1、 項(xiàng)目編號： 13120204 研究開發(fā)項(xiàng)目計(jì)劃任務(wù)書項(xiàng)目名稱： 礦用人車節(jié)能控制系統(tǒng)研究承擔(dān)單位： 霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山木瓜煤礦 協(xié)作單位： 河南理工大學(xué)開發(fā)機(jī)構(gòu)： 霍州煤電集團(tuán)技術(shù)中心起止時(shí)間： 2013年1月至2013年10月項(xiàng)目負(fù)責(zé)人： 郭學(xué)軍 技術(shù)中心2012年 12 月 5 日 1、 項(xiàng)目概述（包括：立項(xiàng)背景、研究內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)。限300字）：礦用人車,正式全稱為礦山索道，主要用于地下礦山。目前的同類產(chǎn)品在使用之中存在一定的問題，如礦工在上下班時(shí)非常費(fèi)時(shí)，浪費(fèi)大量體力，很大程度上不能方便礦工，節(jié)省體力。然而在工人上班之后車上空無一人，人車長時(shí)間空轉(zhuǎn)造成資源浪費(fèi)。目前對

2、于這方面的問題，首先，很多礦用人車沒有相應(yīng)的檢測裝置，資源還在浪費(fèi)；其次，采用隨機(jī)式人車存在一定的危險(xiǎn)性，對于熟練的工人來說，乘車比較簡單，但對于新工人會有一定的乘車?yán)щy。所以效果不是很理想。本項(xiàng)目的研究目的在于解決人車空轉(zhuǎn)浪費(fèi)資源問題而提供一種礦用人車檢測控制系統(tǒng)，針對人車無人乘用時(shí)空轉(zhuǎn)耗能的弱點(diǎn)，采用該裝置的檢測及控制模塊，能夠快速的將乘車出入口乘客的信息及時(shí)送給控制中心進(jìn)行處理，自動控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，將會結(jié)束人車電機(jī)24小時(shí)不停運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，創(chuàng)建一個(gè)節(jié)能的時(shí)代。一 二、立項(xiàng)背景、目的意義及國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀（包括知識產(chǎn)權(quán)狀況）人車是井工開采礦井用于斜井運(yùn)送人員上下的一種機(jī)械設(shè)備，是礦井中重要的運(yùn)

3、人設(shè)備它具有上下人員方便、隨到隨行、操作維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于煤礦行業(yè)中。乘坐時(shí)臀部坐在近似自行車座的鐵板上，兩腿彎曲夾住吊桿，腳踩在踏板上，雙手抓住吊桿，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，就象一個(gè)猴子爬在一根樹枝上，所以，煤炭工人就把它形象地叫做“人車”，其學(xué)名為架空人車。人車是礦工們來往千米井下的座駕，是礦工生活的一部分。人車的應(yīng)用減少了職工上下井行走的時(shí)間，減輕了不必要的體力消耗，為搞好安全生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)，為提高煤礦生產(chǎn)效率提供了保障。但由于井下生產(chǎn)的特殊性，人車在使用和管理過程中仍存在節(jié)能問題。由于煤礦職工三班倒，其乘車時(shí)間不易控制，且有零散作業(yè)人員，為了能使礦工可以隨時(shí)乘車上下班，目前的井下人車一旦被開啟

4、，無論有沒有礦工乘坐，人車將一直處于運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。這樣就導(dǎo)致了人車在無人乘坐時(shí)的空轉(zhuǎn)，既造成了設(shè)備的磨損、設(shè)備資源浪費(fèi)，又造成了無用功增加，耗能增加，嚴(yán)重浪費(fèi)了煤炭企業(yè)的電能消耗。因此為了完善和提高礦井的安全性及工作效率對人車自動控制系統(tǒng)的研究成為了該領(lǐng)域的熱點(diǎn)。人車自動控制系統(tǒng)作為礦井自動化領(lǐng)域的重要組成部分對礦井的安全作業(yè)和工作效率有著較大影響。目前對于這方面的問題，首先，很多礦用人車沒有相應(yīng)的檢測裝置，資源還在浪費(fèi)；其次，采用隨機(jī)式人車存在一定的危險(xiǎn)性，對于熟練的工人來說，乘車比較簡單，但對于新工人會有一定的乘車?yán)щy。所以效果不是很理想。本研究針對解決人車空轉(zhuǎn)浪費(fèi)資源問題而提供一種礦用人車

