摘要：介绍了煤矿井下防止违章爬乘运输输送带的监控报警仪的设计技术和检测判断方法。合理有效的输送带断电措施能更好地预防违章爬乘人员掉入煤仓或转载仓等事故的发生。

    关键词：运输输送带；监控；报警仪；人体感应传感器

    中图分类号：TD528      文献标志码：A    文章编号：1003-0794(2007)03-0125-02

Abstract: The designing techniques and the detecting-judging method of conveying strap abusing guarding against monitoring alarm in mine are advanced. Sound and effective strap electricity-cutting off measurement do better in guarding against some accidents such as strap-abusing-people falling into coal storehouse or transshipment storehouse and so on.

Keywords: conveying strap; monitor; alarm; human body sensor

随着煤矿的不断开采，工作面距上下井口的距离越来越远，工人的上下班走的距离也越来越长，为了节省走路时间或减少体力消耗，有可能冒险或侥幸违章坐一些规程不允许坐的运输工具，如运煤输送带。尽管部分矿井允许或专门设有可载人的运输输送带以缩短工人的走路时间，但都没有专门的安全保护措施，大多数煤矿均严禁各种人员乘坐运煤输送带。由于输送带高速运行(一般大于2m/s)，上下人本来就很危险、容易摔伤，更危险的是坐上输送带后，人容易困乏，稍不留神，就容易打盹或进入昏睡状态，不能在安全地带安全的下来，而被输送到机头，掉入煤仓或带式输送机转载仓，造成人身安全事故。所以，研究如何防止此类事故的发生，具有重要意义。

    如图1所示，仪器设备主要由主控制器、本安电源、4只接线盒、4台声光报警器、4只人体感应传感器组成。每个测点由接线盒连接1只人体感应传感器和 l台声光报警器，4个测点通过l根电缆串接，并分布在同一条运煤输送带的不同位置，控制器提供一组或多组无源接点作为报警或输送带断电信号。

    仪器工作由主控制器控制，用l台本安电源供电，本安电源由井下127 V提供。所用母线电缆为l根六芯信号电缆，其中两芯为电源线，四芯分别为4个测点的信号线。每个测点由1只人体感应传感器、1只四通接线盒、1台声光报警器组成，当人体传感器感应到“有人”时，信号线输出一个高电平给接线盒中的继电器，继电器常开触点闭合并传输给系统控制器，控制器监测到信号后记忆并控制面板上相应的指示灯亮。当人体感应传感器没有检测到“有人”时，信号线输出低电平。该传感器通过抗干扰技术处理后，屏蔽了其他红外线的反应，只对人体发出的特殊红外线起作用，即通过对动态人体发出红外线的变化转换为内部接收单元的温度变化，所以抗光线或光源的干扰能力强，而且，它的传感部分是接收感应式的，当任何非人物体通过时均不起反应，从而保证传感器对人体检测的高可靠性，保证整个系统工作长期稳定、可靠。

    报警仪中的3#、4#测点只起到报警、提示的作用，不参与对输送带的断电控制。工作中当传感器监测到输送带上“有人”时，声光报警器立刻发出声、光报警信号，以警示乘坐人，报警时间可预先设置，如10s或20s，时间到，报警信号自动消除。l#、2#测点才是系统控制的信号源。当2#测点测到输送带上“有人”时，控制器开始计时，根据输送带的运行速度和1#、2#测点的间距，在一定的时间内如果l#测点也测到“有人”，则控制器判断输送带上确实有人，立刻报警并输出断电信号给带式输送机控制器，迅速断电，避免发生人身伤亡事故；当2#测点测到输送带“有人”信号，控制器通过一定的延时时间后没有测到1#测点的“有人”信号，则认为输送带上的人可能下去了，或是一个干扰信号，不会输出断电信号。当控制器只测到1#测点“有人”时，也认为是干扰信号，并不输出输送带断电信号。

一旦主控制器发出断电信号后，报警仪就进入“死机”状态，并保持断电前的报警指示信号，以便安全检查。只有给报警仪断电、再送电，才能恢复仪器的正常工作。

    控制器内部电路原理如图2所示。由一只微处理器作中心控制单元，监测各测点的动态数据变化，实时输出声光报警信号，并根据不同测点位置定时、记忆，给出准确判断。

红外传感器中有2个关键性的元件：一个是 PIR传感器，它能将波长为8～12μm的红外信号变化转变为电信号(而人体发出的红外线波长主要分布在此区间)，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，因此在红外探测器的感应区内，当无人体移动时，PIR感应到的只是背景温度，当人体进入感应区，通过传感器表面透镜透射，PIR感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测原理就是感应移动物体与背景物体的温度的变化。另外一个器件就是透镜，透镜有2种形式，即折射式和反射式。透镜的作用有2个：第1是聚焦作用，即将热释的红外信号折射(反射)在PIR上；第2个作用是将感应区内分为若干个明区和暗区，使进入感应区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化的电信号。

    报警仪设计了4个测点，其中3#、4#测点仅起到报警提示作用，报警延时一段时间后自动消除。3#测点安装的距离应在距离机头100m以外的地方(可根据输送带长短灵活确定)，4#测点可安装的更远。l#测点应安装在距离机头20～30m的位置，2#测点应距离1#测点3～5m的范围，且在1#测点的前方。

    设计的科学依据是：

    (1)安装报警仪的目的是确保或避免因人乘坐输送带发生人身伤亡安全事故，如能通过本仪器的监测和报警提示，让违规乘坐人员及早、安全地下来，即达到了煤矿管理的要求，所以设计了3#、4#2个测点予以警示。

    (2)设计l#、2#2个测点，并相距很近，目的是提高系统监控的可靠性，一个测点的判断力远不如2个测点同时判断的可靠性高。2个测点相距很近的原因是因为在2个测点之间不会发生有人爬输送带的可能，即2#测点没测到“有人”、而l#测点测到“有人”信号(报警仪认为是干扰)；另外，即使有人乘坐被2#测点测到，因输送带具有一定的稳定运行速度，距离又很近，想从此间下输送带也会被1#测点测到，而不会出现2#测点测到“有人”、1#测点没有测到的情况(报警仪认为是干扰)，设计2#测点测到“有人”信号后的报警延时时间稍微大于输送带在此距离内运行所需要的时间，如果在2#报警延时时间内(即乘坐人已坐着输送带运行到了1#点位置)l#测点也测到“有人”信号，则控制器必然认为输送带上有人而立刻发出断电信号。

    (3)把2#、l#测点安装的靠近机头20～30m的距离内的原因是在此地方一般不可能再有人爬输送带了。爬输送带的目的是为了少走路、节省时间、减少体力消耗，只有已乘坐输送带的人打盹或昏睡忘记了下输送带，才有可能通过2#、l#测点，能在即将发生危险的时刻断电停输送带，更能提高报警仪的合理性、有效性和实用性，减少不必要的停输送带事故。

(4)接线盒、母线、声光报警器均安装在输送带的里侧，即不能走人的一侧，人体感应传感器固定在输送带走人一侧的固定拖输送带架上，感应头朝向输送带，高度只要高出输送带即可。当行人从其背后走过时，传感器不受任何影响。

参考文献：[1]何立民．单片机应用系统设计[M]．北京：航空航天大学出版社．1995