的控制部分采用可编程控制器作为控制核心，加上相应的传感器、接口电路、通讯装置和智能化软件设计可以自动识别人车是否有人乘坐。并且通过人机界面显示用中文并辅助声光方式显示人车的运行情况，最终实现人车的节能运行。本研究的积极效果在于将人车检测控制装置应用于煤矿，采用微波传感器检测和按键检测方式，安装在个巷道口，能迅速检测到巷道口处有无乘客将要乘车，当有人走近乘车点时，微波传感器会自动感应，产生信号通过单稳态触发电路判断识别信号的可靠性，在经过两个继电器的开合控制将信号传递给PLC；通过电线传

6、输将信号及时传递给PLC；PLC接收到信号后及时进行信号确认及判断，确认信号后给变频器发出相应指令，自动控制电机的运转模式和时间，不仅方便了乘客，更重要的是减少了电能损失，起到了一定节能的效果。本发明利用微波检测和按键检测，双重检测确保了检测效果。并通过单稳态触发电路快速判断有无高低电平变换来控制继电器开合，这样从同时自动检测多个巷道口是否有人乘车，来自动控制电机的运行模式，减少了能量的损失，可达到很好的自动控制效果。可广泛运用于各类煤矿人车和大山的索道之中。随着我国经济持续高速的发展，煤矿企业对矿井自动化的关注和应用会越来越广泛。若矿井均采用人车智能控制系统，其性能和效率将大大改善，将更好地

7、提高我国矿井技术水平，从而推动国民经济建设，带来更大的社会和经济效益。本项目调研期间，进行了技术查询，没有相关技术文献和专利发表。三、项目主要内容、指标、关键技术及创新点1、研究内容（1）矿用人车空转资源浪费问题；（2）矿用人车检测控制系统的设计；（3）由微波检测模块和检测模块组成检测模块，用于检测有无人员乘车；（4）PLC控制模块的调速，用于接收检测模块采集的信息，经分析处理将控制信号传送给执行模块；（5）执行模块：变频器模块、指示灯模块和喇叭报警模块，用于执行PLC控制模块传送的控制指令；（6）煤矿井下人车检测控制装置现场应用考察。2、技术指标（1）建立一种根据有无工作人员乘坐人车来决定其

8、是否运行的人车检测控制系统；（2）采用该候车检测控制系统，使其在矿井运行中有突出的节能和安全效益。3、关键技术（1）实时检测矿用人车是否有工作人员乘坐并发出信号；（2）矿用人车检测控制系统，包括电源模块、检测模块、单稳态触发模块、PLC控制模块和执行模块，并进行选型和设计。4、创新点（1）矿用人车检测控制系统能直接准确的监测人车人员乘坐情况，并通过智能化设计和人机界面能实时显示人车运行状态，处于国内领先技术；（2）减少了矿井人车的无效空运行。四、技术路线方案、课题分解本项目针对解决人车空转浪费资源问题而提供一种矿用人车检测控制系统，针对人车无人乘用时空转耗能的弱点，采用该装置的检测及控制模块，

9、能够检测是否有人乘坐人车，通过单稳态触发电路和继电器将信号及时反馈给PLC作出相应处理，减少能量损耗。项目执行的技术路线如图1所示。图1 项目研究技术路线本项目拟采取的研究方案如下：（1）矿用人车在应用中空转而造成资源浪费和能量损耗问题通过查阅文献资料，收集国内外实现人车无人值守，且能节约电能、减少机械磨损的技术。通过井下现场调研，设计一套人车检测控制系统。（2）人车检测系统各模块的设计矿用人车检测控制系统包括电源模块、检测模块、单稳态触发模块、PLC控制模块和执行模块；最终实现自动检测是否有人乘车，从而控制电机运行模式，减少能量损失。（3）矿用人车检测控制系统实验室实验及改进对设计好的人车检

10、测控制系统进行实验室实验，根据实验结果进行改进。（6）矿用人车检测控制系统现场应用考察。进行矿用人车检测控制系统井下现场应用，对比分析该系统应用前后的效果并进行考察。五、地点、进度安排、费用安排1、地点：霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山木瓜煤矿；河南理工大学。2、项目进度及费用安排：月份进度安排费用安排1井下现场跟踪调研，重点关注矿用人车运行特点和运行过程。5万2矿用人车节能控制系统整体控制方案开发。7万3通过对人车现场运行环境分析，测试对总体方案进行进一步优化。7万4矿用人车节能系统主执行模块研制。40万5矿用人车节能系统控制模块研制。20万6矿用人车节能检测控制装置研制。7万7控制中心上

11、位机研制。5万8开展矿用人车节能控制系统实验，根据实验结果进行改进。9万9开展矿用人车节能控制系统井下现场应用考察。8万10项目总结，编写研究报告，结项验收。9万合计117万六、预期成果及经济、社会效益分析项目针对矿用人车空转浪费资源耗能问题展开研究，并设计一套人车检测控制系统系统。该人车检测控制系统属于只能运行系统，可实现对人车运行状况的监控和记录。设计的系统可靠、稳定，可进一步提高矿井的自动化水平。 项目通过对矿用人车检测控制系统，包括电源模块、检测模块、单稳态触发模块、PLC控制模块和执行模块各部分的选型设计，并通过人既简便从而可实时显示猴车的运行，检测有无人员乘车，并具有声光报警显示。