5、檢測控制系統(tǒng)，針對人車無人乘用時(shí)空轉(zhuǎn)耗能的弱點(diǎn)，采用該裝置的檢測及控制模塊，能夠檢測是否有人乘坐人車。節(jié)能人車的控制部分采用可編程控制器作為控制核心，加上相應(yīng)的傳感器、接口電路、通訊裝置和智能化軟件設(shè)計(jì)可以自動識別人車是否有人乘坐。并且通過人機(jī)界面顯示用中文并輔助聲光方式顯示人車的運(yùn)行情況，最終實(shí)現(xiàn)人車的節(jié)能運(yùn)行。本研究的積極效果在于將人車檢測控制裝置應(yīng)用于煤礦，采用微波傳感器檢測和按鍵檢測方式，安裝在個(gè)巷道口，能迅速檢測到巷道口處有無乘客將要乘車，當(dāng)有人走近乘車點(diǎn)時(shí)，微波傳感器會自動感應(yīng)，產(chǎn)生信號通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路判斷識別信號的可靠性，在經(jīng)過兩個(gè)繼電器的開合控制將信號傳遞給PLC；通過電線傳

6、輸將信號及時(shí)傳遞給PLC；PLC接收到信號后及時(shí)進(jìn)行信號確認(rèn)及判斷，確認(rèn)信號后給變頻器發(fā)出相應(yīng)指令，自動控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式和時(shí)間，不僅方便了乘客，更重要的是減少了電能損失，起到了一定節(jié)能的效果。本發(fā)明利用微波檢測和按鍵檢測，雙重檢測確保了檢測效果。并通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路快速判斷有無高低電平變換來控制繼電器開合，這樣從同時(shí)自動檢測多個(gè)巷道口是否有人乘車，來自動控制電機(jī)的運(yùn)行模式，減少了能量的損失，可達(dá)到很好的自動控制效果?？蓮V泛運(yùn)用于各類煤礦人車和大山的索道之中。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速的發(fā)展，煤礦企業(yè)對礦井自動化的關(guān)注和應(yīng)用會越來越廣泛。若礦井均采用人車智能控制系統(tǒng)，其性能和效率將大大改善，將更好地

7、提高我國礦井技術(shù)水平，從而推動國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，帶來更大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目調(diào)研期間，進(jìn)行了技術(shù)查詢，沒有相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)和專利發(fā)表。三、項(xiàng)目主要內(nèi)容、指標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)1、研究內(nèi)容（1）礦用人車空轉(zhuǎn)資源浪費(fèi)問題；（2）礦用人車檢測控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（3）由微波檢測模塊和檢測模塊組成檢測模塊，用于檢測有無人員乘車；（4）PLC控制模塊的調(diào)速，用于接收檢測模塊采集的信息，經(jīng)分析處理將控制信號傳送給執(zhí)行模塊；（5）執(zhí)行模塊：變頻器模塊、指示燈模塊和喇叭報(bào)警模塊，用于執(zhí)行PLC控制模塊傳送的控制指令；（6）煤礦井下人車檢測控制裝置現(xiàn)場應(yīng)用考察。2、技術(shù)指標(biāo)（1）建立一種根據(jù)有無工作人員乘坐人車來決定其

8、是否運(yùn)行的人車檢測控制系統(tǒng)；（2）采用該候車檢測控制系統(tǒng)，使其在礦井運(yùn)行中有突出的節(jié)能和安全效益。3、關(guān)鍵技術(shù)（1）實(shí)時(shí)檢測礦用人車是否有工作人員乘坐并發(fā)出信號；（2）礦用人車檢測控制系統(tǒng)，包括電源模塊、檢測模塊、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)模塊、PLC控制模塊和執(zhí)行模塊，并進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)。4、創(chuàng)新點(diǎn)（1）礦用人車檢測控制系統(tǒng)能直接準(zhǔn)確的監(jiān)測人車人員乘坐情況，并通過智能化設(shè)計(jì)和人機(jī)界面能實(shí)時(shí)顯示人車運(yùn)行狀態(tài)，處于國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)；（2）減少了礦井人車的無效空運(yùn)行。四、技術(shù)路線方案、課題分解本項(xiàng)目針對解決人車空轉(zhuǎn)浪費(fèi)資源問題而提供一種礦用人車檢測控制系統(tǒng)，針對人車無人乘用時(shí)空轉(zhuǎn)耗能的弱點(diǎn)，采用該裝置的檢測及控制模塊，

