專(zhuān)利名稱：一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電氣領(lǐng)域、電子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，涉及一種風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，尤其是一種 煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，瓦斯事故的數(shù)量在煤礦事故總數(shù)中占有很高的比例。瓦斯是煤礦井下 常見(jiàn)的一種有害氣又叫沼氣，是一種無(wú)色無(wú)臭無(wú)味、易燃易爆的氣體。它平時(shí)依附在煤層 中，在煤層開(kāi)采過(guò)程中會(huì)自動(dòng)散放出來(lái)。當(dāng)空氣中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到一定程度時(shí)，有明火的情況 下就會(huì)發(fā)生爆炸，而濃度在9. 5%時(shí)爆炸威力最大，破壞性最強(qiáng)。瓦斯爆炸時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫、高 壓、沖擊波并放出有毒氣體。為了減少和避免瓦斯事故，按照有關(guān)安全規(guī)程的要求，必須在 煤礦的出風(fēng)口處設(shè)置用于抽風(fēng)和壓風(fēng)的風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)。目前，現(xiàn)有的技術(shù)中，風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸多采用有線傳輸。由于礦井內(nèi)環(huán) 境復(fù)雜，信號(hào)線的安裝難度大。風(fēng)機(jī)擋板的開(kāi)啟度是根據(jù)礦井的深度和進(jìn)入的人數(shù)來(lái)人為 判斷控制，而且設(shè)備啟動(dòng)時(shí)電流沖擊大，電能消耗大，同時(shí)影響電網(wǎng)質(zhì)量及電網(wǎng)上的用電設(shè) 備，人工操作，安全性低。另外，風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)切換操作復(fù)雜，當(dāng)?shù)V井內(nèi)需要將抽風(fēng)狀態(tài)切換 成壓風(fēng)狀態(tài)時(shí)，需要先停止風(fēng)機(jī)后再關(guān)閉原配電系統(tǒng)的抽風(fēng)匝刀，然后抬起壓風(fēng)的匝刀再 啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。整個(gè)過(guò)程較復(fù)雜，且不容有失，否則會(huì)造成安全事故。因此有必要研發(fā)出一種新 型的風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，使其具備無(wú)線信號(hào)傳輸，安裝方便，可以自動(dòng)運(yùn)行，智能控制，狀態(tài)切換 簡(jiǎn)單，并且節(jié)能安全的功效。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提出一種具備無(wú)線信號(hào)傳輸，安裝方便，可以自 動(dòng)運(yùn)行，智能控制，狀態(tài)切換簡(jiǎn)單，并且節(jié)能安全的煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型所述的一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)，包括瓦斯傳感器、壓力傳 感器、變送器、無(wú)線傳輸模塊、模擬\數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)、頻率控制器、諧波控制單元和 抽送風(fēng)機(jī)，所述的瓦斯傳感器、壓力傳感器分別與所述的變送器電連接；所述的變送器用于 將瓦斯傳感器和壓力傳感器采集到的濃度和壓力值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，所述的變送器與 所述的模擬\數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊連接；所述的模擬\數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊將標(biāo)準(zhǔn)電流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成 量化的數(shù)字信號(hào)，所述的模擬\數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊與所述的無(wú)線傳輸模塊連接；所述的無(wú)線傳 輸模塊與所述的單片機(jī)的輸入端無(wú)線連接，所述的無(wú)線傳輸模塊用于將變送器轉(zhuǎn)換的信號(hào) 通過(guò)無(wú)線形式傳送給單片機(jī)；所述的單片機(jī)用于處理計(jì)算接收到濃度和壓力值數(shù)據(jù)，所述 單片機(jī)的輸出端與所述的頻率控制器連接；所述的諧波控制單元用于抑制線路中諧波對(duì)弱 電信號(hào)的干擾，同時(shí)減少設(shè)備啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。所述的諧波控制單元與所述的頻率控 制器電連接，所述的諧波控制單元與所述的頻率控制器分別與抽送風(fēng)機(jī)連接。更具體地，所述的瓦斯傳感器和壓力傳感器安裝于礦井內(nèi)的不同位置，分別用于
