1、立項(xiàng)原因：
礦井巷道在掘進(jìn)工程中，掘進(jìn)機(jī)是必不可少的設(shè)備，它可以有效的提高掘進(jìn)進(jìn)度和減少掘進(jìn)循環(huán)程序。《掘進(jìn)機(jī)司機(jī)操作規(guī)程》中明確規(guī)定，‘掘進(jìn)機(jī)司機(jī)在檢查確認(rèn)其正常并在作業(yè)人員撤至安全地點(diǎn)后，方準(zhǔn)合上電源總開關(guān)，按操作程序進(jìn)行空載試運(yùn)轉(zhuǎn)....’以此來防治其他作業(yè)人員進(jìn)入掘進(jìn)區(qū)域而造成人身傷亡事故的發(fā)生。由于國內(nèi)沒有相應(yīng)的專用儀器對工作區(qū)域設(shè)立警戒，通常的做法是在掘進(jìn)機(jī)后巷道兩幫安排警戒人員。
由于煤礦井下工作環(huán)境復(fù)雜惡劣。在掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)視線清晰度不佳，由于掘進(jìn)機(jī)司機(jī)在操作時(shí)大部分注意力會集中在掘進(jìn)機(jī)前方，很少能兼顧掘進(jìn)機(jī)后方的工作人員，截割電機(jī)啟動后，截割頭旋轉(zhuǎn)速度和扭矩都非常大。并且掘進(jìn)機(jī)經(jīng)常前進(jìn)、后退，因而原先在警戒線外的人員，因?yàn)榫蜻M(jìn)機(jī)的移動，而處于警戒范圍內(nèi)，易造成意外事故；另外，部分警戒人員未能堅(jiān)守警戒職責(zé)，或者因?yàn)楫?dāng)班現(xiàn)場施工人員較少，班長沒有安排在掘進(jìn)機(jī)兩側(cè)設(shè)置警戒人員。因此，人工設(shè)置警戒具有隨意性，不可控性，極有可能造成其他人員誤入警戒范圍內(nèi)而造成嚴(yán)重后果。
從本質(zhì)安全方面考慮，掘進(jìn)機(jī)本身存在缺陷，不能及時(shí)、迅速感知人員的進(jìn)入，同時(shí)不能夠因?yàn)槠渌藛T的誤入，立即產(chǎn)生反應(yīng)而停止工作。另外人工設(shè)置警戒線存在著隨意性以及不嚴(yán)密性，為此，研制一種掘進(jìn)機(jī)人體自動檢測保護(hù)裝置，就非常必要和迫切。
因此，針對掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)誤傷現(xiàn)場工作人員事故的問題，采用紅外線技術(shù)，對掘進(jìn)機(jī)控制電器電路進(jìn)行干預(yù)控制，使得掘進(jìn)機(jī)的啟動、工作受到人體熱源的控制，從而避免非操作人員的誤入掘進(jìn)機(jī)工作區(qū)域，提高掘進(jìn)機(jī)工作面安全警戒水平，減少人生傷害事故的發(fā)生。
2、成果內(nèi)容：
2.1、“GUR5”型人體熱釋紅外傳感器
“GUR5”型人體熱釋紅外傳感器采用了熱釋電紅外傳感信號處理專用集成電路，配以PIR熱釋電傳感器、菲涅爾等元器件，構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)、報(bào)警用熱釋紅外傳感器。傳感器加上光學(xué)透鏡后，其檢測距離為5m?！癎UR5”型人體熱釋紅外傳感器檢測范圍示意圖如圖1所示。
“GUR5”型人體熱釋紅外傳感器可在各種有人活動場合使用。紅外探測主要基于熱釋電紅外探測技術(shù)，運(yùn)動人體散發(fā)出特定波長7-10um紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體散發(fā)的7-10um左右的紅外線而進(jìn)行工作的。通過傳感器的菲涅爾透鏡增強(qiáng)后聚焦到紅外感應(yīng)電源上，被PIR紅外探頭吸收并轉(zhuǎn)化為電信號，從而實(shí)現(xiàn)所要求的各種功能。傳感器殼體上有指示燈，當(dāng)傳感器導(dǎo)通時(shí)，指示燈亮；當(dāng)傳感器斷開時(shí)，指示燈滅。
圖1 “GUR5”型人體熱釋紅外傳感器檢測范圍示意圖
2.2、人體熱釋紅外線急?？刂蒲b置
采用“GUR5”型人體熱釋紅外傳感器成套設(shè)備與華宇KT101控制箱進(jìn)行閉鎖關(guān)聯(lián)，并把KT101控制箱安裝在機(jī)組后方5米處轉(zhuǎn)載機(jī)上兩側(cè)，用紅外線組成兩道安全墻。人體熱釋紅外急?？刂蒲b置原理示意圖2
