一種智慧礦山斜井系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種智慧礦山斜井系統，斜井礦車軌道的井下和井上入口處設有入口門，井下入口門外設有載重地磅和紅外傳感器，軌道內設有若干個安全門，井上入口門外設有卷揚機，卷揚機通過繩索牽拉礦車在斜井礦車軌道內運行，所有門上均設有RFID讀卡器，讀卡器、激光對管傳感器連接無線模塊，井上蜂鳴器、LCD顯示模塊、觸摸屏模塊、卷揚機、無線模塊和GSM基站連接井上智能網關，各無線模塊連接PC端的無線模塊，PC機通過信號線連接服務器，服務器通過防火墻連接外部的internet網絡。本發明的有益效果是斜井運輸作業的綜合監控與安全管理，使得礦山斜井防止跑車事故發生，系統安全性高。
【專利說明】_種智慧礦山斜井系統
【技術領域】
[0001] 本發明屬于采礦【技術領域】，涉及一種智慧礦山斜井系統。
【背景技術】
[0002] 近幾年來，礦山斜井跑車事故時常發生，造成了相當嚴重的人員傷亡和經濟損失。 在斜井運輸中，由于超載、失修、誤操作等原因，發生提升車輛斷繩、脫鉤現象，使運行的 車輛沿斜井軌道向下的加速運動，即所謂的斜井跑車。煤礦安全規程規定：在斜井串車提 升井巷中，必須安設能夠將運行中斷繩、脫鉤的車輛阻止住的跑車防護裝置。現有的斜井 跑車防護裝置中有機械聯鎖原理的、PLC作為控制器的，電子電路作為控制器的，存在著 壽命短、維修量大、算法不靈活、抗干擾能力差等缺陷。
[0003] 目前在我國的一些礦藏含量較大的地方，如江西省贛州市，大量存在的規模小、投 入少、電氣化和自動化程度低的小型礦井，這些礦井對于斜井安全防范還處于非常落后的 階段，發生斜井跑車的事故概率非常高，安全生產的防范設施亟待不斷提高。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種智慧礦山斜井系統，解決了現有的斜井系統不夠安 全，斜井運輸作業發生斜井跑車的事故概率非常高的問題。
[0005] 本發明所采用的技術方案是包括斜井礦車軌道，斜井礦車軌道的井下入口處設有 井下人行入口門和井下車行入口門，斜井礦車軌道的井上入口處設有井上人行入口門和井 上車行入口門，井下車行入口門外設有載重地鎊，在斜井礦車軌道內的井下車行入口門和 井上車行入口門之間設有若干個安全門，井上車行入口門外設有卷揚機，卷揚機通過繩索 牽拉礦車在斜井礦車軌道內運行，在斜井礦車軌道的井下人行入口門外設有紅外傳感器， 在斜井礦車軌道內設有若干激光對管傳感器，井下人行入口門、井下車行入口門，井上人行 入口門、井上車行入口門和安全門上均設有RFID讀卡器，井下人行入口門、井下人行入口 門外的紅外傳感器、和井下人行入口門上的RFID讀卡器通過電路連接井下段的Zigbee無 線模塊，井下車行入口門、井下車行入口門旁的安全門和井中段下部分的激光對管傳感器 通過電路連接井中段下部的Zigbee無線模塊，井上車行入口門、井上車行入口門旁的安全 門和井中段上部分的激光對管傳感器通過電路連接井中段上部的Zigbee無線模塊，井上 人行入口門、井上人行入口門上的RFID讀卡器、卷揚機、井上的Zigbee無線模塊，蜂鳴器、 LCD顯示模塊、觸摸屏模塊分別通過電路連接井上智能網關，井上智能網關通過電路連接 GSM基站，GSM基站通過無線信號連接手機終端，井下段的Zigbee無線模塊、井中段下部的 Zigbee無線模塊、井中段上部的Zigbee無線模塊和井上的Zigbee無線模塊通過無線信號 連接PC端的Zigbee無線模塊，PC端的Zigbee無線模塊安裝在PC機上，PC機通過信號線 連接服務器，服務器通過防火墻連接外部的internet網絡。
[0006] 進一步，所述紅外傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、氣敏傳感器、稱重傳感器。
[0007] 進一步，所述井中段下部分的激光對管傳感器為5個，所述井中段上部分的激光 對管傳感器為6個。
[0008] 本發明的有益效果是斜井運輸作業的綜合監控與安全管理，使得礦山斜井防止跑 車事故發生，系統安全性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發明智慧斜井結構示意圖；
[0010] 圖2是本發明系統網絡拓撲結構示意圖；
[0011] 圖3是本發明人員下井處理流程圖；