3探測(cè)礦井內(nèi)各處的實(shí)時(shí)瓦斯?jié)舛群涂諝鈮毫χ?，所述變送器將傳感器采集到的濃度和壓?值轉(zhuǎn)換為420mA的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。進(jìn)一步地，所述的無(wú)線傳輸模塊將變送器送來(lái)的信號(hào)通過(guò)無(wú)線形式傳送給設(shè)置在 外圍的單片機(jī)，不需牽引傳輸線纜，所述無(wú)線傳輸模塊是采用基于ZIGBEE協(xié)議的無(wú)線傳輸 模塊。更具體地，所述的單片機(jī)對(duì)接收到的礦井內(nèi)各處的濃度和壓力值數(shù)據(jù)進(jìn)行比較計(jì) 算和處理，并控制頻率控制器的運(yùn)行頻率，使風(fēng)機(jī)以最優(yōu)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和自動(dòng)控 制，所述單片機(jī)是ATMEGA8L-8AU單片機(jī)。進(jìn)一步地，所述的頻率控制器還設(shè)置有轉(zhuǎn)向模塊，所述的轉(zhuǎn)向模塊用于控制抽送 風(fēng)機(jī)的正向轉(zhuǎn)動(dòng)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，僅通過(guò)簡(jiǎn)單的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)按鈕即可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，無(wú)需操作匝刀 等高壓器件，很好地降低了事故的發(fā)生率。進(jìn)一步地，所述的頻率控制器還連接有空開(kāi)開(kāi)關(guān)，通過(guò)空開(kāi)開(kāi)關(guān)與三相交流電網(wǎng) 電連接。進(jìn)一步地，所述的頻率控制器還連接有交流接觸器，通過(guò)交流接觸器與抽送風(fēng)機(jī) 電連接。進(jìn)一步地，所述的抽送風(fēng)機(jī)還連接有旁路配電電路，所述的旁路配電電路是由運(yùn) 行接觸器，熱繼電器和空開(kāi)開(kāi)關(guān)組成，抽送風(fēng)機(jī)與熱繼電器，運(yùn)行接觸器，空開(kāi)開(kāi)關(guān)依次順 序連接，抽送風(fēng)機(jī)通過(guò)旁路配電電路與三相交流電網(wǎng)電連接。本實(shí)用新型所述的一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)的工作原理是瓦斯傳感器 和壓力傳感器分別實(shí)時(shí)地感應(yīng)礦井內(nèi)的瓦斯?jié)舛群涂諝鈮毫χ?，通過(guò)變送器輸出相應(yīng)的電 流模擬信號(hào)傳送給模擬\數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊。模擬\數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊把這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成量化 的便于計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)再傳送到無(wú)線傳輸模塊，無(wú)線傳輸模塊再以無(wú)線信號(hào)的形式 向外發(fā)射。然后，單片機(jī)通過(guò)無(wú)線接收單元接收到各個(gè)無(wú)線傳輸模塊發(fā)出的信號(hào)數(shù)據(jù)，通過(guò) 比較計(jì)算處理后得出最優(yōu)的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的運(yùn)行頻率，并控制頻率控制器輸運(yùn)行到該頻 率，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量根據(jù)礦井的瓦斯?jié)舛群途畠?nèi)空氣壓力值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能，實(shí) 現(xiàn)工況要求。另外，設(shè)備啟動(dòng)和頻率改變時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊波以及諧波干擾，諧波控制單元與頻 率控制器連接，可有效地抑制線路中的諧波干擾和使設(shè)備勻速啟動(dòng)，保證電網(wǎng)質(zhì)量。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于提供了一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)，傳感器將實(shí) 時(shí)采集的信號(hào)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式傳輸給控制中心，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)且安裝方便；系統(tǒng)可以自 動(dòng)運(yùn)行，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)并智能控制，數(shù)據(jù)查詢方便且準(zhǔn)確率高；風(fēng)機(jī)狀態(tài)切換簡(jiǎn)單，運(yùn)行 頻率自動(dòng)控制，很好地達(dá)到節(jié)能與安全的效果。

圖1是本實(shí)用新型所述的一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)的組成方框示意圖；圖2是本實(shí)用新型所述的一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)的電路原理示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)的組成，包括瓦斯傳感器、壓力傳 感器、變送器、模擬\數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線傳輸模塊、單片機(jī)、頻率控制器、諧波控制單元和抽送風(fēng)機(jī)，瓦斯傳感器和壓力傳感器分別與變送器電連接；變送器與模擬\數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、 無(wú)線傳輸模塊依次順序連接；無(wú)線傳輸模塊與所述的單片機(jī)的輸入端無(wú)線連接；單片機(jī)的 輸出端與所述的頻率控制器連接；諧波控制單元與頻率控制器電連接。