井下猴车自动开停装置应用创新

任建国，王斌俊，王晓东，刘 星

(汾西矿业集团高阳煤矿机电创新工作室，山西孝义032306)

1 创新背景

煤矿架空乘人装置，是煤矿井下的一种设备，因乘人装置钢丝绳运行速度低，乘人离地不高，具有运行安全可靠、人员上下方便、一次性投入低、操作简单、便于维护和运行效率高等特点，逐渐被越来越多的矿井使用。我矿在新一采猴车巷投入使用这种辅助运输设备，全长300 余米，但由于工人工作时间的关系，猴车经常处于空运行状态，这样不但造成了电费的流失，还加剧了设备及电机的磨损，为了解决我矿新一采猴车目前的状况，做到节能降耗，机电区创新工作室对此进行了技术革新，自主研发制作了井下猴车自动开停装置，可根据是否有人员乘坐自动开停，有效地解决了目前猴车空运行的状况。

2 创新过程

2.1 改进思路

通过在猴车巷机头和机尾的两端安装人体红外热释传感器，并配以微控制器，实现有人自动开车，无人自动停车，杜绝空运行状态。

2.2 工作原理

猴车自动开停装置是由自主研发制作的微控制器和感应器组成，是无需专人看管的自动化装置系统(见图1)。本装置在不改变原猴车电控系统上进行改进革新，在原手动控制猴车开停的基础上增加猴车的自动开停功能(兼容原控制按钮)，若自动开停装置发生故障可通过原控制按钮开停设备或通过操作台切换按钮，切换至原控制状态。

整个装置主要由传感器模块、微控制器模块、指示灯三部分组成。其中微控制模块是整个系统的核心部分，猴车的开停都由它来控制，就犹如人类大脑。传感器模块犹如人类的眼睛，当有人乘坐猴车时传感器向控制器发出开车信号，当无人乘坐猴车时传感器向控制器发出停车信号。同时，为方便乘坐人员乘坐，在机头和机尾感应区上方装有两种颜色的信号灯，当人员通过感应区和停车等待时对应的指示灯亮起。

图1 系统连接总图

1)传感器模块:本装置传感器采用人体红外热释传感器，传感器通过感知人体释放的10 μm 红外线进行工作，当有人通过传感器时，传感器便感应出信号，上传到机头控制器内。传感器安装如图2 所示。

2)指示灯:在机头和机尾感应区上方装有黄色和绿色两种指示灯。当人员通过感应区下方，红外传感器感应到人体温度后绿灯亮起，同时传感器向控制器发出信号。当猴车在刚停车6 min 内黄灯亮起，在此期间若有人乘坐猴车时，待黄灯熄灭后猴车自动开车运行。

图2 传感器安装布置图

当猴车停止时，乘坐人员走到乘车感应区后，传感器发出信号传输至机头控制器内，控制器输出信号到原PLC 可编程控制器，并调用猴车启动程序进行猴车启动。当有人员通过乘车感应区时，传感器信号传输至机头微控制器内，控制器通过此信号来判断是否有人员乘坐。

图3 微控制器原理示意图

3)微控制器模块:本模块主要由单片机、信号输入电路、继电器输出电路，按键输入电路、显示电路等组成。本模块是整个装置的核心部分，所有的动作都由它来控制。本模块微控制器使用的是AVR 单片机，AVR 单片机是一种新型、大容量、高速的基于增强型RISC 结构的单片机，通过对单片机的编程实现控制猴车的自动开停。当巷道两端的传感器信号传送到单片机控制器后，单片机控制器通过对此信号的接收处理，判断是否开、停车。当微控制器在5 min 内没有再接收到传感器发出的信号时，猴车便会自动停车。同时，为防止猴车开停和电机的频繁启动，当猴车在刚停车6 min 内，控制器不会对猴车进行启动，在此时期间若有人员乘坐，走到感应区后最多等待6 min 猴车便能自动启动。微控制器原理图如图3 所示。

3 实施效果

在新一采猴车自动开停装置未安装前，由于新一采工作人员比较多，乘车人员比较零散，导致猴车经常空载运行，这样状态的持续，不仅浪费了电力资源，而且由于长期运行，使猴车电机及相关设备磨损加剧，修理周期缩短，严重加大了我矿在猴车维护方面的费用。猴车自动开停装置的安装，不仅能够节约电力资源，而且能够减少设备运行的长期磨损，加长设备的运行周期。

1)经济效益:猴车自动开停装置安装后，猴车平均每天累计可停8 h，猴车电机功率45 kW，平均每天可节约用电360度，一年可节约用电131 400 度，按0.8 元/kw·h 计算可节约电费11 余万元。

由于设备长时间运行造成设备磨损更换，电机成本5 万元，钢丝绳1 万元。

2)猴车自动开停装置制作成本:自主研发制作微控制器电路板一套，传感器装置两套，使用通信电缆线400 m，共计4 500元，合计每年可节省16.5 万元。

4 结语

猴车自动开停装置通过理论设计、实际制作，反复论证于14 年1 月15 日安装投入使用后，经多次试验、调试，已达到安全、有效、可靠的运行，由于是自主研发制作也节省了后续的维护成本。此项目可推广至所有需要根据人员实际需求进行开停的电气设备的操作应用中，此次技术革新也是为贯彻落实集团公司全面预算内部市场化的一次创新性工作。