煤礦運輸車超速報警裝置的設(shè)計

周志紅

（大同煤礦集團 朔州煤電公司，山西 懷仁 038300）

0 引言

煤礦運輸事故時有發(fā)生，而運輸中超速事件是很多事故的主要原因。目前井下主要通過無軌膠輪車、絞車牽引、人力推拉等方式進行運輸，而絞車牽引和人力推拉在井下特殊的環(huán)境下極易造成超速，特別是斷繩引起的超速，一旦疏忽，可能導致重大事故的發(fā)生［1］。本設(shè)計的主要目的就是安裝超速報警裝置，以提醒運輸人員進行相應(yīng)的減速和對巷道中作業(yè)人員提示進行躲避，以提高運輸安全性。

1 超速報警裝置

在井下特殊環(huán)境中，當運行速度超過安全速度時，運輸車超速報警裝置發(fā)出報警聲音，以提示作業(yè)人員。所以裝置不要求較高的精確程度，以簡單易用、價格低廉、利于井下環(huán)境的使用和日常維護為宜，考慮到以上環(huán)境，本設(shè)計選用C51單片機為電路核心元件，以霍爾傳感器來獲取速度信號，通過連接12VDC喇叭進行報警。

1．1 超速報警裝置電路設(shè)計

超速報警裝置的電路部分主要以單片機C51為處理器，通過安裝霍爾傳感器（pnp型），將傳感器信號輸入處理器進行運算，以計算運輸車的運行速度，當速度超過既定值時，處理器輸出信號，使報警器報警。考慮到煤礦有易爆性氣體存在，所以開關(guān)信號的輸出選用三極管等晶體管元件，不易引燃瓦斯等易爆氣體。

報警裝置的主要元件只需4．5V～5．5V電源即可實現(xiàn)速度信號的獲取和計算。為使報警器聲音在安全距離內(nèi)可聽見，應(yīng)使用12V報警喇叭。而運輸車作為移動設(shè)備，不利于架線供電，所以安裝12V和5V的電池，這樣可以減少電路元件和復雜性，使整個電路系統(tǒng)大為簡化。圖1為超速報警裝置電路簡圖，A／D模塊的主要作用是檢測12V電池電壓，當電路中電池的電量不足時，發(fā)光二極管熄滅，表示應(yīng)更換電池，這樣可以防止因未察覺電量不足導致裝置不進行超速報警提示［2－4］。

圖1 超速報警裝置電路簡圖

1．2 超速報警運行與計算

超速報警是本裝置的主要功能。將磁鋼焊接在旋轉(zhuǎn)軸上，當轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，矩形波脈沖信號輸入單片機中，矩形波的頻率代表速度的快慢［5］。

設(shè)轉(zhuǎn)軸的磁鋼數(shù)為n，轉(zhuǎn)軸直徑為D，磁鋼計算模型如圖2所示。單位時間t內(nèi)脈沖信號為m，則兩磁鋼夾角當運行速度v大于安全速度時，單片機輸出信號，報警喇叭發(fā)出報警聲；當運行速度v小于安全速度，單片機繼續(xù)監(jiān)測速度，直到運輸車停止運行［6］。報警提示程序?qū)崿F(xiàn)流程如圖3所示。

1．3 超速報警裝置的安裝

在運輸車轉(zhuǎn)軸中部焊接磁鋼，霍爾傳感器與磁鋼正對，如圖4所示。整個電路和電池都可集中安裝在運輸車速度防爆盒內(nèi)。由于增加了電氣設(shè)備，因此需要每天對其檢查，以防電量不足引發(fā)裝置漏報和其他電氣事故。

圖2 磁鋼計算模型

圖3 報警提示程序?qū)崿F(xiàn)流程

2 結(jié)語

運輸車超速報警裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉。在復雜礦井環(huán)境下，報警裝置可以提醒作業(yè)人員提高警惕，躲避危險，有利于提高煤礦運輸?shù)陌踩浴?/p>

圖4 超速報警裝置的安裝

［1］ 楊春生．煤礦運輸事故多發(fā)原因及控制對策［J］．中國西部科技，2011（5）：48－49．

［2］ 周旭艷．8051在車輛超速報警系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．井岡山學院學報，2006（2）：31－32．

［3］ 翟波．單片機在煤礦安全儀表中的應(yīng)用［J］．煤礦安全，2004（1）：37－38．

［4］ 曹艷．AT89C51單片機在煤礦井下低壓饋電系統(tǒng)中應(yīng)用［J］．煤礦機械，2009（6）：189－191．

［5］ 張濤，基于PLC的礦用調(diào)度絞車自動排繩裝置的設(shè)計［J］．礦山機械，2012（9）：56－58．

［6］ 陳新．基于單片機的煤礦瓦斯自動檢測系統(tǒng)［J］．采煤技術(shù)，2007（3）：75－76．