一、項目背景
煤礦架空乘人裝置是煤礦井下一種輔助運輸設備，因乘人裝置鋼絲繩運行速度低，乘人離地不高，具有運行安全可靠、人員上下方便、一次性投入低、操作簡單、便于維護和運行效率高等特點，逐漸被越來越多的礦井使用。某礦在新一采猴車巷投入使用這種輔助運輸設備，全長300余米，但由于工人工作時間的關系，猴車經常處于空運行狀態(tài)，這樣不但造成了電能浪費，而且加劇了設備及電機的磨損。為了解決這個問題，做到節(jié)能降耗，高效利用，通過技術攻關，我們自主研發(fā)了井下猴車自動開停裝置，可根據(jù)是否有人員乘坐自動開停，有效的解決了猴車空運行的問題。
二、技術方案
1.設計思路
通過在猴車巷機頭和機尾的兩端安裝人體紅外熱釋傳感器，并配以微控制器，實現(xiàn)有人自動開車，無人自動停車，杜絕空運行狀態(tài)。
2.工作原理
猴車自動開停裝置是由自主研發(fā)的微控制器和感應器組成的無專人看管的自動化裝置。本裝置是在不改變原猴車電控系統(tǒng)上進行改進，在原手動控制猴車開停的基礎上增加猴車的自動開停功能（兼容原控制按鈕）。若自動開停裝置發(fā)生故障可通過原控制按鈕開停設備或通過操作臺切換按鈕切換至原控制狀態(tài)。
整個裝置主要由傳感器模塊、微控制器模塊、指示燈三部分組成。其中微控制模塊是整個系統(tǒng)的核心部分，猴車的開停都由它來控制，就猶如人類大腦；傳感器模塊猶如人類的眼睛，當有人乘坐猴車時傳感器向控制器發(fā)出有人信號，當無人乘坐猴車時傳感器向控制器發(fā)出停車信號。同時，為方便乘坐人員乘坐，在機頭和機尾感應區(qū)上方裝有兩種顏色的信號燈，當人員通過感應區(qū)和停車等待時對應的指示燈亮起。
（1）傳感器模塊:采用人體紅外熱釋傳感器，傳感器通過感知人體釋放的十微米紅外線進行工作，當有人通過傳感器時，傳感器便感應出信號，上傳到機頭控制器內。傳感器安裝如圖1所示。
圖1 傳感器安裝布置圖
（2）指示燈：在機頭和機尾感應區(qū)上方裝有黃色和綠色兩種指示燈。當人員通過感應區(qū)下方，紅外傳感器感應到人體溫度后綠燈兩起，同時傳感器向控制器發(fā)出信號。當猴車在剛停車六分鐘內黃燈亮起，在此期間若有人乘坐猴車時，待黃燈熄滅后猴車自動開車運行。
當猴車停止時，乘坐人員走到乘車感應區(qū)后，傳感器發(fā)出信號傳輸至機頭控制器內，控制器輸出信號到原PLC可編程控制器，并調用猴車啟動程序進行猴車啟動。當有人員通過乘車感應區(qū)時，傳感器信號傳輸至機頭微控制器內，控制器通過此信號來判斷是否有人員乘坐。
圖2系統(tǒng)連接總圖
（3）微控制器模塊:本模塊主要由單片機、信號輸入電路、繼電器輸出電路，按鍵輸入電路、顯示電路等組成。本模塊是整個裝置的核心部分，所有的動作都由它來控制。本模塊微控制器使用的是AVR單片機，AVR單片機是一種新型、大容量、高速的基于增強型RISC結構的單片機，通過對單片機的編程實現(xiàn)控制猴車的自動開停。當巷道兩端的傳感器信號傳送到單片機控制器后，單片機控制器通過對此信號的接收處理，判斷是否開、停車。當微控制器在五分鐘內沒有再接收到傳感器發(fā)出的信號時，猴車便會自動停車。同時，為防止猴車開停和電機的頻繁啟動，當猴車在剛停車六分鐘內，控制器不會對猴車進行啟動，在此時期間若有人員乘坐，走到感應區(qū)后最多等待六分鐘猴車便能自動啟動。微控制器原理圖如圖3所示：
圖3 微控制器原理示意圖
三、應用效果效益
1.應用效果
該裝置經多次試驗、調試，已達到安全、有效、可靠的運行要求。某礦未安裝該裝置時，由于現(xiàn)場人員比較多，乘車人員比較零散，導致猴車經?？蛰d運行，浪費了電力資源，使猴車電機及相關設備磨損加劇，縮短修理周期，增加了維護方面的費用。該裝置的應用不僅能夠節(jié)約電力資源，而且減少了設備運行磨損，增加設備的使用壽命。
2.經濟效益
猴車自動開停裝置安裝應用后，猴車平均每天累計停運8小時，猴車電機功率45KW，平均每天可節(jié)約用電360度，一年可節(jié)約用電131400度，按0.8元/ kw.h計算可節(jié)約電費11余萬元。因設備長時間運行造成設備磨損更換，電機成本5萬元，鋼絲繩1萬元。
猴車自動開停裝置制作成本：自主研發(fā)制作微控制器電路板一套，傳感器裝置兩套，使用通訊電纜線400米，共計4500元。
因此，應用該裝置每年可節(jié)約16.5萬元左右。
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