9、能夠檢測是否有人乘坐人車，通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和繼電器將信號及時(shí)反饋給PLC作出相應(yīng)處理，減少能量損耗。項(xiàng)目執(zhí)行的技術(shù)路線如圖1所示。圖1 項(xiàng)目研究技術(shù)路線本項(xiàng)目擬采取的研究方案如下：（1）礦用人車在應(yīng)用中空轉(zhuǎn)而造成資源浪費(fèi)和能量損耗問題通過查閱文獻(xiàn)資料，收集國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)人車無人值守，且能節(jié)約電能、減少機(jī)械磨損的技術(shù)。通過井下現(xiàn)場調(diào)研，設(shè)計(jì)一套人車檢測控制系統(tǒng)。（2）人車檢測系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)礦用人車檢測控制系統(tǒng)包括電源模塊、檢測模塊、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)模塊、PLC控制模塊和執(zhí)行模塊；最終實(shí)現(xiàn)自動檢測是否有人乘車，從而控制電機(jī)運(yùn)行模式，減少能量損失。（3）礦用人車檢測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)及改進(jìn)對設(shè)計(jì)好的人車檢

10、測控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)。（6）礦用人車檢測控制系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用考察。進(jìn)行礦用人車檢測控制系統(tǒng)井下現(xiàn)場應(yīng)用，對比分析該系統(tǒng)應(yīng)用前后的效果并進(jìn)行考察。五、地點(diǎn)、進(jìn)度安排、費(fèi)用安排1、地點(diǎn)：霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山木瓜煤礦；河南理工大學(xué)。2、項(xiàng)目進(jìn)度及費(fèi)用安排：月份進(jìn)度安排費(fèi)用安排1井下現(xiàn)場跟蹤調(diào)研，重點(diǎn)關(guān)注礦用人車運(yùn)行特點(diǎn)和運(yùn)行過程。5萬2礦用人車節(jié)能控制系統(tǒng)整體控制方案開發(fā)。7萬3通過對人車現(xiàn)場運(yùn)行環(huán)境分析，測試對總體方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。7萬4礦用人車節(jié)能系統(tǒng)主執(zhí)行模塊研制。40萬5礦用人車節(jié)能系統(tǒng)控制模塊研制。20萬6礦用人車節(jié)能檢測控制裝置研制。7萬7控制中心上

11、位機(jī)研制。5萬8開展礦用人車節(jié)能控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)。9萬9開展礦用人車節(jié)能控制系統(tǒng)井下現(xiàn)場應(yīng)用考察。8萬10項(xiàng)目總結(jié)，編寫研究報(bào)告，結(jié)項(xiàng)驗(yàn)收。9萬合計(jì)117萬六、預(yù)期成果及經(jīng)濟(jì)、社會效益分析項(xiàng)目針對礦用人車空轉(zhuǎn)浪費(fèi)資源耗能問題展開研究，并設(shè)計(jì)一套人車檢測控制系統(tǒng)系統(tǒng)。該人車檢測控制系統(tǒng)屬于只能運(yùn)行系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對人車運(yùn)行狀況的監(jiān)控和記錄。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定，可進(jìn)一步提高礦井的自動化水平。 項(xiàng)目通過對礦用人車檢測控制系統(tǒng)，包括電源模塊、檢測模塊、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)模塊、PLC控制模塊和執(zhí)行模塊各部分的選型設(shè)計(jì)，并通過人既簡便從而可實(shí)時(shí)顯示猴車的運(yùn)行，檢測有無人員乘車，并具有聲光報(bào)警顯示。

12、是一套運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，操作及維護(hù)簡單、方便，并具有高節(jié)能效率的智能裝置。減少了檢修工人的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。項(xiàng)目研究成果能夠提高礦用人車的安全性能和運(yùn)行效率，并能降低礦用人車每天的用電量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的；該項(xiàng)目的研究成果將為煤礦安全生產(chǎn)、降低煤礦運(yùn)行成本帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。項(xiàng)目研究的內(nèi)容國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)較少，本項(xiàng)目的研究成果有望達(dá)到國際先進(jìn)水平。隨著國家對節(jié)能降耗及職工人身安全重視程度的提高，該項(xiàng)目所涉及的技術(shù)和取得的成果將具有廣闊的推廣價(jià)值及應(yīng)用前景。七項(xiàng)目研究人員名單姓 名性別部 門職 稱承 擔(dān) 內(nèi) 容項(xiàng)目責(zé)任人(項(xiàng)目負(fù)責(zé)人)張有獅男辦公室高工項(xiàng)目

