一种矿用本安型人员报警探测器设计

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。一种矿用本安型人员报警探测器设计　　摘要：针对煤矿井下工作人员误入盲巷或其他重要地段，容易造成重大事故的安全隐患，设计一种矿用本安型人员报警探测器。该报警探测器采用本质安全设计方式，利用微波多普勒探测原理，探测误入煤矿井下重要地段的工作人员。该探测器具备语音播报功能和RS485通信功能。通过实验验证，该探测器能够对误入人员进行语音告警并上报信息给管理中心，为煤矿井下工作人员的人身安全提供保障。　　关键词：报警探

2、测器；多普勒效应；本质安全；盲巷　　中图分类号：TD76文献标识码：A文章编号：1005--0050-04　　0引言　　目前，我国煤炭企业安全生产形势较为严峻，安全问题已成为制约煤炭工业发展的突出问题之一。　　煤矿生产需要挖掘大量的巷道，受施工顺序、工程衔接和通风条件等多方面因素的影响，不可避免地会留下盲巷。一旦井下生产人员误闯入盲巷，极有可能造成窒息甚至死亡等安全事故[1-2]。　　此外，煤矿中如炸药库、变电所和水仓等重要地区，当无关人员靠近或试图进入时，也需要对此类人员进行语音告警并上报报警信息到管理中心[3-5]。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把

3、资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　针对以上安全隐患，本文设计了一种矿用本安型报警探测器。该报警探测器安装在煤矿井下的重要地段，可以对误入该地段的工作人员进行声光告警，减少煤矿生产人员的安全隐患，并加强煤矿生产重地的管理。　　1人员探测技术　　目前常用的人员探测技术主要有：　　1）被动红外探测技术[6-7]：根据接收到的红外

4、辐射电平变化进行报警，不宜用在有热气流流动之处。　　2）主动红外探测技术[8-9]：当发射机与接收机之间的红外辐射光束在完全等于或大于设定阈值部分被遮断时进行报警。由于红外线穿透能力很差，不宜用在高粉尘和高湿度之处。　　3）微波多普勒型探测技术[10-11]：根据多普勒原理，用电磁波探测到覆盖范围内人体的移动，然后进行报警。　　由于煤矿井下存在高温、高湿和高粉尘等恶劣环境，导致采用主、被动红外探测技术的探测器不能有效工作。综上所述，微波多普勒型探测器最适合于煤矿井下应用。　　2报警探测器设计　　报警探测器结构框图　　报警探测器由本安电源、MCU小系统、多普勒探头、语音报警电路以及RS4

5、85通信接口电路组成，如图1所示。　　报警探测器工作原理为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　当多普勒探头探测到其探测区域内有人员移动时，会产生1个低电平信号，此时MCU探测到与探测器接口相连IO管脚的电平从高变化到低，即判断有人员通过危险区域，如图2所示。　　

6、在该情况下，MCU通过SPI总线控制专用语音模块U1驱动外接音箱，播放相应危险区域的告警语音，如“盲井严禁入内”、“水仓要地严禁入内”等，如图3所示。　　本质安全设计　　本报警探测器为本质安全型产品，需严格按照GB和GB标准设计。　　本安电源设计　　本报警探测器电源由1524V本安电源供电。根据本质安全要求，输入端添加1路300mA自恢复保险丝和24V的TVS管对输入电压进行保护，采用二极管整流桥进行电源防反接设计，并限制输入端电容总量不大于μF。　　采用LM22680电源芯片输出12V电压，并根据本安要求在12V电压输出端添加2级保护电路，即2个12V的TVS管。　　12V电压用于给

7、多普勒探头供电，并根据本安要求，对外接口电路电源与输入本安电源相隔离，因此本探测报警器选用12V转5V的双路隔离电源模块U2，分别给MCU小系统和RS485接口供电，如图4所示。　　接口设计为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师