智能礦燈充電管理系統(tǒng)的分析與應用

白賢順，劉勇

（山東服裝職業(yè)學院，山東泰安，271000）

1 我國煤礦礦燈的現狀

從目前國內煤礦企業(yè)反饋的情況來看，我國煤礦企業(yè)在礦燈的充電監(jiān)測以及管理方面，存在較大缺口，在礦燈的智能化、自動化程度發(fā)展方面依舊明顯的落后于其他國家。而礦燈管理模式的落后，除了導致大量大力物力被浪費，同時也為煤礦的生產工作埋下了很大的安全隱患。

1.1 礦燈充電的現狀

當前，國內煤礦企業(yè)所使用的礦燈，一般是酸性或者堿性蓄電池的類型，實際上這種電池模式的礦燈已經有了一個多世紀之久，在技術和功能方面也逐漸的暴露出一些問題。蓄電池本身在管理方面就比較復雜，一旦內部的零件出現了老化的情況，還會引起安全事故的發(fā)生，而且這種類型的礦燈，已經無法進行更新和升級，更換礦燈類型已經勢在必行。

1.2 礦燈監(jiān)測管理的現狀

礦燈的監(jiān)測和管理也是十分關鍵的內容，但是從煤礦企業(yè)的實際工作情況來看，也不難發(fā)現在礦燈的監(jiān)測管理方面也存在一定的問題，主要就是缺乏科學完善的監(jiān)測管理系統(tǒng)，導致無法及時的將礦燈的電量等數據及時的傳遞給礦工人員。多數礦燈的充電電流和電壓情況都在充電架上顯示，這就只能進行人工的度數記錄，無法進行自動的上傳，而且充電的過程也需要有工作人員進行巡查和檢驗，這就直接給工作人員增加了很大的工作量。最重要的是，礦工人員并不能發(fā)現礦燈充電中產生的問題，埋下了很大的安全隱患，而且在充電時間、取走時間等方面也無法進行有效的控制。也正因為如此，目前煤礦企業(yè)往往使用18個月強制更換礦燈的方法，但是由于部分的礦燈在這一期限內并未達到充放電循環(huán)次數，若是強制性更換就會導致資源無辜被浪費。

2 智能礦燈充電管理系統(tǒng)的相關介紹

根據上述煤礦礦燈的現狀，接下來對智能礦燈充電管理系統(tǒng)進行介紹，該系統(tǒng)應用的是層次性的管理體系（見下圖1），實物圖見圖2，這一管理系統(tǒng)的應用，可以有效的提升礦燈管理的智能化以及自動化水平，對于緩解工作人員的任務量以及減少資源浪費均有重要作用。

圖1 框架圖

圖2 實物圖

2.1 智能充電管理系統(tǒng)的研發(fā)

礦燈智能充電管理體系在研發(fā)的過程中，還需要充分的結合礦井的實際情況，在此基礎上才能進行系統(tǒng)的有效研發(fā)。這就需要對現場的實際情況進行調研，而調研的主要內容包含獲取長點架數據、燈房尺寸的測量、測量視頻監(jiān)控系統(tǒng)線路的尺寸、通訊系統(tǒng)線路的尺寸等等，同時在獲取這些數據的基礎上，來進行管理體系軟件和硬件的設計以及開發(fā)工作，并進行試驗，最后進行驗收。

2.2 智能充電管理系統(tǒng)硬件

本智能礦燈充電管理系統(tǒng)，采用目前較為先進的紅外線傳感器技術。傳感器的位置可設置在充電架充電燈位處，可以通過紅外線的感應，能夠檢測到是否存在礦燈。而且通過紅外線傳感技術，還可以實現對礦燈的定位監(jiān)測；在本智能礦燈充電管理系統(tǒng)中，還采用了A/D數模采樣技術，這種技術應用，可以及時地獲取到礦燈充電中的電流、電壓等數據，從而判斷出礦燈的實際充電情況，以及是否完成充電、是否存在故障等；礦燈智能充電管理系統(tǒng)中還使用了RS485總線和寬帶網絡技術，可以準確地將收集的相關數據及時的傳送到總機控制器；這一系統(tǒng)中也應用了故障報警器，能夠及時的針對故障情況進行報警。

充電架現場施工的內容主要有以下方面：第一步拆除原始充電架的內部電路，并進行打孔，為紅外線傳感器的安裝做好準備工作；第二步在固定充電頭的位置安裝數據的采集板，并將傳感頭對準已經打好的孔；第三步為每層充電架按照電源及開關；第四步按照設計圖來合理的安裝電氣的線路；第五步在充電架的側板內，安裝主控制板，并將控制板與匹配電源進行連接，并引出220V交流電與主電路進行相連。

信號線的施工內容如下：第一，布置地埋槽，將充電架信號單信號線埋入地下；第二，將監(jiān)控線纜設置在天花板上，設置過程中可以沿著柱體或者墻面的走向來施工；第三，所有的線路，都需要最終引至礦燈的控制室。