當(dāng)人體誤入紅外感應(yīng)區(qū)域時(shí)，“GUR5”型人體熱釋紅外傳感器自動探測人體發(fā)射的7-10um左右的紅外線，將給華宇控制箱中的繼電器一個電流信號，該信號的切入能使控制箱中的斷電器工作，斷開控制系統(tǒng)中控制掘進(jìn)機(jī)開停的閉鎖控制回路，從而達(dá)到停止掘進(jìn)機(jī)主回路的目的，掘進(jìn)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，保障了人員的安全。
人體熱釋紅外急?？刂蒲b置原理示意圖
2.3、人體熱釋紅外線急?？刂蒲b置工工作原理
“GUR5”型人體熱釋紅外傳感器電源由機(jī)組電控箱提供DC127V電源，VCC接入+127V，GDN接入-127V，并由華宇KT101控制箱為“GUR5”型人體熱釋紅外傳感器提供36V電源，當(dāng)施工人員由遠(yuǎn)而近進(jìn)入傳感器的感應(yīng)范圍，傳感器檢測到人體發(fā)射的7-10um左右的紅外線時(shí)，經(jīng)過傳感器內(nèi)部工作輸出信號為低電平，使華宇KT101控制箱中的繼電器工作，其主觸點(diǎn)斷開，切斷掘進(jìn)機(jī)控制回路，主電路斷電，掘進(jìn)機(jī)停止工作；當(dāng)施工人員由近而遠(yuǎn)離開傳感器感應(yīng)范圍，自動延時(shí)8-15s后由低電平輸出信號轉(zhuǎn)換為高電平輸出信號，華宇KT101控制箱中的繼電器工作恢復(fù)，為掘進(jìn)機(jī)再次啟動做準(zhǔn)備。
人體熱釋紅外線急?？刂蒲b置安裝位置示意圖
3、創(chuàng)新點(diǎn)：
采用目前成熟的紅外線技術(shù)對掘進(jìn)就電氣電路進(jìn)行干預(yù)控制，使得掘進(jìn)機(jī)的啟動、工作受到人體熱源的控制。該裝置不僅要保證檢測系統(tǒng)可靠，還要充分保障操作系統(tǒng)簡單，研制成本低、現(xiàn)場安裝方便。具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：
3.1、在掘進(jìn)機(jī)啟動時(shí)，有人員進(jìn)入掘進(jìn)機(jī)操作范圍內(nèi)時(shí)，存在一種自動感應(yīng)、檢測、報(bào)警裝置，并從聲光上給予提醒，杜絕人員誤入，同時(shí)要保證掘進(jìn)機(jī)前方和后方無人時(shí)方可啟動掘進(jìn)機(jī)。
3.2、人員在進(jìn)入施工范圍內(nèi)時(shí)能夠自動報(bào)警并切斷掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)行，從而杜絕生產(chǎn)和人身安全事故的發(fā)生。
3.3、便于現(xiàn)場施工和安裝，設(shè)計(jì)合理，體積小，不影響掘進(jìn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)和所有使用功能。
3.4、加工制作簡單，成本低。
4、社會效益：
該裝置的使用，大大提高了掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)安全性，減少掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)事故及掘進(jìn)機(jī)傷人的問題，保證了巷道掘進(jìn)施工的安全。
4.1、該項(xiàng)目實(shí)施可以很好的提高自動檢測、警戒能力，方便迅速管理與控制，實(shí)施動態(tài)連續(xù)檢測并報(bào)警，完全代替原有人工設(shè)置警戒，確保掘進(jìn)機(jī)更安全可靠的使用。
4.2、可以扭轉(zhuǎn)掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)事故及人身事故頻發(fā)的現(xiàn)狀，促進(jìn)安全效益的提高。
4.3、該裝置不影響掘進(jìn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，不影響掘進(jìn)機(jī)的各項(xiàng)功能的正常發(fā)揮。推廣應(yīng)用前景廣闊。