[0012] 圖4是本發明礦車下井處理流程圖；
[0013] 圖5是本發明人員上井處理流程圖；
[0014] 圖6是本發明礦車上井處理流程圖；
[0015] 圖7是本發明下井跑車檢測流程；
[0016] 圖8是上井跑車檢測流程圖。
[0017] 圖中，1.斜井礦車軌道，2.井下人行入口門，3.井下車行入口門，4.井上人行入口 門，5.井上車行入口門，6.載重地鎊，7.安全門，8.卷揚機，9.繩索，10.礦車，11.紅外傳感 器，12.激光對管傳感器，13. RFID讀卡器，14. Zigbee無線模塊，15.蜂鳴器，16. LCD顯示模 塊，17.觸摸屏模塊，18.井上智能網關，19. GSM基站，20.手機終端，21. PC機，22.服務器， 23.防火墻，24. internet 網絡。
[0018] 系統設計方案
[0019] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0020] 本發明一種智慧礦山斜井系統礦井結構如圖1所示，包括斜井礦車軌道1，斜井礦 車軌道1的井下入口處設有井下人行入口門2和井下車行入口門3,斜井礦車軌道1的井上 入口處設有井上人行入口門4和井上車行入口門5,井下車行入口門3外設有載重地鎊6， 在斜井礦車軌道1內的井下車行入口門3和井上車行入口門5之間設有兩個安全門7,井上 車行入口門5外設有卷揚機8,卷揚機8通過繩索9牽拉礦車10在斜井礦車軌道1內運行， 在斜井礦車軌道1的井下人行入口門2外設有紅外傳感器11，在斜井礦車軌道1內設有若 干激光對管傳感器12。
[0021] 如圖2所示的網絡拓撲圖，井下人行入口門2、井下車行入口門3,井上人行入口 門4、井上車行入口門5和安全門7上均設有RFID讀卡器13,井下人行入口門2、井下人行 入口門2外的紅外傳感器11、和井下人行入口門2上的RFID讀卡器13通過電路連接井下 段的Zigbee無線模塊14,井下車行入口門3、井下車行入口門3旁的安全門7和井中段下 部分的激光對管傳感器12通過電路連接井中段下部的Zigbee無線模塊14,井上車行入口 門5、井上車行入口門5旁的安全門7和井中段上部分的激光對管傳感器12通過電路連接 井中段上部的Zigbee無線模塊14,井上人行入口門4、井上人行入口門4上的RFID讀卡器 13、 卷揚機8、井上的Zigbee無線模塊14,蜂鳴器15、IXD顯示模塊16、觸摸屏模塊17分別 通過電路連接井上智能網關18,井上智能網關18通過電路連接GSM基站19, GSM基站通過 無線信號連接手機終端20,井下段的Zigbee無線模塊14、井中段下部的Zigbee無線模塊 14、 井中段上部的Zigbee無線模塊14和井上的Zigbee無線模塊14通過無線信號連接PC 端的Zigbee無線模塊14, PC端的Zigbee無線模塊14安裝在PC機21上，PC機21通過信 號線連接服務器22,服務器22通過防火墻23連接外部的internet網絡24。紅外傳感器 11包括溫度傳感器、濕度傳感器、氣敏傳感器、稱重傳感器。井中段下部分的激光對管傳感 器12為5個，所述井中段上部分的激光對管傳感器12為6個。
[0022] 井下使用繩索9連接礦車10,井上使用卷揚機8拉拽繩索9,從而實現礦車10的 升井操作。入口門上設有RFID讀卡器13,通過RFID射頻卡進行門控，整個斜井設立了兩個 安全門7,安全門7平時開啟，當出現跑車事故時緊急關閉。整個斜井設立了 11對激光對管 傳感器12,用于檢測礦車10的運行狀況；井下車行入口門3外設有載重地鎊6,用于判斷礦 車是否超載。
[0023] 本發明的智慧礦井各部功能如下：
[0024] (1)井下環境監測：智慧斜井能實時采集所處位置的溫濕度、危險氣體濃度、礦車 10在斜井礦車軌道1中的運行狀態及位置等，使用無線方式傳送到IXD顯示模塊16及PC 機21，在LCD端上使用數字和圖形兩種方式實時顯示；
[0025] (2)礦車跑車監控：智慧斜井井壁配有激光對管傳感器模塊12,能夠實時監控礦 車10上下斜井的狀況，系統采用常閉式工作方式，斜井中的安全阻擋門即安全門7常閉，僅 當礦車10經過才開啟，若礦車10在運作過程中發生跑車，系統不開啟安全阻擋門，防止礦 車10跑車造成的任何人員的傷害及財產損失；同時使用無線方式進行數據通信，使得井上 井下第一時間得知跑車情況，得以無線報警及盡快處理意外；即系統能夠安全監測斜井井 下作業環境及防斜井跑車的安全監控功能。
