一种用于煤矿采掘工作面的无线照明系统技术方案

本实用新型专利技术属于电子技术与无线网络应用领域，具体为一种用于煤矿采掘工作面的无线照明系统。无线照明系统由三大部分组成，即：管理单元、无线电源和无线工作灯。管理单元和无线电源可集中安装在一个框架内，可实现多个无线工作灯在框架内充电。在每个无线电源壳体上有显示无线工作灯充电和使用的信息显示设备，管理单元还可将该信息通过网络传输到井上调度管理中心，实现照明设备的远程管理。本无线照明系统由于无电源连线，无信号传输连线，具有安装方便，维护简单特点。

A Wireless Lighting System for Coal Mining Face

【技术实现步骤摘要】
一种用于煤矿采掘工作面的无线照明系统
本技术属于电子技术与无线网络应用领域，具体为一种用于煤矿采掘工作面的无线照明系统。
技术介绍
目前在煤矿井下采掘工作面均采用有线供电方式的照明系统。由于采掘工作特性决定，照明灯具必须跟随采掘位置移动而移动，因此，对于采用线路方式供电的照明灯的移动极为不方便。例如，布置在液压支架上的照明灯的电源连线，必须预留可移动长度的电缆，当人员或物料在移动或搬运时很有可能挂断照明灯之间的电源线，由于照明灯一般采用127V交流电供电，往往在电缆断裂时将产生足够强度的电火花，这对于具有可燃性的工作面是极为不安全的。
技术实现思路
随着采掘工作面机械化的提高，高产高效更需可靠的照明系统。因此，本技术提供一种采用计算机管理、无线通信技术、无线充电技术、高效节能高寿命LED照明技术的采掘工作面无线照明系统。本技术是采用如下的技术方案实现的：一种用于煤矿采掘工作面无线照明系统，包括管理单元、无线电源和无线工作灯；管理单元包括无线收发模块、工控机和以太网接口，工控机和无线收发模块、以太网接口连接，工控机通过以太网接口和井上调度管理中心连接；无线电源包括单片机控制单元、液晶显示单元、RS485数据通信单元、供电单元、无线充电单元和充电感应器；单片机控制单元和RS485数据通信单元、液晶显示单元、供电单元、无线充电单元连接，供电单元和无线充电单元连接，充电感应器和无线充电单元连接，RS485数据通信单元通过RS485接口和工控机连接；无线工作灯包括单片机控制器、无线充电单元、本安电池组、LED驱动单元、无线模块、编号显示数码管、LED灯板；单片机控制器和无线充电单元、无线模块、编号显示数码管连接，无线充电单元和本安电池组连接，本安电池组通过LED驱动单元和LED灯板连接。无线应急照明系统是用于煤矿或其它采矿工作面的一种新型照明系统，具有如下特点：1.由于无电源连线，无信号传输连线，具有安装方便，维护简单特点；2.以无线工作灯为无线数据传输节点，并采用先进的SX1278无线模块，具有无线中继和无线接入的自组网的无线网络系统功能，在无线覆盖范围内可连接工作面的无线传感器和信息矿灯，实现与系统网络的数据连接，即实现无线工作灯的多功能应用；3.采用高密度锂电池供电和高效节能LED光源组成无线照明灯，在32W照明功率下实现连续12h的照明应用；4.采用无线充电技术，实现了在工作面对锂电池的安全充电。由于在现场即充即用，方便了使用，提高了生产效率。5.实现了对无线照明灯的充电及运行的计算机网络管理，可在现场管理设备上或远程设备上监控照明设备的安全运行。附图说明图1为管理单元的框图。图2为无线电源的框图。图3为无线工作灯的框图。具体实施方式在煤矿井下工作面应用无线照明必须解决以下几个问题：1.无线照明灯分布在采掘工作面不同位置上运行中的管理和实时监控的无线网络。它必须具备自组网功能，当作为无线节点的无线照明灯移动或增删时无线网络能自动调整。无线网络的各节点具有中继和无线接入功能并为管理和监控提供无线数据通道。2.无线照明灯为矿用本质安全型设计。将灯总功率按本安规定化分成数个独立单元驱动的结构，使化分成独立单元的驱动电路均符合本安要求。3.解决在煤矿井下工作面采用可充电电池充电问题。采用无线充电技术，取消了充电时的有线连接。由于充电时电能是通过无线电磁波传递的，挂灯和取灯时不产生电火花。4.对使用的每盏灯具和充电设备具有近程和远程管理能力。如：充电电压、充电电流、无线照明运行时的剩余电量、LED驱动电路的输出电压、输出电流等。每一盏无线工作灯充电和使用中产生的参数都须记录到系统数据库中。无线照明系统由三大部分组成，即：管理单元、无线电源和无线工作灯。管理单元和无线电源可集中安装在一个框架内，可实现多个无线工作灯在框架内充电。在每个无线电源壳体上有显示无线工作灯充电和使用的信息显示设备，管理单元还可将该信息通过网络传输到井上调度管理中心，实现照明设备的远程管理。管理单元框图如图1所示，由SX1278无线收发模块、工控机及以太网接口组成。