煤礦“四超”車輛測量報警裝置的研究與應用

孔凡勇 類維龍

山東東山新驛煤礦有限公司

一、借助“互聯(lián)網(wǎng)+”推動煤礦企業(yè)科技創(chuàng)新成果

在“互聯(lián)網(wǎng)+”新形勢的推動下，根據(jù)煤礦企業(yè)生產過程中的現(xiàn)狀，研究設計了煤礦“三超”車輛報警裝置。此裝置的應用，大大提高了煤礦提升運輸環(huán)節(jié)的安全性，同時有效的提高了生產工作效率，為煤礦企業(yè)的安全生產提供了有力保障。具體研究過程如下：

1.研究背景。提升運輸環(huán)節(jié)的自動化、智能化在礦山生產中的應用愈來愈迫切，從總體情況看，近幾年先進設備已在提升運輸系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，但在細節(jié)處和關鍵薄弱節(jié)點上其采集和檢測環(huán)節(jié)上還存在一定的欠缺。

尤其高產能與高生產效率需要大型、重型生產設備的投入，而運輸環(huán)節(jié)就成為了面臨的第一道難題，“四超”（超寬、超長、超高、超重）物料成為影響副井提升中的一道難題。而目前在現(xiàn)有檢測環(huán)節(jié)中又沒有較好的應用案例。

2.設計原理。煤礦“四超”車輛測量報警裝置，可自動快速檢測車輛長、寬、高和重量，評估得出系統(tǒng)運行的安全系數(shù)，發(fā)出報警并閉鎖操作，為工作人員提供真實有效的判定依據(jù)，提高提升運輸系統(tǒng)運行的安全保障。

該裝置由監(jiān)控后臺、長度傳感器、寬度傳感器、高度傳感器、重量傳感器、通信轉換器、光電開關、攝像器、照明器、LED顯示屏、操車PLC、報警器及啟閉電磁閥等相關組件組成。

長度傳感器、寬度傳感器、高度傳感器、重量傳感器、操車PLC分別與監(jiān)控后臺電連接。報警器、阻車器的電磁閥分別與操車PLC電連接；長度傳感器、寬度傳感器、高度傳感器、重量傳感器分別將檢測數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控后臺，監(jiān)控后臺對所接收檢測數(shù)據(jù)與預設數(shù)據(jù)閾值進行比較，當所檢測車輛長度、寬度、高度或重量超標時，監(jiān)控后臺通過操車PLC控制報警器報警和控制阻車器關閉。其中，操車PLC通過通信轉換器與監(jiān)控后臺電連接。具體地，本實施例中，長度傳感器、寬度傳感器、高度傳感器、重量傳感器、通信轉換器均通過CAN總線于監(jiān)控后臺電連接，以滿足工業(yè)需求。監(jiān)控后臺可使用工業(yè)計算機。

本裝置還包括LED顯示屏，LED顯示屏與監(jiān)控后臺電連接，用于顯示車輛的長度、寬度、高度和重量數(shù)據(jù),傳感器測量料車的實際狀態(tài)（長、寬、高、重），通過CAN總線與工業(yè)計算機通信，將測得的數(shù)據(jù)通過軟件顯示在LED顯示器上，當料車在設定的允許值內時僅顯示，當測得的任意一個數(shù)據(jù)（長、寬、高、重）超出了設定的最大允許值時，通過操車PLC觸發(fā)報警回路，發(fā)出聲光報警，提醒工作人員注意，并將超出值顯示在LED顯示器上。同時操車PLC閉鎖前阻車器，使阻車器無法打開，避免人員誤操作。當操車在檢修狀態(tài)時解除聲光報警和閉鎖，已保證在維修工進行檢修工作時不受此限制。

該裝置還包括拍攝車輛圖像的攝像器以及觸發(fā)攝像器工作的光電開關；攝像器、光電開關分別與監(jiān)控后臺電連接。攝像器可采用高速工業(yè)相機，還配置照明器，用于給拍攝圖像照明，使圖像更清晰。當車輛通過時，光電開關觸發(fā)攝像器工作，同時可觸發(fā)照明器，對車輛連續(xù)拍照，并將車輛圖像信息數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控后臺，監(jiān)控后臺可將車輛圖像的信息無縫拼接出帶尺寸標注的整車圖像。

在實際應用中，傳感器設置在車輛行駛道路上的龍門架上。如車輛在巷道內行駛時，巷道內設置有龍門架。寬度傳感器的一對激光傳感器分別設置在龍門架的兩個豎梁上；龍門架的橫梁上設置有與橫梁垂直的支撐桿；長度傳感器的一對激光傳感器分別設置在支撐桿的兩端。高度傳感器的一個激光傳感器設置在龍門架的橫梁上。另外，重量傳感器設置在巷道的地面上。

本裝置測量過程為實時，被測車輛不需要停車，以正常車速通過測量區(qū)域后即有測量結果，測量效率高；測量誤差＜1%，高于目前手工測量標準1%；適應環(huán)境廣，可安裝在井下或井上，安裝過程簡單。

3.創(chuàng)新點。研究設計的煤礦“四超”車輛測量報警裝置原理簡單，通過紅外傳感器檢測物件的長、寬、高、重，精度高且性能穩(wěn)定，目前此裝置在國內領域尚未應用，在紅外傳感器的應用上突破創(chuàng)新，實現(xiàn)了既定的設計目標，達到了很好的使用效果。

4.應用效果。通過在現(xiàn)場的實際應用，有效避免了“四超”物件進入車場，進而解決了人員在處理問題時存在了危險因素，提高了人員的安全保障。對“四超”車輛實現(xiàn)了聲光報警及自動閉鎖的自動排查功能，降低了人員的勞動強度，產生了良好的安全效益和社會經濟效益。

5.推廣應用。該報警裝置設計原理、結構簡單，實用性強，可廣泛應用于對外部尺寸要求較高的場合，且可擴展性強，能夠實現(xiàn)復雜的檢測功能，可向同行業(yè)及類似場所廣泛推廣應用。

二、科技創(chuàng)新在煤礦企業(yè)中的重要性

1.提高企業(yè)的核心競爭力。利用科技創(chuàng)新能夠促使企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略適應市場經濟的動態(tài)變化，有利于大力擴展企業(yè)的立足之地和發(fā)展前景，制定本企業(yè)最佳管理體制，提高企業(yè)的核心競爭力與綜合實力，為企業(yè)在國內市場與國際市場開辟發(fā)展空間。

2.推動企業(yè)的經濟發(fā)展。將“科技創(chuàng)新”方案與煤礦企業(yè)工作相融合，可以全面推動企業(yè)經濟的持續(xù)發(fā)展，使企業(yè)的開發(fā)與經營運轉走向成功，為企業(yè)的發(fā)展奠定豐厚的物質、文化基礎，提升企業(yè)經濟的抗干擾能力，避免企業(yè)發(fā)展受到外界不利因素的影響。

3.塑造高素質企業(yè)管理隊伍。在煤礦企業(yè)工作中滲透“科技創(chuàng)新”理念，可以塑造高素質的企業(yè)團隊，激發(fā)企業(yè)員工的創(chuàng)新意識，強化員工的實踐技能，培養(yǎng)員工的突破性思想，為企業(yè)的發(fā)展建立一支高素質管理隊伍。