絞車磁卡授權(quán)裝置應(yīng)用創(chuàng)新

王斌俊，王曉東，畢鐘杰，張曉慶

(汾西礦業(yè)集團 高陽煤礦機電創(chuàng)新工作室，山西 孝義032306)

1 創(chuàng)新背景及意義

在煤礦生產(chǎn)中，絞車因其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、起重大、移置方便而廣泛使用，絞車在煤礦生產(chǎn)中是一種非常普遍輔助運輸設(shè)備。歷年煤礦事故統(tǒng)計，由運輸造成的事故僅次于瓦斯、頂板事故之后，位列第三，其中絞車的安全運行對工人的生命安全、礦井有序的生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。但煤礦由于絞車數(shù)量較多、安全管理不到位，由絞車引起的事故頻發(fā)，其中無證開絞車又是這類事故的一個重要原因。目前我礦絞車運輸信號、開啟操作沒有嚴(yán)格的電氣控制系統(tǒng)，沒有防護閉鎖設(shè)施，可以說任何人都可以隨意操作。例如，不是絞車司機也可以開絞車，不是信號工可以發(fā)信號，由此給絞車安全運輸造成不可控的風(fēng)險因素，給絞車運輸管理造成困難，經(jīng)常發(fā)生絞車運輸事故。

為確保絞車的規(guī)范使用和安全運輸，有效保證持證上崗，控制運輸事故發(fā)生，研究開發(fā)絞車操作人員識別裝置，是完善絞車運輸安全和管理的有效手段。結(jié)合我礦實際情況，機電區(qū)創(chuàng)新工作室自行研制了絞車磁卡授權(quán)裝置。

2 功能及原理

磁卡授權(quán)裝置主要由電源板、控制電路板、磁卡傳感器、液晶屏等組成。本裝置使用的磁卡為非接觸式IC 卡。該裝置主要功能有:

1)磁卡識別:當(dāng)絞車司機把磁卡放入插槽中后，單片機通過磁卡傳感器讀取磁卡內(nèi)數(shù)據(jù)信息，通過和設(shè)定信息進行比較，來確定該磁卡是否有效。若該卡有效將在顯示屏上顯示持卡人單位、姓名。

2)繼電器輸出:控制電路板上有兩路繼電器常開觸點輸出，當(dāng)插入授權(quán)的磁卡后，繼電器吸合常開觸點閉合。由于自主開發(fā)，可根據(jù)實際情況來調(diào)整單片機程序，從而改變兩路繼電器輸出方式。

3)管理:與本裝置配套有自主開發(fā)的上位機管理軟件，可以方便有效的管理磁卡，增加或取消某磁卡的授權(quán)狀態(tài)。

4)顯示功能:該裝置裝有液晶顯示屏，可實時顯示絞車授權(quán)狀態(tài)和時間。當(dāng)放入授權(quán)的磁卡后，單片機通過讀取磁卡內(nèi)數(shù)據(jù)，顯示磁卡人的姓名與單位。

5)記錄功能:該裝置具有操作記錄功能，可記錄操作人、操作時間、操作項等。同時本裝置控制電路板上有SD 卡插槽，可插入SD 卡導(dǎo)出操作記錄，便于出井查閱和保存。

本裝置供電電源為AC36 V 或AC127 V，通過更換電源板上的電源模塊可分別接入以上兩種電壓。電源通過電源板輸出DC12 V 供各電路模塊使用。電源板功能如圖1 所示。

圖1 電源板功能圖

本裝置使用非接觸式IC 卡。IC 卡由于其信息安全、便于攜帶、比較完善的標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點，應(yīng)用及其廣泛。其中，非接觸IC 卡由于與讀卡設(shè)備無直接接觸，使用更加方便、耐用，尤其煤礦使用非接觸IC 卡還可以使讀寫設(shè)備更好的防爆、防潮。同時，非接觸IC 卡在外形上選用鑰匙扣形，工人攜帶比較方便。控制板功能如圖2 所示。

圖2 控制板功能圖

控制板主要有4 部分電路組成，分別為單片機及外圍電路模塊、繼電器電路模塊、SD 卡模塊、時鐘模塊。單片機及外圍電路模塊主要是通過程序來控制整個裝置有序地進行工作。當(dāng)IC 卡感應(yīng)器檢測到IC 卡信息后，將信息轉(zhuǎn)發(fā)給單片機模塊，單片機再進行信息比較、識別。當(dāng)檢測為授權(quán)IC 卡后，單片機將IC 卡內(nèi)信息顯示到液晶屏上和記錄到SD 卡內(nèi)，同時將發(fā)出控制信號，將繼電器進行吸合，接通絞車的控制回路，此時工作人員可以進行正常使用絞車。當(dāng)工作人員拿出IC 卡后，單片機發(fā)出控制信號，將繼電器釋放，絞車控制回路斷開，絞車不能啟動。

圖3 面板安裝圖

3 實施效果及應(yīng)用前景

絞車磁卡授權(quán)裝置通過理論設(shè)計、實際制作，反復(fù)論證于2014 年8 月20 日在我礦新一采東部安裝使用。投入使用后，經(jīng)多次試驗、調(diào)試，已達到安全、有效、可靠的運行，有效地避免了無證開絞車行為，杜絕了違章操作絞車。自主創(chuàng)新設(shè)計的絞車磁卡授權(quán)裝置不僅為我礦節(jié)約了購置設(shè)備費用，而且由于是自主研發(fā)設(shè)計也節(jié)省了后續(xù)的維護成本。此項目還適用于其他機電設(shè)備授權(quán)開啟控制。