[0026] (3)門禁系統RFID考勤：智慧斜井系統通過RFID技術，RFID讀卡器13對進入井 下人員的RFID卡進行識別記錄，實現井下工作人員出入井的管理；
[0027] (4)斜井通行控制：同時門禁系統通過控制井下人員與礦車10的不同時使用斜井 通道，即實現了當礦車10在斜井上下期間拒絕任何人員進出斜井通道；
[0028] (5)礦車10超載監控：門禁系統還具有對礦車10超載檢測的監控功能，通過載重 地鎊6,門禁能夠禁止過載礦車通行斜井通道進一步保障了斜井的安全有序工作。即系統能 夠實現人車的出入監控管理。
[0029] 下面列舉一種本發明硬件方式：
[0030] (1)其中主控的嵌入式處理器為韓國三星公司的S3C2440芯片井上網關通過串口 與RFID讀卡器、GSM/GPRS通信模塊以及Zigbee模塊相連。井上智能網關18連接有IXD顯 示模塊16的顯示屏及觸摸屏模塊17,以便顯示信息和接收用戶輸入命令。如果需要連接較 大的顯示屏，井上智能網關18還能通過連接IXD轉VGA模塊，連接帶有VGA接口的顯示屏。 井上智能網關18通過光電隔離管連接繼電器，然后繼電器再連接接觸器，最后連接用于拉 拽礦車10的卷揚機8。此外，井上智能網關18也控制了井上人行入口門4的電磁鎖，其電 路上由S3C2440通過I/O 口控制繼電器的通斷，來控制電磁鎖的開關。井上網關所用設備 選型如表1所示。
[0031] 表1井上網關主要模塊選型表
[0032]
【權利要求】
1. 一種智慧礦山斜井系統，其特征在于：包括斜井礦車軌道（1)，斜井礦車軌道（1)的 井下入口處設有井下人行入口門（2)和井下車行入口門（3)，斜井礦車軌道（1)的井上入口 處設有井上人行入口門（4)和井上車行入口門（5)，井下車行入口門（3)外設有載重地鎊 (6)，在斜井礦車軌道（1)內的井下車行入口門（3)和井上車行入口門（5)之間設有兩個安 全門（7)，井上車行入口門（5)外設有卷揚機（8)，卷揚機（8)通過繩索（9)牽拉礦車（10) 在斜井礦車軌道（1)內運行，在斜井礦車軌道（1)的井下人行入口門（2)外設有紅外傳感 器（11)，在斜井礦車軌道（1)內設有若干激光對管傳感器（12)，井下人行入口門（2)、井下 車行入口門（3)，井上人行入口門（4)、井上車行入口門（5)和安全門（7)上均設有RFID讀 卡器（13)，井下人行入口門（2)、井下人行入口門（2)外的紅外傳感器（11)、和井下人行入 口門（2)上的RFID讀卡器（13)通過電路連接井下段的Zigbee無線模塊（14)，井下車行 入口門（3)、井下車行入口門（3)旁的安全門（7)和井中段下部分的激光對管傳感器（12) 通過電路連接井中段下部的Zigbee無線模塊（14)，井上車行入口門（5)、井上車行入口門 (5)旁的安全門（7)和井中段上部分的激光對管傳感器（12)通過電路連接井中段上部的 Zigbee無線模塊（14)，井上人行入口門（4)、井上人行入口門（4)上的RFID讀卡器（13)、卷 揚機（8)、井上的Zigbee無線模塊（14)，蜂鳴器（15)、LCD顯示模塊（16)、觸摸屏模塊（17) 分別通過電路連接井上智能網關（18)，井上智能網關（18)通過電路連接GSM基站（19)， GSM基站通過無線信號連接手機終端（20)，井下段的Zigbee無線模塊（14)、井中段下部的 Zigbee無線模塊（14)、井中段上部的Zigbee無線模塊（14)和井上的Zigbee無線模塊（14) 通過無線信號連接PC端的Zigbee無線模塊（14)，PC端的Zigbee無線模塊（14)安裝在PC 機（21)上，PC機（21)通過信號線連接服務器（22)，服務器（22)通過防火墻（23)連接外 部的 internet 網絡（24)。
2. 按照權利要求1所述一種智慧礦山斜井系統，其特征在于：所述紅外傳感器（11)包 括溫度傳感器、濕度傳感器、氣敏傳感器、稱重傳感器。
3. 按照權利要求1所述一種智慧礦山斜井系統，其特征在于：所述井中段下部分的激 光對管傳感器（12)為5個，所述井中段上部分的激光對管傳感器（12)為6個。
【文檔編號】E21F13/04GK104453991SQ201410631301
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】謝小云, 鄧小鴻 申請人:江西理工大學, 謝小云