摘要：文章粗略介绍了涡北矿井下乘人器的通信系统，只有声音没有光信号和通话功能；制约了行车安全和检修效力，并详细介绍了改造后的声光信号机的组成及功能工作原理、特点及其在煤矿中的应用情况。该信号器采用电磁耦合的方式,以有线载波的形式传递信号,保证了信号的准确性、可靠性及通话质量。
关键词：矿井通信声光信号机本质安全
引言
涡北矿乘人器原先的通信是采用单纯的打点器，但是当乘人器中间部分出现故障时，无法及时有效的联系司机停车。检修时无法通话联系，制约检修效力。其它一些通讯器械在回风巷内又不能做到防爆。现对老式打点器进行改造，更换成既有声光信号又有通话功能的矿用防爆设备。
现在煤矿井下的通话信号联络一般采用2 种传输方式:
(1) 采用载波传输方式,通过电源线传输,但由于煤矿井下特殊的潮湿环境,再加上电网干扰,使得其传输距离短,并接台数少,通话音质差,噪声大,现只在某些特殊场合使用。
(2) 利用光电耦合技术将非本安的音频电路与本安音频电路结合,并采用本安与非本安双向转换手段实现通话送话功能。该设计的缺点在于电路设计复杂,而且仍然需要引入非本安的电路,在安全性上仍存在一定的隐患;同时也没有发光装置,并且是非载波传输方式,在声音信号较弱或周围噪声过大的情况下,往往容易因为人为疏忽耽误正常通信。为解决以上现有设备存在的问题,笔者设计了一种通信声光信号器,该信号器集信号传递、发光显示、通信为一体,采用电磁耦合的方式、以有线载波的形式传递信号,保证了信号的准确性、可靠性及通信质量。
1、通信声光信号器的组成及功能
(1) 通信声光信号器包括电压转换单元、声光信号发送单元、音频信号发送单元、音频信号接收单元、主线圈、发光器件和发声器件。电压转换单元分别为相互并联的音频信号发送单元和音频信号接收单元供电;连接电源和声光信号发送单元的主线圈分别与音频信号发送单元以及音频信号接收单元电磁耦合,声光信号发送单元还与公用线相连;音频信号接收单元与声光信号发送单元相连后分2 路与输出端接电源负极的发光器件以及发声器件连接。信号器通过主线圈与音频信号发送单元以及音频信号接收单元电磁耦合实现载波的传输信号。
(2) 声光信号发送单元包括依次串联的开关、第一只二极管、电阻以及与线圈相连的稳压管,集成块并联在稳压管两端,且其输出端串联有与发光器件、发声器件以及音频信号接收单元连接的第二只二极管;公用线连接在开关与第一只二极管之间。
(3) 电压转换单元包括将非本安电压转换为本安电压的变压器以及与变压器相连的直流电源。
(4) 音频信号发送单元包括与直流电源连接的集成块以及控制其工作的开关,集成块正输入端和负输入端分别连接有与直流电源负极连接的送话器和电容,其输出端与直流电源负极之间通过线圈串联。
(5) 音频信号接收单元包括与直流电源连接的集成块以及控制其工作的开关,集成块正输入端和负输入端分别连接有与直流电源负极连接的线圈和电容,其输出端与发光器件和发声器件以及声光信号发送单元的第二只二极管连接。
(6) 音频信号发送单元的开关和音频信号接收单元的开关为异步工作的双刀双掷开关,即当闭合音频信号发送单元的开关时,音频信号接收单元的开关自动断开,由此能够更加便捷地控制通信声光信号器的送话以及受话工作。
2、通信声光信号器特点
该通信声光信号器集信号传递、发光显示、通话为一体,电路设计简洁,整体体积小、重量轻、使用维护方便。而且发光显示清楚,光可见度可达20 m ,便于提醒。采用电磁耦合保证了信号的准确性、可靠性及通话质量,载波形式为有线载波,其可靠性强,可以实现2000 m 的远距离通话,同时通话声音宏亮达到85 dB ,清晰、静态无噪声,最主要的是其输出电压为10.2V ,输出电流为300 mA ,大大提高了高危工作地区的通信安全性。防爆型式为矿用隔爆兼本质安全型。
3、通信声光信号器在煤矿中的应用
该信号器主要用于煤矿、易燃易爆场所,是胶带运输、绞车提升信号联络、信息传递的理想产品。该通信声光信号器在矿井辅助运输中的应用极为方便。只要在绞车操作台中设置台讯号,然后按煤矿要求,根据巷道布置情况与长度在沿线分设各台讯号。单台绞车使用时,在信号操作硐室内分设2 台讯号,一路与绞车操作台打点相通,接A、B、C三相线,声光讯号接A、B 两相线。另一路与绞车松、提车尾操作硐室相通,接A、B、C 三相线。这样可控制打点松提车,还可相互通话。2台绞车对拉使用时,分别在2部绞车操作台各设1台讯号,中间根据长度并联增设。根据预规定好的点声控制,便可进行松拉操作。在掘进胶带运输使用时,在机头操作硐室中安设1 台讯号,并在沿线按规定增设。机尾时刻保持1 台,当胶带需要运行时,按规定打点启动,需停止时打点停止。如检修胶带时,机尾离机头较远,需要停电,用人工传话较远,费时也不方便,这时可以利用通话功能向机头进行喊话,以便操作人员按规定停送电。
结语
该通信声光信号器采用了有线载波和电磁耦合的传输方式,克服了采用载波传输方式时通过电源线传输而带来的传输距离短、并接台数少、通话音质差、噪声大、因频率漂移易出现通话断续现象的问题,保证了信号的准确性、可靠性及通话质量,可以实现2 000 m 的远距离通话,同时通话声音宏亮达到85 dB ,清晰、静态无噪声。而且信号器的输电压为10. 2 V ,输出电流为300 mA ,防爆形式为本质安全型,大大提高了高危工作地区的通信安全性。由于本信号器是本质安全型的设备,所以它的应用极为广泛,可以进行改造推广,现在的光信号只有一个发光二极管,在一些高危地区需要提醒人们注意的地方可以将其光信号进行扩展,用L ED 二极管组成一些大的字形。
参考文献:
[1]朱金龙,左官芳,匡威. 煤矿罐笼声光信号器的设计
[2]何献中.多路声光信号报警器[J].机电一体化,2004(2)