智能矿灯充电管理系统的分析与应用

白贤顺，刘勇

（山东服装职业学院，山东泰安，271000）

1 我国煤矿矿灯的现状

从目前国内煤矿企业反馈的情况来看，我国煤矿企业在矿灯的充电监测以及管理方面，存在较大缺口，在矿灯的智能化、自动化程度发展方面依旧明显的落后于其他国家。而矿灯管理模式的落后，除了导致大量大力物力被浪费，同时也为煤矿的生产工作埋下了很大的安全隐患。

1.1 矿灯充电的现状

当前，国内煤矿企业所使用的矿灯，一般是酸性或者碱性蓄电池的类型，实际上这种电池模式的矿灯已经有了一个多世纪之久，在技术和功能方面也逐渐的暴露出一些问题。蓄电池本身在管理方面就比较复杂，一旦内部的零件出现了老化的情况，还会引起安全事故的发生，而且这种类型的矿灯，已经无法进行更新和升级，更换矿灯类型已经势在必行。

1.2 矿灯监测管理的现状

矿灯的监测和管理也是十分关键的内容，但是从煤矿企业的实际工作情况来看，也不难发现在矿灯的监测管理方面也存在一定的问题，主要就是缺乏科学完善的监测管理系统，导致无法及时的将矿灯的电量等数据及时的传递给矿工人员。多数矿灯的充电电流和电压情况都在充电架上显示，这就只能进行人工的度数记录，无法进行自动的上传，而且充电的过程也需要有工作人员进行巡查和检验，这就直接给工作人员增加了很大的工作量。最重要的是，矿工人员并不能发现矿灯充电中产生的问题，埋下了很大的安全隐患，而且在充电时间、取走时间等方面也无法进行有效的控制。也正因为如此，目前煤矿企业往往使用18个月强制更换矿灯的方法，但是由于部分的矿灯在这一期限内并未达到充放电循环次数，若是强制性更换就会导致资源无辜被浪费。

2 智能矿灯充电管理系统的相关介绍

根据上述煤矿矿灯的现状，接下来对智能矿灯充电管理系统进行介绍，该系统应用的是层次性的管理体系（见下图1），实物图见图2，这一管理系统的应用，可以有效的提升矿灯管理的智能化以及自动化水平，对于缓解工作人员的任务量以及减少资源浪费均有重要作用。

图1 框架图

图2 实物图

2.1 智能充电管理系统的研发

矿灯智能充电管理体系在研发的过程中，还需要充分的结合矿井的实际情况，在此基础上才能进行系统的有效研发。这就需要对现场的实际情况进行调研，而调研的主要内容包含获取长点架数据、灯房尺寸的测量、测量视频监控系统线路的尺寸、通讯系统线路的尺寸等等，同时在获取这些数据的基础上，来进行管理体系软件和硬件的设计以及开发工作，并进行试验，最后进行验收。

2.2 智能充电管理系统硬件

本智能矿灯充电管理系统，采用目前较为先进的红外线传感器技术。传感器的位置可设置在充电架充电灯位处，可以通过红外线的感应，能够检测到是否存在矿灯。而且通过红外线传感技术，还可以实现对矿灯的定位监测；在本智能矿灯充电管理系统中，还采用了A/D数模采样技术，这种技术应用，可以及时地获取到矿灯充电中的电流、电压等数据，从而判断出矿灯的实际充电情况，以及是否完成充电、是否存在故障等；矿灯智能充电管理系统中还使用了RS485总线和宽带网络技术，可以准确地将收集的相关数据及时的传送到总机控制器；这一系统中也应用了故障报警器，能够及时的针对故障情况进行报警。

充电架现场施工的内容主要有以下方面：第一步拆除原始充电架的内部电路，并进行打孔，为红外线传感器的安装做好准备工作；第二步在固定充电头的位置安装数据的采集板，并将传感头对准已经打好的孔；第三步为每层充电架按照电源及开关；第四步按照设计图来合理的安装电气的线路；第五步在充电架的侧板内，安装主控制板，并将控制板与匹配电源进行连接，并引出220V交流电与主电路进行相连。

信号线的施工内容如下：第一，布置地埋槽，将充电架信号单信号线埋入地下；第二，将监控线缆设置在天花板上，设置过程中可以沿着柱体或者墙面的走向来施工；第三，所有的线路，都需要最终引至矿灯的控制室。