管理单元的主要功能是通过RS485接口、SX1278无线收发模块实现对各无线工作灯充电与照明参数的数据采集和监控。工控机再将采集的数据通过以太网将数据发送给井上调度管理中心，实现远程管理，管理单元框图如图1所示。无线电源框图如图2所示，由STM32F单片机控制单元、4.3寸液晶显示单元、RS485数据通信单元、供电单元、无线充电单元、充电感应器组成。STM32F单片机控制单元实现RS485数据通信单元的处理，并将充电过程和使用过程产生的数据在4.3寸液晶显示单元上显示出来。STM32F单片机控制单元与无线充电单元连接的信号线是工作状态输入线，此信号为开关量，“1”代表工作。无线充电单元是一个独立的单元，输入24V，输出为间隔12V、1.5A的无线电磁波。充电感应器作用是当无线工作灯放到无线充电单元上时，充电感应器输出控制信号，激活无线充电单元，输出无线电磁能。当工作灯取走时自动关断电磁能的输出。电磁输出线圈尺寸为50X32X1mm。无线工作灯框图如图3所示，由STM32单片机控制器、无线充电单元、本安电池组、LED驱动单元、433兆无线模块（SX1278无线模块）、编号显示、编号设置、LED灯板组成。无线工作灯是矿用本质安全型设计，它的内部使用功率，电路结构等都必须符合GB3836-2010的要求。无线充电单元（接收端）它通过无线感应线圈接收无线电磁能，得到12V、1.5A的电能驱动8.4V锂电池充电，充电电流为1A。在本设计中采用4路独立无线充电单元给4组电池充电，4组充电电路不共地，4组电池每两组串联得到两组独立的16.8V电池电源。电池采用4组8.4V6AH锂电池，每组锂电池均有过放，过流、过压、过充保护并符合本安设计要求，电池与保护电路同体封装。启动无线电源：当无线工作灯放到充电架上触动无线电源上的充电感应器（红外开关）时，使无线电源输出无线电磁波。无线工作灯接收到电磁能量波后，即进入充电状态。充电中：无线电源只提供一个连续的无线电磁能量波，而充电过程均在无线工作灯中进行，它的充电控制是在STM32单片机控制器上进行的。所产生的相关充电信息通过灯上433兆无线模块发送到管理单元进行数据处理。管理单元将一部分数据写入系统数据库，另一部分数据通过RS485通信接口发送给充电单元进行显示。已充满：当无线工作灯内电池充满后，由无线工作灯通过433兆无线模块向管理单元发送已充满命令。管理单元分两路：一部通过以太网将充满信息写入系统数据库，另一部分数据同过RS485通信接口发送给无线电源显示已充满信息。使用中：当无线工作灯离开无线充电单元时，无线电源充电感应器复位关断无线电磁能的输出并在无线电源显示器上显示“使用中”和当前电池电压等参数。在使用中的每一盏无线工作灯都可通过自身的433兆无线模块将运行中的使用信息（如：当前电池电压、电流等信息）发送给管理单元。当灯中电池电压降到极限时，在无线电源显示器上显示电池缺电信息并报警。同时在无线工作灯上的两位数码显示器断续显示灯编号，提请工作人员注意。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于煤矿采掘工作面的无线照明系统 ，其特征在于包括管理单元、无线电源和无线工作灯；管理单元包括无线收发模块、工控机和以太网接口，工控机和无线收发模块、以太网接口连接，工控机通过以太网接口和井上调度管理中心连接；无线电源包括单片机控制单元、液晶显示单元、RS485数据通信单元、供电单元、无线充电单元和充电感应器；单片机控制单元和RS485数据通信单元、液晶显示单元、供电单元、无线充电单元连接，供电单元和无线充电单元连接，充电感应器和无线充电单元连接，RS485数据通信单元通过RS485接口和工控机连接；无线工作灯包括单片机控制器、无线充电单元、本安电池组、LED驱动单元、无线模块、编号显示数码管、LED灯板；单片机控制器和无线充电单元、无线模块、编号显示数码管连接，无线充电单元和本安电池组连接，本安电池组通过LED驱动单元和LED灯板连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤矿采掘工作面的无线照明系统，其特征在于包括管理单元、无线电源和无线工作灯；管理单元包括无线收发模块、工控机和以太网接口，工控机和无线收发模块、以太网接口连接，工控机通过以太网接口和井上调度管理中心连接；无线电源包括单片机控制单元、液晶显示单元、RS485数据通信单元、供电单元、无线充电单元和充电感应器；单片机控制单元和RS485数据通信单元、液晶显示单元、供电...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭云，罗丽娜，周英，宋秀清，武丽超，
申请(专利权)人：大同裕隆环保有限责任公司，
类型：新型
国别省市：山西,14