[发明专利]煤矿采掘工作区域人机闭锁保护系统

说明书

技术领域：

本发明涉及煤矿用安全保护系统，尤其涉及煤矿采掘工作区域人机闭锁保护系统。

背景技术：

近年来，随着煤矿大型机械设备的不断投入，煤矿生产的机械化程度越来越高，煤矿机械设备伤人事故也不断发生。究其原因，主要有如下几个方面：①安全设施不齐全，预防性探测、检查系统不完善；②设备的安全设计有缺陷；③职工自主保安意识不强，工作人员安全观念淡薄，如新工人、经验不足人员和精力不集中人员等；④生产现场安全隐患排查不彻底；⑤安全管理不到位；⑥违章指挥、违章作业、违规操作；⑦劳动组织不合理；⑧安全教育培训力度不够等等。除此之外，井下恶劣的工作环境、高度紧张的工作和人员的疏忽，也是造成机械设备伤人事故的重要原因。通过对国内外煤矿机械设备伤人事故的调查分析可知，随着煤矿机械化程度的不断提高，其发生的次数呈逐年上升之势。采煤工作面的转载机工作区域和综掘工作面的掘进迎头，由于重型设备的运转，很容易对误入相应区域的人员造成伤害，国内外有的矿井也的确发生过这种伤亡事故。因此，上述两区域为“危险区域”，在设备运转期间，应严格禁止人员进入，以防止机械伤害事故的发生。为防止工作人员误入采煤工作面转载机运行区域，以往采取的措施是设置拉线式急停开关，紧急情况下拉开关断电；掘进迎头则采用在掘进机两侧设置防护栅栏门和在炮头上加设防护罩的措施，防止掘进机运行期间有人误入并对人造成伤害。这些措施不但安全防护效果不够，而且给采、掘工作面的生产带来诸多不便。

发明内容：

本发明的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种煤矿采掘工作区域人机闭锁保护系统，也是为了避免采煤工作面转载机和掘进迎头的掘进机给工作人员造成伤害，保证采掘工作面安全、正常生产，应该采用更为科学有效的方法手段，创造本质安全的采掘工作面生产条件。

本发明所述的煤矿采掘工作区域人机闭锁保护系统，以热释电传感器的探测原理为基础，通过合理安装、设置红外线传感器及全套装置，可自动监测采煤面转载机和掘进面掘进机运转危险区域，若有人员进入，则发出声音报警信号，同时输出闭锁控制信号，立即切断电源，停止转载机或掘进机的运转，或者禁止它们启动。这样就能更好地保证采掘工作区域工作人员的安全，有效防止采煤工作面转载机运转区域和综掘面掘进机运转区域的人身伤害事故的发生。

红外探测可分为被动红外探测和主动红外探测。主动红外探测是指用于探测的红外信号是由探测器件发出的探测方式。由于探测器本身发出红外探测信号，因此容易受外界信号的干扰，如大气状况、温度、湿度、周围的建筑物、探测距离和电子干扰信号等，对探测的灵敏度和准确性造成影响。主动红外探测在比较早的工业测控系统和军事设备上应用广泛，但因存在易受干扰的缺点，应用领域逐渐减少。

被动红外探测是指利用被探测物体本身发出的红外信号实现探测目标的方式。被动红外探测技术已经得到广泛应用，尤其是在民用、办公、保密、军事和文物的保护等场所应用更为突出，而且技术已基本成熟。被动红外探测有其独特的优势，本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好，价格低廉。

在自然界，任何高于绝对温度(-273℃)的物体都将产生红外光谱。不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的，被动红外探测正是利用这一原理实现的。

热释电传感器是一种新型被动红外探测元件，由其制成的红外探头可用于红外自动门窗控制系统和楼宇红外探测报警系统，比较典型的有DSx系列(DS794E，DS938Z，DS940T等)，这些系统都是由红外探头、专用的红外信号处理芯片(如：CS9803 BIS0001)、声光报警电路和电机驱动电路等组成。系统的电路比较简单，仅能实现简单的报警控制功能，对于要求进行人员定位的场合，此类系统是不能实现的。

热释电传感器内有2个关键性的元件，一个是热释电红外感应单元，它能将波长为8～12之间的红外信号变化转变为电信号，并能抑制自然界中的白光信号。因此，在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应单元感应到的只是背景温度；当人体进人警戒区，热释电红外感应单元感应到的是人体温度与背景温度的差异信号。

另外一个就是菲涅尔透镜，由若干个菲涅尔透镜环组成。菲涅尔透镜的作用有：(1)聚焦作用，即将热释的红外信号折射在热释电传感器上；(2)通过区域性遮断技术将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在热释电传感器上产生变化的电红外信号，这样，热释电传感器就能产生变化的电信号。