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“互聯網+”推動煤礦企業科技創新成果

在“互聯網+”新形勢的推動下，根據煤礦企業生產過程中的現狀，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節的安全性，同時有效的提高了生產工作效率，為煤礦企業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。提升運輸環節的自動化、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中得到了廣泛的應用，但在細節處和關鍵薄弱節點上其采集和檢測環節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，而運輸環節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。而目前在現有檢測環節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，評估得出系統運行的安全系數，發出報警并閉鎖操作，為工作人員提供真實有效的判定依據，提高提升運輸系統運行的安全保障。

該裝置由監控后臺、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據傳至監控后臺，監控后臺對所接收檢測數據與預設數據閾值進行比較，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總線于監控后臺電連接，以滿足工業需求。監控后臺可使用工業計算機。

本裝置還包括LED顯示屏，LED顯示屏與監控后臺電連接，用于顯示車輛的長度、寬度、高度和重量數據,傳感器測量料車的實際狀態（長、寬、高、重），通過CAN總線與工業計算機通信，將測得的數據通過軟件顯示在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據（長、寬、高、重）超出了設定的最大允許值時，通過操車PLC觸發報警回路，發出聲光報警，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攝像器工作的光電開關；攝像器、光電開關分別與監控后臺電連接。攝像器可采用高速工業相機，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，光電開關觸發攝像器工作，同時可觸發照明器，對車輛連續拍照，并將車輛圖像信息數據傳送給監控后臺，監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%；適應環境廣，可安裝在井下或井上，安裝過程簡單。

3.創新點。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新，實現了既定的設計目標，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，能夠實現復雜的檢測功能，可向同行業及類似場所廣泛推廣應用。

二、科技創新在煤礦企業中的重要性

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

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

3.塑造高素質企業管理隊伍。在煤礦企業工作中滲透“科技創新”理念，可以塑造高素質的企業團隊，激發企業員工的創新意識，強化員工的實踐技能，培養員工的突破性思想，為企業的發展建立一支高素質管理隊伍。