為了使用方便，在頻 率控制器上還設(shè)有轉(zhuǎn)向模塊，并設(shè)置有相對(duì)應(yīng)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)按鈕，將按扭按到對(duì)應(yīng)的擋位即 可使風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，無(wú)線傳輸模塊采用基于ZIGBEE傳輸協(xié)議的無(wú)線傳輸模塊。 如圖2所示，一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)的電路原理圖，包括節(jié)能與安全 控制電路和旁路配電電路。節(jié)能與安全控制電路包括變送器、無(wú)線傳輸模塊、單片機(jī)、頻率 控制器、諧波控制單元、交流接觸器、空開(kāi)開(kāi)關(guān)。變送器與無(wú)線傳輸模塊連接，無(wú)線傳輸模塊 與無(wú)線接收單元通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接，無(wú)線接收單元與單片機(jī)輸入端連接，單片機(jī)輸出端與 頻率控制器連接，諧波控制單元與頻率控制器連接，抽送風(fēng)機(jī)與交流接觸器、頻率控制器、 空開(kāi)開(kāi)關(guān)依次順序連接，空開(kāi)開(kāi)關(guān)與三相交流電網(wǎng)連接；旁路配電電路由熱繼電器，運(yùn)行接 觸器和空開(kāi)開(kāi)關(guān)組成，抽送風(fēng)機(jī)與熱繼電器，運(yùn)行接觸器，空開(kāi)開(kāi)關(guān)依次順序連接，空開(kāi)開(kāi) 關(guān)與三相交流電網(wǎng)連接。當(dāng)節(jié)能與安全控制電路設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，斷開(kāi)空開(kāi)開(kāi)關(guān)可以方便 地切斷供電電源，方便維修，同切換到使用旁路配電電路以保證風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)旁路 功能。
權(quán)利要求1.一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)，其特征在于，包括瓦斯傳感器、壓力傳感器、變 送器、模擬\數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線傳輸模塊、單片機(jī)、頻率控制器、諧波控制單元和抽送風(fēng) 機(jī)；所述的瓦斯傳感器、壓力傳感器分別與所述的變送器電連接；所述的變送器、模擬\數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線傳輸模塊順序電連接；所述的無(wú)線傳輸模塊與所述的單片機(jī)的輸入端無(wú)線連接；所述單片機(jī)的輸出端分別與所述的頻率控制器和諧波控制單元電連接；所述的諧波控制單元與所述的頻率控制器電連接；所述的諧波控制單元與所述的頻率控制器分別與抽送風(fēng)機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的頻 率控制器還設(shè)置有轉(zhuǎn)向模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的 頻率控制器還連接有空開(kāi)開(kāi)關(guān)，通過(guò)空開(kāi)開(kāi)關(guān)與三相交流電網(wǎng)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的頻 率控制器還連接有交流接觸器，通過(guò)交流接觸器與抽送風(fēng)機(jī)電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的抽 送風(fēng)機(jī)還連接有旁路配電電路，所述的旁路配電電路是由運(yùn)行接觸器，熱繼電器和空開(kāi)開(kāi) 關(guān)組成；所述的抽送風(fēng)機(jī)與熱繼電器，運(yùn)行接觸器，空開(kāi)開(kāi)關(guān)依次順序連接；抽送風(fēng)機(jī)通過(guò) 旁路配電電路與三相交流電網(wǎng)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的無(wú) 線傳輸模塊是基于ZIGBEE協(xié)議的無(wú)線傳輸模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的單 片機(jī)是ATMEGA8L-8AU單片機(jī)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)，包括瓦斯傳感器、壓力傳感器、變送器、無(wú)線傳輸模塊、單片機(jī)、頻率控制器與諧波控制單元，所述的瓦斯傳感器和所述的壓力傳感器分別與變送器連接；所述的變送器與無(wú)線傳輸模塊連接；所述的無(wú)線傳輸模塊與單片機(jī)的輸入端無(wú)線連接；所述的單片機(jī)的輸出端與所述的頻率調(diào)節(jié)器連接；所述的諧波控制單元與所述的頻率調(diào)節(jié)器連接。本實(shí)用新型提供了一種煤礦風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)將實(shí)時(shí)采集的信號(hào)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式傳輸給控制中心，安裝方便，準(zhǔn)確率高，系統(tǒng)可以自動(dòng)運(yùn)行，智能控制，風(fēng)機(jī)狀態(tài)切換簡(jiǎn)單，很好地達(dá)到節(jié)能與安全的效果。
文檔編號(hào)E21F1/00GK201896625SQ20102062115
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者呂剛 申請(qǐng)人:付鵬