12、是一套运行平稳、可靠，操作及维护简单、方便，并具有高节能效率的智能装置。减少了检修工人的劳动强度，提高了工作效率，具有较好的推广应用价值。项目研究成果能够提高矿用人车的安全性能和运行效率，并能降低矿用人车每天的用电量，达到节能降耗的目的；该项目的研究成果将为煤矿安全生产、降低煤矿运行成本带来较好的经济效益及社会效益。项目研究的内容国内外相关文献较少，本项目的研究成果有望达到国际先进水平。随着国家对节能降耗及职工人身安全重视程度的提高，该项目所涉及的技术和取得的成果将具有广阔的推广价值及应用前景。七项目研究人员名单姓 名性别部 门职 称承 担 内 容项目责任人(项目负责人)张有狮男办公室高工项目

13、负责项目主要参加人郭学军男办公室高工组织实施苏夏收男办公室高工项目技术咨询杨海柱男河南理工大学副教授系统设计，系统开发李斌男办公室高工技术验收王国俊男办公室高工项目协调贾建国男办公室高级会计师资金策划朱善建男机电科工程师现场实验霍国存男机电科助工现场实验潘瑞峰男安全科助工技术验收支刚保男生产科工程师技术验收李利东男生产科工程师技术验收王红旗男河南理工大学副教授软件开发胡伟男河南理工大学副教授硬件设计杨金显男河南理工大学副教授硬件设计袁松振男河南理工大学讲师现场调试曾志伟男河南理工大学讲师现场调试张俊杰 男机电科工程师现场实验邱呈祥男机电科助工现场实验冯冠一 男办公室助工项目协调八、经费预算科目

14、总投资预算数其中:当年预算 总投资预算计算依据经费支出定义1、设备费5252是指在项目研究开发过程中购置或试制专用仪器设备，对现有仪器设备进行升级改造，以及租赁外单位仪器设备而发生的费用。其中：购置4747须注明购置设备名称、型号、单价、数量、用途 试制5.05.0须注明试制设备名称、数量、用途2、材料费是指在项目研究开发过程中消耗的各种原材料、辅助材料等低值易耗品的采购及运输、装卸、整理等费用。3、测试化验加工费是指在项目研究开发过程中支付给外单位（包括项目承担单位内部独立经济核算单位）的检验、测试、化验及加工等费用。4、燃料动力费2.02.0实验使用的设备用电及用水费用。是指在项目研究开发

15、过程中相关大型仪器设备、专用科学装置等运行发生的可单独计量的水、电、气、燃料消耗费用等。5、差旅费5.05.0调研及合同签订、现场实施方案的制定、现场实施及对工人的培训。是指在项目研究开发过程中开展科学实验（试验）、科学考察、业务调研、学术交流等所发生的外埠差旅费、市内交通费用等。6、会议费4.04.0参加电气及安全方面交流会。是指在项目研究开发过程中为组织开展学术研讨、咨询以及协调项目等活动而发生的会议费用。7、国际合作与交流费是指在项目研究开发过程中项目研究人员出国及外国同行来华工作的费用。项目发生国际合作与交流费，应当事先报经项目组织单位审核同意。8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费

16、66发表论文的审稿费和版面费、专利申请费、资料印刷费、文献检索费和专业通信费。是指在项目研究开发过程中，需要支付的出版费、资料费、专用软件购买费、文献检索费、专业通信费、专利申请及其他知识产权事务等费用。9、劳务费2525高级人员4名，工作时间10个月，每个月4000元；其他人员3名，工作时间10个月，每个月3000元；是指在项目研究开发过程中支付给项目组成员中编外人员和项目组临时聘用人员等的劳务性费用。10、专家咨询费44是指在项目研究开发过程中支付给临时聘请的咨询专家的费用。专家咨询费不得支付给参与项目管理的工作人员。一般标准为：具有或相当于高级专业技术职称人员第1、2天为500-800元

17、/人天，第3天及以后为300-400元/人天；其他专业技术人员第1、2天为300-500元/人天，第3天及以后为200-300元/人天。11、管理费8.88.8课题经费预算在100万元及以下的部分按照8%的比例核定。是指在项目研究开发过程中对使用本单位现有仪器设备及房屋，日常水、电、气、暖消耗，以及其他有关管理费用的补助支出。管理费实行分段超额累推比例法核定：项目经费预算在100万元及以下的部分按照8%的比例核定；超过100万元至500万元的部分按照5%的比例核定；超过500万元至1000万元的部分按照2%的比例核定；超过1000万元的部分按照1%的比例核定。管理费实行总额控制，由项目承担单位

18、管理和使用。12、其他10.210.2项目验收、鉴定费用8.0万元；考虑市场随机性，按不可预见考虑预算2.2万元。须注明开支的具体内容。合计117.0117.08-1设备购置（试制）预算明细表序号设备（软件）名称型号单价(元/台件)数量（台件）总价经费列支生产国别与地区主要技术性能指标购置（试制）理由、用途、拟安置单位（与本项目关系）1变频器400000140.0万元中国电机变频控制2PLC5000015.0万元中国控制中心3组态王软件2000012.0万元中国控制中心4检测装置1000055.0万元中国检测系统5678累计52万元8-2材料费预算明细表序号材料名称计量单位单价（元/单位数量）材料费用经费列支12累计8-3外协测试化验与加工费预算