山东东山新驿煤矿有限公司 山东济宁 272100
摘要：随着煤炭行业的快速发展，现在煤矿企业的科技化、信息化水平逐步提高，煤矿的科技创新工作成为了推动企业持续发展的必备因素。在2015年的人大会议上，李克强总理在政府的工作报告中首次提出了“互联网+”的概念。“互联网+”是创新2.0下的互联网发展的新业态，是知识社会创新2.0推动下的互联网形态演进及其催生的经济社会发展新形态。
为充分发挥“互联网+”推动企业发展的优势，对我们煤炭行业来讲，隶属于高危行业，要想加快企业发展，既要懂得抓住国家倡导“互联网+”的发展格局，也要结合企业现状，大力推进加强科技创新方面工作的有效推进，让互联网与煤炭产业深度融合，创造新的发展形态。将互联网的创新成果深度融合于煤炭企业中来，全面提升煤炭企业的创新力和生产力，从而形成更广泛的以互联网为基础设施的经济发展新常态。
一、借助“互联网+”推动煤矿企业科技创新成果
在“互联网+”新形势的推动下，根据煤矿企业生产过程中的现状，研究设计了煤矿“三超”车辆报警装置。此装置的应用，大大提高了煤矿提升运输环节的安全性，同时有效的提高了生产工作效率，为煤矿企业的安全生产提供了有力保障。具体研究过程如下：
1、研究背景
随着煤矿行业的不断发展，科学的不断进步，煤矿井下采用的大型设备及重型设备不断增加，直接给提升系统带来了很大的压力，加上提升运输过程中出现的一些繁琐步骤，不但要符合规程要求，还要满足现场实际情况。而再现有的煤矿井下提升运输过程中，对大型设备及物料的入井和升井进入车场前，并没有专用的测量、报警、闭锁装置的存在，多为工作人员通过目测或用卷尺来司机测量尺寸来确定能否能具备提升条件。在由于人为原因的失误，将会导致一定的安全隐患和劳动力的重复工作。
提升运输环节的自动化、智能化在矿山生产中的应用愈来愈迫切，从总体情况看，近几年先进设备已在提升运输系统中得到了广泛的应用，但在细节处和关键薄弱节点上其采集和检测环节上还存在一定的欠缺。
尤其高产能与高生产效率需要大型、重型生产设备的投入，而运输环节就成为了面临的第一道难题，“四超”（超宽、超长、超高、超重）物料成为影响副井提升中的一道难题。而目前在现有检测环节中又没有较好的应用案例。
2、设计原理
煤矿“四超”车辆测量报警装置，可自动快速检测车辆长、宽、高和重量，评估得出系统运行的安全系数，发出报警并闭锁操作，为工作人员提供真实有效的判定依据，提高提升运输系统运行的安全保障。
煤矿“四超”车辆测量报警装置，包括：
测试车辆长度的长度传感器；
测量车辆宽度的宽度传感器；
测量车辆高度的高度传感器；
测量测量重量的重量传感器；
车辆参数超标时发出报警信号的报警器；
阻挡车辆行进、带有启闭电磁阀的阻车器；
操车PLC和监控后台；
长度传感器、宽度传感器、高度传感器、重量传感器、操车PLC分别与监控后台电连接；报警器、阻车器的电磁阀分别与操车PLC电连接；长度传感器、宽度传感器、高度传感器、重量传感器分别将检测数据传至监控后台，监控后台对所接收检测数据与预设数据阈值进行比较，当所检测车辆长度、宽度、高度或重量超标时，监控后台通过操车PLC控制报警器报警和控制阻车器关闭。
该装置还包括LED显示屏，所述LED显示屏与监控后台电连接，用于显示车辆的长度、宽度、高度和重量数据；拍摄车辆图像的摄像器以及触发摄像器工作的光电开关；摄像器、光电开关分别与监控后台电连接。通过照明器、操车PLC通过通信转换器、LED显示屏、光电开关、摄像器、照明器、通信转换器及各传感器实现智能控制。
煤矿“四超”车辆测量报警装置，动态测物料长、宽、高、重量参数，参数超出系统设定值时触发报警回路和闭锁回路，发出报警并闭锁阻车器，提醒工作人员注意，使阻车器无法打开，避免人员误操作。
图中，1-监控后台，2-长度传感器，3-宽度传感器，4-高度传感器，5-重量传感器，6-通信转换器，7-光电开关，8-摄像器，9-照明器，10-LED显示屏，11-操车PLC，12-报警器，13-启闭电磁阀，14-龙门架，15-巷道。
