智能礦燈充電管理系統(tǒng)的分析與應(yīng)用

白賢順，劉勇

（山東服裝職業(yè)學(xué)院，山東泰安，271000）

1 我國煤礦礦燈的現(xiàn)狀

從目前國內(nèi)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(dǎo)致大量大力物力被浪費，同時也為煤礦的生產(chǎn)工作埋下了很大的安全隱患。

1.1 礦燈充電的現(xiàn)狀

當(dāng)前，國內(nèi)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(jīng)有了一個多世紀(jì)之久，在技術(shù)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(fù)雜，一旦內(nèi)部的零件出現(xiàn)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(jīng)無法進(jìn)行更新和升級，更換礦燈類型已經(jīng)勢在必行。

1.2 礦燈監(jiān)測管理的現(xiàn)狀

礦燈的監(jiān)測和管理也是十分關(guān)鍵的內(nèi)容，但是從煤礦企業(yè)的實際工作情況來看，也不難發(fā)現(xiàn)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(xué)完善的監(jiān)測管理系統(tǒng)，導(dǎo)致無法及時的將礦燈的電量等數(shù)據(jù)及時的傳遞給礦工人員。多數(shù)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(jìn)行人工的度數(shù)記錄，無法進(jìn)行自動的上傳，而且充電的過程也需要有工作人員進(jìn)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(xiàn)礦燈充電中產(chǎn)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(jìn)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(nèi)并未達(dá)到充放電循環(huán)次數(shù)，若是強制性更換就會導(dǎo)致資源無辜被浪費。

2 智能礦燈充電管理系統(tǒng)的相關(guān)介紹

根據(jù)上述煤礦礦燈的現(xiàn)狀，接下來對智能礦燈充電管理系統(tǒng)進(jìn)行介紹，該系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)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(wù)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(jié)合礦井的實際情況，在此基礎(chǔ)上才能進(jìn)行系統(tǒng)的有效研發(fā)。這就需要對現(xiàn)場的實際情況進(jìn)行調(diào)研，而調(diào)研的主要內(nèi)容包含獲取長點架數(shù)據(jù)、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(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，來進(jìn)行管理體系軟件和硬件的設(shè)計以及開發(fā)工作，并進(jìn)行試驗，最后進(jìn)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(jìn)的紅外線傳感器技術(shù)。傳感器的位置可設(shè)置在充電架充電燈位處，可以通過紅外線的感應(yīng)，能夠檢測到是否存在礦燈。而且通過紅外線傳感技術(shù)，還可以實現(xiàn)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(shù)模采樣技術(shù)，這種技術(shù)應(yīng)用，可以及時地獲取到礦燈充電中的電流、電壓等數(shù)據(jù)，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(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以準(zhǔn)確地將收集的相關(guān)數(shù)據(jù)及時的傳送到總機控制器；這一系統(tǒng)中也應(yīng)用了故障報警器，能夠及時的針對故障情況進(jìn)行報警。

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

信號線的施工內(nèi)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(shè)置在天花板上，設(shè)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(wù)器。軟件設(shè)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(chǔ)上，并適應(yīng)單片機控制，保證軟件的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。智能充電管理系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)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(xiàn)錯誤操作，還能及時急性提示，可以避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，也能針對黑客攻擊及時進(jìn)行預(yù)警。軟件在上電后，需要將接口、定時器的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化處理，并利用紅外線感應(yīng)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(shù)就會清零，若不是新的，則充電次數(shù)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(jìn)行充電。軟件能夠根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，來準(zhǔn)確的判斷礦燈的狀況，一旦出現(xiàn)異常，或者礦燈沒有完成充電被取走的情況，也能及時進(jìn)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(xiàn)代科技技術(shù)的應(yīng)用，來實現(xiàn)計算機的自動管理，能夠有效的對充電、考勤等進(jìn)行查詢和記錄。總體來說，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(shù)據(jù)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(jìn)數(shù)據(jù)采集安全性的提升，能夠還能借助局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁鱾€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(yīng)用，能夠適應(yīng)這種惡劣的條件，最重要的是可以準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，而且同時還兼具防爆性、耐酸性等特點，適應(yīng)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(xiàn)在礦燈多使用鋰電池，在進(jìn)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(jìn)行自動化的控制，將其轉(zhuǎn)化為涓充，而且LED燈也會準(zhǔn)確顯示已經(jīng)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(xiàn)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(yīng)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(jìn)行監(jiān)測，比如說能夠準(zhǔn)確的判斷工作人員的所在位置、個人的工作信息等內(nèi)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(yīng)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(jìn)行查詢，實現(xiàn)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(jìn)行充電處理，為況下的工作提供了重要的支持。

3.4 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)；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(jìn)行統(tǒng)計，從而能夠判斷礦燈的使用壽命，以便及時的進(jìn)行更換。

3.5 輔助考勤及管理功能

通過應(yīng)用智能化充電管理系統(tǒng)，可以對礦燈的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計，從而能夠?qū)ΦV工的工作時間以及出勤情況進(jìn)行合理的統(tǒng)計，從而能夠?qū)ΜF(xiàn)有的礦工數(shù)量進(jìn)行計算，還能工作人員進(jìn)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?qū)Τ潆娂苌铣霈F(xiàn)充電故障或者出現(xiàn)其他故障情況的礦燈進(jìn)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(jìn)行報警，同時將信息準(zhǔn)確的傳輸?shù)焦芾頇C器上，還能精準(zhǔn)的顯示具體礦工人員的相關(guān)信息。

3.7 打印數(shù)據(jù)功能

數(shù)據(jù)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(jìn)行加減，還能準(zhǔn)確的對每次的修改進(jìn)行備份和記錄。

3.8 管理各級用戶權(quán)限

用戶主要分為一般用戶和責(zé)任用戶，而應(yīng)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(quán)限進(jìn)行管理。一般用戶的權(quán)限只能查看普通的數(shù)據(jù)信息，如有需要也可以申請高級權(quán)限；而責(zé)任用戶才能有權(quán)利對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行更改，從而可以有效的減少隨意更改數(shù)據(jù)情況的發(fā)生。

4 結(jié)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(shè)備，但是傳統(tǒng)的礦燈已經(jīng)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(yīng)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(xiàn)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(yīng)用是十分有必要的，不僅可以保證工作人員的財產(chǎn)以及生命安全，還能實現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)，這對推動我國煤礦行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展也有重要意義。