浅谈掘进机周围人体红外报警系统的应用

浅谈掘进机周围人体红外报警系统的应用

张波

中国神华神东煤炭集团公司乌兰木伦煤矿掘锚队内蒙古鄂尔多斯017209

摘要：综掘机是煤矿开采作业中必不可少的设备，但是其也具有较大的危险性，经常发生各种人身安全事故。目前，煤矿对于作业人员在综掘机工作时经常出现的误伤问题，通常会通过安装人体红外报警系统解决，应用红外线技术后，人体热源会影响综掘机的启动、工作，进而提升综掘机工作的安全性，降低事故发生率。文章主要分析了掘进机周围人体红外报警系统的应用。

关键词：掘进机；人体红外报警系统；应用

引言

现阶段，人体红外感应技术已经被广泛地应用于日常生活的各个方面，极大地方便了人们的生活。在煤矿生产中，这种技术也同样被广泛的应用，尤其是煤矿综掘机安全方面，掘进机周围人体红外报警系统的应用能够有效防止工作人员误入危险区域，从而保障煤矿企业的安全生产，降低事故造成的损失。

1红外技术工作原理

1.1红外传感器

根据波长从长到短的顺序排列，人眼可以看到的可见光依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。这其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长还短的光为紫外线，比红光波长还长的光为红外线。红外传感器，顾名思义，就是利用红外线来进行传感的仪器。红外传感器，英文名称为infra-redsensor，是一种以红外线为介质来完成测量功能的传感器，具有响应速度快等诸多优点，现已在工农业、国防、科技等诸多领域应用广泛。红外传感器是传感器按原理不同进行分类中的一种，它又可根据某些条件的不同进行进一步的分类。根据红外线对射管的驱动方式不同可分为电平型和脉冲型；根据探测原理的不同可分为光子探测器和热探测器；根据功能的不同可分为辐射计、搜索跟踪系统、热成像系统、红外测距通信系统和混合系统5大类。

1.2人体感应红外技术工作原理

红外人体热释电红外传感器属于传感器的一种。人体恒定的体温通常为37度，人体会发出波长为10μm左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

红外感应探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10μm左右的红外辐射必须非常敏感。为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，所以不能抵消，经信号处理而报警。菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距，进而产生不同的监控视场，视场越多控制越严密。

2人体感应红外技术在综掘机上的应用

2.1综掘机作业现状

某煤矿的综掘工作面每班（12时制）进尺为五米，由于掘进机移动范围比较大，所以限制了工作人员进行作业时的活动范围，而且掘进机周围没有设置明显的警戒线，如果工作人员进入危险范围内，掘进机不能及时停机，就会为造成人员伤亡事故埋下安全隐患。所以，煤矿进行技术研究，选用了高精度的人体红外传感器，将人体红外传感器与掘进机保护控制回路以及语音报警装置连接，通过及时断开主回路和进行语音报警实现安全防护。

2.2人体红外报警系统在综掘机上的应用

该报警系统主要包括三个红外热释传感器、一个声光语音信号箱和一个12伏继电器。各个组件的参数：矿用热释温控传感器电压DC12V，电流≤15mA，探测范围8米，发射角度100°；声光语音信号箱电压127V，电流≤500mA。如果有工作人员进入危险范围内，人体红外报警系统的远红外探头就会立即探测到人体释放出的红外热量，然后系统会将探测到的红外热量转换成电信号，进而控制继电器吸合，使得继电器触发语音控制电路，这时，扬声器就会发出警报，而且闪光灯会不断闪烁，工作人员在听到警报声、看到闪烁信号时需及时离开危险区域。同时，相关控制装置还会自动切断掘进机电源，使其停止工作，进而保障生产安全。下图1是人体保护装置电控图。图中KA13是新加的继电器，其处于关闭状态时运行回路就会断开，其合上时就会触发语音2，掘进机上电信号同时触发语音1及电铃。人体红外报警系统通过红外热释传感器探测掘进机周围是否有人，进而实现掘进机的安全运行。在按下掘进机“启动”按钮后，传感器就会开始检测，同时会伴随语音提示“掘进机准备启动，工作人员请立即离开”。若红外传感器没有检测到人体信号，掘进机就会启动；若检测到人体信号，系统就会立即切断掘进机电源，并发出“前方有人，掘进机无法启动”的语音报警。

图1人体保护装置电控图

2.3系统应用效果

下图2是掘进机人体红外检测保护示意图，1表示掘进机机身，2表示前红外探头，3表示两侧红外探头，4表示探测范围。经过现场实验表明，该系统能够全面覆盖掘进机的旋转部位，其所覆盖的范围就是警戒区域。三个人体热释红外传感器分别安装在以下位置：一个安装在掘进机截割部正后方的盖板中心处，能够覆盖截割头前方的区域；另外两个装于掘进机的机身两侧，辐射巷道两旁。如此一来就能确保传感器覆盖迎头以及掘进机两侧过道，工作人员一旦进入辐射区域，系统立刻就会切断掘进机的电源，并发出警报。待人员离开辐射区域后，传感器重新检测无信号输出时掘进机正常启动，并发出警示语音。该报警系统的应用，能够有效避免掘进机伤人事故的发生，确保煤矿的安全生产。

图2掘进机人体红外检测保护示意图

结束语

总而言之，在煤矿的综掘机上安装人体红外报警系统可以有效预防安全事故的发生，若有工作人员误入时，可以及时使综掘机停止工作并发出警报，这样就能确保综掘机工作过程中的安全运行，也能够有效减小警戒人员的工作量，提升生产效率。因此，煤矿企业应该积极应用综掘机人体红外感应报警系统进行安全警戒。

参考文献：

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