如图1所示，煤矿“四超”车辆测量报警装置，包括：测试车辆长度的长度传感器2；测量车辆宽度的宽度传感器3；测量车辆高度的高度传感器4；测量测量重量的重量传感器5；车辆参数超标时发出报警信号的报警器12；阻挡车辆行进、带有启闭电磁阀13的阻车器；以及操车PLC11和监控后台1。其中，长度传感器2为一对激光传感器，宽度传感器3为一对激光传感器，高度传感器4为一个激光传感器。报警器12可以选用声光报警器12。
长度传感器2、宽度传感器3、高度传感器4、重量传感器5、操车PLC11分别与监控后台1电连接。报警器12、阻车器的电磁阀分别与操车PLC11电连接；长度传感器2、宽度传感器3、高度传感器4、重量传感器5分别将检测数据传至监控后台1，监控后台1对所接收检测数据与预设数据阈值进行比较，当所检测车辆长度、宽度、高度或重量超标时，监控后台1通过操车PLC11控制报警器12报警和控制阻车器关闭。其中，操车PLC11通过通信转换器6与监控后台1电连接。具体地，本实施例中，长度传感器2、宽度传感器3、高度传感器4、重量传感器5、通信转换器6均通过CAN总线于监控后台1电连接，以满足工业需求。监控后台1可使用工业计算机。
本装置还包括LED显示屏10， LED显示屏10与监控后台1电连接，用于显示车辆的长度、宽度、高度和重量数据。本具体实施例中，传感器测量料车的实际状态（长、宽、高、重），通过CAN总线与工业计算机通信，将测得的数据通过软件显示在LED显示器上，当料车在设定的允许值内时仅显示，当测得的任意一个数据（长、宽、高、重）超出了设定的最大允许值时，通过操车PLC11触发报警回路，发出声光报警，提醒工作人员注意，并将超出值显示在LED显示器上。同时操车PLC11闭锁前阻车器，使阻车器无法打开，避免人员误操作。当操车在检修状态时解除声光报警和闭锁，已保证在维修工进行检修工作时不受此限制。
该装置还包括拍摄车辆图像的摄像器8以及触发摄像器8工作的光电开关7；摄像器8、光电开关7分别与监控后台1电连接。摄像器8可采用高速工业相机，还配置照明器9，用于给拍摄图像照明，使图像更清晰。当车辆通过时，光电开关7触发摄像器8工作，同时可触发照明器9，对车辆连续拍照，并将车辆图像信息数据传送给监控后台1，监控后台1可将车辆图像的信息无缝拼接出带尺寸标注的整车图像。
长度传感器2为一对激光传感器，宽度传感器3为一对激光传感器，高度传感器4为一个激光传感器。
如图2所示，在实际应用中，传感器设置在车辆行驶道路上的龙门架14上。如车辆在巷道15内行驶是，巷道15内设置有龙门架14。宽度传感器3的一对激光传感器分别设置在龙门架14的两个竖梁上；龙门架14的横梁上设置有与横梁垂直的支撑杆；长度传感器2的一对激光传感器分别设置在支撑杆的两端。高度传感器4的一个激光传感器设置在龙门架14的横梁上。另外，重量传感器5设置在巷道15的地面上。
本装置测量过程为实时，被测车辆不需要停车，以正常车速通过测量区域后即有测量结果，测量效率高；测量误差<1%，高于目前手工测量标准1%；适应环境广，可安装在井下或井上，安装过程简单。
3、创新点
研究设计的煤矿“四超”车辆测量报警装置原理简单，通过红外传感器检测物件的长、宽、高、重，精度高且性能稳定，目前此装置在国内领域尚未应用，在红外传感器的应用上突破创新，实现了既定的设计目标，达到了很好的使用效果。
4、应用效果
通过在现场的实际应用，有效避免了“四超”物件进入车场，进而解决了人员在处理问题时存在了危险因素，提高了人员的安全保障。对“四超”车辆实现了声光报警及自动闭锁的自动排查功能，降低了人员的劳动强度，产生了良好的安全效益和社会经济效益。
5、推广应用
该报警装置设计原理、结构简单，实用性强，可广泛应用于对外部尺寸要求较高的场合，且可扩展性强，能够实现复杂的检测功能，可向同行业及类似场所广泛推广应用。
论文作者:孔凡勇,类维龙
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/8/28
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