绞车磁卡授权装置应用创新

王斌俊，王晓东，毕钟杰，张晓庆

(汾西矿业集团 高阳煤矿机电创新工作室，山西 孝义032306)

1 创新背景及意义

在煤矿生产中，绞车因其结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、移置方便而广泛使用，绞车在煤矿生产中是一种非常普遍辅助运输设备。历年煤矿事故统计，由运输造成的事故仅次于瓦斯、顶板事故之后，位列第三，其中绞车的安全运行对工人的生命安全、矿井有序的生产有着至关重要的作用。但煤矿由于绞车数量较多、安全管理不到位，由绞车引起的事故频发，其中无证开绞车又是这类事故的一个重要原因。目前我矿绞车运输信号、开启操作没有严格的电气控制系统，没有防护闭锁设施，可以说任何人都可以随意操作。例如，不是绞车司机也可以开绞车，不是信号工可以发信号，由此给绞车安全运输造成不可控的风险因素，给绞车运输管理造成困难，经常发生绞车运输事故。

为确保绞车的规范使用和安全运输，有效保证持证上岗，控制运输事故发生，研究开发绞车操作人员识别装置，是完善绞车运输安全和管理的有效手段。结合我矿实际情况，机电区创新工作室自行研制了绞车磁卡授权装置。

2 功能及原理

磁卡授权装置主要由电源板、控制电路板、磁卡传感器、液晶屏等组成。本装置使用的磁卡为非接触式IC 卡。该装置主要功能有:

1)磁卡识别:当绞车司机把磁卡放入插槽中后，单片机通过磁卡传感器读取磁卡内数据信息，通过和设定信息进行比较，来确定该磁卡是否有效。若该卡有效将在显示屏上显示持卡人单位、姓名。

2)继电器输出:控制电路板上有两路继电器常开触点输出，当插入授权的磁卡后，继电器吸合常开触点闭合。由于自主开发，可根据实际情况来调整单片机程序，从而改变两路继电器输出方式。

3)管理:与本装置配套有自主开发的上位机管理软件，可以方便有效的管理磁卡，增加或取消某磁卡的授权状态。

4)显示功能:该装置装有液晶显示屏，可实时显示绞车授权状态和时间。当放入授权的磁卡后，单片机通过读取磁卡内数据，显示磁卡人的姓名与单位。

5)记录功能:该装置具有操作记录功能，可记录操作人、操作时间、操作项等。同时本装置控制电路板上有SD 卡插槽，可插入SD 卡导出操作记录，便于出井查阅和保存。

本装置供电电源为AC36 V 或AC127 V，通过更换电源板上的电源模块可分别接入以上两种电压。电源通过电源板输出DC12 V 供各电路模块使用。电源板功能如图1 所示。

图1 电源板功能图

本装置使用非接触式IC 卡。IC 卡由于其信息安全、便于携带、比较完善的标准化等优点，应用及其广泛。其中，非接触IC 卡由于与读卡设备无直接接触，使用更加方便、耐用，尤其煤矿使用非接触IC 卡还可以使读写设备更好的防爆、防潮。同时，非接触IC 卡在外形上选用钥匙扣形，工人携带比较方便。控制板功能如图2 所示。

图2 控制板功能图

控制板主要有4 部分电路组成，分别为单片机及外围电路模块、继电器电路模块、SD 卡模块、时钟模块。单片机及外围电路模块主要是通过程序来控制整个装置有序地进行工作。当IC 卡感应器检测到IC 卡信息后，将信息转发给单片机模块，单片机再进行信息比较、识别。当检测为授权IC 卡后，单片机将IC 卡内信息显示到液晶屏上和记录到SD 卡内，同时将发出控制信号，将继电器进行吸合，接通绞车的控制回路，此时工作人员可以进行正常使用绞车。当工作人员拿出IC 卡后，单片机发出控制信号，将继电器释放，绞车控制回路断开，绞车不能启动。

图3 面板安装图

3 实施效果及应用前景

绞车磁卡授权装置通过理论设计、实际制作，反复论证于2014 年8 月20 日在我矿新一采东部安装使用。投入使用后，经多次试验、调试，已达到安全、有效、可靠的运行，有效地避免了无证开绞车行为，杜绝了违章操作绞车。自主创新设计的绞车磁卡授权装置不仅为我矿节约了购置设备费用，而且由于是自主研发设计也节省了后续的维护成本。此项目还适用于其他机电设备授权开启控制。