[发明专利]煤矿井下掘进机近距离安全检测系统及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿近距离安全检测系统及检测方法，尤其涉及一种煤矿井下掘进机近距离安全检测系统及检测方法。

背景技术

近年来，随着我国煤炭行业的快速发展，煤矿生产装备性能有了大幅度的提高。在井下，大型掘进机的使用在有效提高煤矿巷道的掘进效率的同时，由于受掘进工作面作业空间狭小、能见度低等条件的限制，在掘进机周围也存在着一定的安全隐患，常见的安全隐患如下：当掘进机运行时会发生掘进机挤人、刮板链断链伤人事故，无意靠近掘进机的工作人员被过高的油温烫伤或者砸伤事故等等。上述掘进机伤人事故发生的主要原因是工作人员误入危险区域或者是掘进机开动过程中使得附近人员被动进入危险区域，这不仅影响了正常的生产作业安全，更对现场工作人员的生命安全造成了巨大威胁。因此为了降低和避免此类安全事故的发生，需要采取有效的方法将工作人员隔离在危险区域以外。目前煤矿常采用警示牌、隔离栅栏等措施将工作人员隔离，但其效果并不明显。由于掘进机工作时的移动性，所以需要根据掘进机的进度定期的拆除和安装这些警示牌和栅栏，这也会造成一定的时间和经济的损失。

发明内容

本发明的目的是要提供一种煤矿井下掘进机近距离安全检测系统及检测方法，解决井下掘进机周围人员安全防护的问题。

技术方案：为实现以上目的，本发明的煤矿井下掘进机近距离安全检测系统由安装在掘进机上的一个信标控制装置和多个分别由工作人员携带的移动采集装置组成；

所述的信标控制装置包括低频磁场发生单元、控制处理单元和校正单元；低频磁场发生单元安装在掘进机的四个端部，控制处理单元和校正单元安装在掘进机上；

所述的低频磁场发生单元由振荡器、有源滤波器、功放电路和发射天线组成；振荡器、有源滤波器、功放电路和发射天线顺序连接，其中振荡器的输入端与控制处理单元的输出端连接；

所述的控制处理单元由STM32微控制器、射频数据通讯电路、有线数据通讯电路、报警电路、供电电路、人机接口电路和接口电路组成；射频数据通讯电路、有线数据通讯电路和人机接口电路与STM32微控制器双向通讯连接，在STM32微控制器的输出端与报警电路和接口电路连接，接口电路与低频磁场发生单元的振荡器连接；有线数据通讯电路与校正单元的输入端连接；

所述的校正单元由低频磁场检测电路、STM32微控制器、有线数据通讯电路组成；低频磁场检测电路的输出端与STM32微控制器的输入端连接，STM32微控制器与有线数据通讯电路双向通讯连接，有线数据通讯电路与控制处理单元的有线数据通讯电路双向通讯连接；

所述的移动采集装置由低频磁场检测单元、检测控制单元组成；所述的低频磁场检测单元包括：天线、前级选频电路、信号选频放大电路和真有效值检测电路，天线、前级选频电路、信号选频放大电路和真有效值检测电路顺序连接；所述的检测控制单元包括：STM32微控制器、供电电路、射频数据通讯电路、报警电路和人机接口电路；供电电路为整机提供电源，射频数据通讯电路和人机接口电路与STM32微控制器双向通讯连接，STM32微控制器的输出端与报警电路连接，STM32微控制器的A/D输入端与低频磁场检测单元的真有效值检测电路的输出端连接。

本发明煤矿井下掘进机近距离安全检测系统的检测方法：该近距离安全检测系统工作过程由危险区域划分、系统校正、移动采集装置MAD近距离检测、危险判断和报警响应流程构成；建立二维平面坐标系并制定危险区域模型，在坐标系内，确定危险区域内各点的坐标数据信息，并将该信息存储于控制处理单元；系统校正和移动采集装置MAD近距离检测选用绕射性强的低频电磁场作为信号媒介；

具体检测方法如下：

第一步：控制处理单元控制校正单元根据周围环境变化对系统检测数据进行校正；

第二步：掘进机周围工作人员数最大为n人时，系统配置n个移动采集装置MAD，并将移动采集装置MAD编号为1～n，工作时n个移动采集装置MAD的全部或部分在有效通讯范围；信标控制装置的控制处理单元依次产生1、2、3、…、n个同步数据信号，并通过射频数据通讯电路将同步数据信号发送给周围所有的移动采集装置MAD，在有效通讯范围内的移动采集装置MAD将返回检测数据，不在有效通讯范围内的移动采集装置MAD，系统将设置返回数据为空；系统以此规则完成和多个移动采集装置MAD间的交互通讯，定义完成全部移动采集装置MAD的数据通讯为一个扫描周期；