2.3 智能充电管理系统软件

智能充电管理系统使用的是Silvelight4.0开放平台，而软件则使用的是Window Server2008服务器。软件设计的要求主要就是便于管理，同时还需要建立在锂电池矿灯充电控制硬件的基础上，并适应单片机控制，保证软件的稳定性和准确性。智能充电管理系统，在数据存储方面有较高的稳定性以及安全性特点，而且一旦出现错误操作，还能及时急性提示，可以避免出现数据丢失的情况，也能针对黑客攻击及时进行预警。软件在上电后，需要将接口、定时器的数据进行初始化处理，并利用红外线感应器来判断是否在充电架上有矿灯在充电；若充电的矿灯是新的矿灯，充电次数就会清零，若不是新的，则充电次数则加一处理。完成充电工作后，软件控制充电端则自动停止进行充电。软件能够根据收集到的数据，来准确的判断矿灯的状况，一旦出现异常，或者矿灯没有完成充电被取走的情况，也能及时进行报警。

2.4 智能充电管理系统的特征

矿灯智能充电管理系统，简单来说就是指通过加强现代科技技术的应用，来实现计算机的自动管理，能够有效的对充电、考勤等进行查询和记录。总体来说，本智能矿灯充电管理系统主要有以下方面的特征：第一，管理系统的界面直观，方便操作；第二，采集的数据信息安全可靠。新型的智能矿灯管理系统，多使用一灯一采集板，具有一对一的显著特征，这种方式可以有效的促进数据采集安全性的提升，能够还能借助局域网将数据传输到各个办公室，这样办公室人员就能及时的掌握矿井下的实际工作情况，为考勤档案的建立提供了便捷；第三，矿井下的条件有限，但是智能化充电管理系统的应用，能够适应这种恶劣的条件，最重要的是可以准确采集数据，而且同时还兼具防爆性、耐酸性等特点，适应性比较强。

3 智能矿灯充电管理系统的功能

3.1 矿灯充电自动化控制

现在矿灯多使用锂电池，在进行充电的过程中，一旦完成电池的充电工作，智能化充电管理系统就能进行自动化的控制，将其转化为涓充，而且LED灯也会准确显示已经完成的充电工作，可以及时终止充电。这样的自动化控制，可以有效的提高和延长矿灯的使用寿命，能够在一定程度上减少矿灯的使用成本，最主要的是还能避免电池出现不足的情况，而影响了正常的工作。

3.2 安全监测功能

智能化充电管理系统，在应用的过程中还能有效的加强对井下工作人员的实际情况进行监测，比如说能够准确的判断工作人员的所在位置、个人的工作信息等内容，可以最大限度的保证和减少安全事故的发生。

3.3 查询矿灯运行状态

在应用智能化充电管理系统的过程中，还能及时的对矿灯的运行状态进行查询，实现了随时查询充电架上矿灯的取走情况以及满电情况，能够自动对电量不足的矿灯进行充电处理，为况下的工作提供了重要的支持。

3.4 数据统计功能

智能化充电管理系统的一大重要功能就是数据统计，能够有效的计算和统计出充电架上具体有多少矿灯被取走，从而能够判断出下井的工作人数；此外，还能对矿灯的使用频率，比如说每个月或者每年一共使用了多少次进行统计，从而能够判断矿灯的使用寿命，以便及时的进行更换。

3.5 辅助考勤及管理功能

通过应用智能化充电管理系统，可以对矿灯的数量进行统计，从而能够对矿工的工作时间以及出勤情况进行合理的统计，从而能够对现有的矿工数量进行计算，还能工作人员进行有效的管理。

3.6 故障报警功能

故障报警功能，主要就是能够对充电架上出现充电故障或者出现其他故障情况的矿灯进行及时的报警，并将报警显示在显示器上，对于下井超过12小时的情况也能进行报警，同时将信息准确的传输到管理机器上，还能精准的显示具体矿工人员的相关信息。

3.7 打印数据功能

数据打印功能，主要就是可以随时的对矿灯、充电架的编号等信息进行加减，还能准确的对每次的修改进行备份和记录。

3.8 管理各级用户权限

用户主要分为一般用户和责任用户，而应用智能矿灯充电管理系统，可以有效的对两大级别用户的权限进行管理。一般用户的权限只能查看普通的数据信息，如有需要也可以申请高级权限；而责任用户才能有权利对相关数据进行更改，从而可以有效的减少随意更改数据情况的发生。

4 结束语

在煤矿行业的发展过程中，矿灯是必不可少的重要工具之一，是保证井下作业安全的重要设备，但是传统的矿灯已经无法满足新时期下煤矿行业的发展需求，所以为了顺应时代的发展趋势以及更好的满足井下的作业需求，实现矿灯的智能化、自动化管理是重要趋势，这就说明积极加强智能化充电管理系统的应用是十分有必要的，不仅可以保证工作人员的财产以及生命安全，还能实现煤矿的安全生产，这对推动我国煤矿行业的现代化发展也有重要意义。