2.3 智能充電管理系統(tǒng)軟件

智能充電管理系統(tǒng)使用的是Silvelight4.0開放平臺，而軟件則使用的是Window Server2008服務器。軟件設計的要求主要就是便于管理，同時還需要建立在鋰電池礦燈充電控制硬件的基礎上，并適應單片機控制，保證軟件的穩(wěn)定性和準確性。智能充電管理系統(tǒng)，在數據存儲方面有較高的穩(wěn)定性以及安全性特點，而且一旦出現錯誤操作，還能及時急性提示，可以避免出現數據丟失的情況，也能針對黑客攻擊及時進行預警。軟件在上電后，需要將接口、定時器的數據進行初始化處理，并利用紅外線感應器來判斷是否在充電架上有礦燈在充電；若充電的礦燈是新的礦燈，充電次數就會清零，若不是新的，則充電次數則加一處理。完成充電工作后，軟件控制充電端則自動停止進行充電。軟件能夠根據收集到的數據，來準確的判斷礦燈的狀況，一旦出現異常，或者礦燈沒有完成充電被取走的情況，也能及時進行報警。

2.4 智能充電管理系統(tǒng)的特征

礦燈智能充電管理系統(tǒng)，簡單來說就是指通過加強現代科技技術的應用，來實現計算機的自動管理，能夠有效的對充電、考勤等進行查詢和記錄?？傮w來說，本智能礦燈充電管理系統(tǒng)主要有以下方面的特征：第一，管理系統(tǒng)的界面直觀，方便操作；第二，采集的數據信息安全可靠。新型的智能礦燈管理系統(tǒng)，多使用一燈一采集板，具有一對一的顯著特征，這種方式可以有效的促進數據采集安全性的提升，能夠還能借助局域網將數據傳輸到各個辦公室，這樣辦公室人員就能及時的掌握礦井下的實際工作情況，為考勤檔案的建立提供了便捷；第三，礦井下的條件有限，但是智能化充電管理系統(tǒng)的應用，能夠適應這種惡劣的條件，最重要的是可以準確采集數據，而且同時還兼具防爆性、耐酸性等特點，適應性比較強。

3 智能礦燈充電管理系統(tǒng)的功能

3.1 礦燈充電自動化控制

現在礦燈多使用鋰電池，在進行充電的過程中，一旦完成電池的充電工作，智能化充電管理系統(tǒng)就能進行自動化的控制，將其轉化為涓充，而且LED燈也會準確顯示已經完成的充電工作，可以及時終止充電。這樣的自動化控制，可以有效的提高和延長礦燈的使用壽命，能夠在一定程度上減少礦燈的使用成本，最主要的是還能避免電池出現不足的情況，而影響了正常的工作。

3.2 安全監(jiān)測功能

智能化充電管理系統(tǒng)，在應用的過程中還能有效的加強對井下工作人員的實際情況進行監(jiān)測，比如說能夠準確的判斷工作人員的所在位置、個人的工作信息等內容，可以最大限度的保證和減少安全事故的發(fā)生。

3.3 查詢礦燈運行狀態(tài)

在應用智能化充電管理系統(tǒng)的過程中，還能及時的對礦燈的運行狀態(tài)進行查詢，實現了隨時查詢充電架上礦燈的取走情況以及滿電情況，能夠自動對電量不足的礦燈進行充電處理，為況下的工作提供了重要的支持。

3.4 數據統(tǒng)計功能

智能化充電管理系統(tǒng)的一大重要功能就是數據統(tǒng)計，能夠有效的計算和統(tǒng)計出充電架上具體有多少礦燈被取走，從而能夠判斷出下井的工作人數；此外，還能對礦燈的使用頻率，比如說每個月或者每年一共使用了多少次進行統(tǒng)計，從而能夠判斷礦燈的使用壽命，以便及時的進行更換。

3.5 輔助考勤及管理功能

通過應用智能化充電管理系統(tǒng)，可以對礦燈的數量進行統(tǒng)計，從而能夠對礦工的工作時間以及出勤情況進行合理的統(tǒng)計，從而能夠對現有的礦工數量進行計算，還能工作人員進行有效的管理。

3.6 故障報警功能

故障報警功能，主要就是能夠對充電架上出現充電故障或者出現其他故障情況的礦燈進行及時的報警，并將報警顯示在顯示器上，對于下井超過12小時的情況也能進行報警，同時將信息準確的傳輸到管理機器上，還能精準的顯示具體礦工人員的相關信息。

3.7 打印數據功能

數據打印功能，主要就是可以隨時的對礦燈、充電架的編號等信息進行加減，還能準確的對每次的修改進行備份和記錄。

3.8 管理各級用戶權限

用戶主要分為一般用戶和責任用戶，而應用智能礦燈充電管理系統(tǒng)，可以有效的對兩大級別用戶的權限進行管理。一般用戶的權限只能查看普通的數據信息，如有需要也可以申請高級權限；而責任用戶才能有權利對相關數據進行更改，從而可以有效的減少隨意更改數據情況的發(fā)生。

4 結束語

在煤礦行業(yè)的發(fā)展過程中，礦燈是必不可少的重要工具之一，是保證井下作業(yè)安全的重要設備，但是傳統(tǒng)的礦燈已經無法滿足新時期下煤礦行業(yè)的發(fā)展需求，所以為了順應時代的發(fā)展趨勢以及更好的滿足井下的作業(yè)需求，實現礦燈的智能化、自動化管理是重要趨勢，這就說明積極加強智能化充電管理系統(tǒng)的應用是十分有必要的，不僅可以保證工作人員的財產以及生命安全，還能實現煤礦的安全生產，這對推動我國煤礦行業(yè)的現代化發(fā)展也有重要意義。