13、負(fù)責(zé)項(xiàng)目主要參加人郭學(xué)軍男辦公室高工組織實(shí)施蘇夏收男辦公室高工項(xiàng)目技術(shù)咨詢楊海柱男河南理工大學(xué)副教授系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)開發(fā)李斌男辦公室高工技術(shù)驗(yàn)收王國俊男辦公室高工項(xiàng)目協(xié)調(diào)賈建國男辦公室高級會計(jì)師資金策劃朱善建男機(jī)電科工程師現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)霍國存男機(jī)電科助工現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)潘瑞峰男安全科助工技術(shù)驗(yàn)收支剛保男生產(chǎn)科工程師技術(shù)驗(yàn)收李利東男生產(chǎn)科工程師技術(shù)驗(yàn)收王紅旗男河南理工大學(xué)副教授軟件開發(fā)胡偉男河南理工大學(xué)副教授硬件設(shè)計(jì)楊金顯男河南理工大學(xué)副教授硬件設(shè)計(jì)袁松振男河南理工大學(xué)講師現(xiàn)場調(diào)試曾志偉男河南理工大學(xué)講師現(xiàn)場調(diào)試張俊杰 男機(jī)電科工程師現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)邱呈祥男機(jī)電科助工現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)馮冠一 男辦公室助工項(xiàng)目協(xié)調(diào)八、經(jīng)費(fèi)預(yù)算科目

14、總投資預(yù)算數(shù)其中:當(dāng)年預(yù)算 總投資預(yù)算計(jì)算依據(jù)經(jīng)費(fèi)支出定義1、設(shè)備費(fèi)5252是指在項(xiàng)目研究開發(fā)過程中購置或試制專用儀器設(shè)備，對現(xiàn)有儀器設(shè)備進(jìn)行升級改造，以及租賃外單位儀器設(shè)備而發(fā)生的費(fèi)用。其中：購置4747須注明購置設(shè)備名稱、型號、單價(jià)、數(shù)量、用途 試制5.05.0須注明試制設(shè)備名稱、數(shù)量、用途2、材料費(fèi)是指在項(xiàng)目研究開發(fā)過程中消耗的各種原材料、輔助材料等低值易耗品的采購及運(yùn)輸、裝卸、整理等費(fèi)用。3、測試化驗(yàn)加工費(fèi)是指在項(xiàng)目研究開發(fā)過程中支付給外單位（包括項(xiàng)目承擔(dān)單位內(nèi)部獨(dú)立經(jīng)濟(jì)核算單位）的檢驗(yàn)、測試、化驗(yàn)及加工等費(fèi)用。4、燃料動力費(fèi)2.02.0實(shí)驗(yàn)使用的設(shè)備用電及用水費(fèi)用。是指在項(xiàng)目研究開發(fā)

15、過程中相關(guān)大型儀器設(shè)備、專用科學(xué)裝置等運(yùn)行發(fā)生的可單獨(dú)計(jì)量的水、電、氣、燃料消耗費(fèi)用等。5、差旅費(fèi)5.05.0調(diào)研及合同簽訂、現(xiàn)場實(shí)施方案的制定、現(xiàn)場實(shí)施及對工人的培訓(xùn)。是指在項(xiàng)目研究開發(fā)過程中開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)（試驗(yàn)）、科學(xué)考察、業(yè)務(wù)調(diào)研、學(xué)術(shù)交流等所發(fā)生的外埠差旅費(fèi)、市內(nèi)交通費(fèi)用等。6、會議費(fèi)4.04.0參加電氣及安全方面交流會。是指在項(xiàng)目研究開發(fā)過程中為組織開展學(xué)術(shù)研討、咨詢以及協(xié)調(diào)項(xiàng)目等活動而發(fā)生的會議費(fèi)用。7、國際合作與交流費(fèi)是指在項(xiàng)目研究開發(fā)過程中項(xiàng)目研究人員出國及外國同行來華工作的費(fèi)用。項(xiàng)目發(fā)生國際合作與交流費(fèi)，應(yīng)當(dāng)事先報(bào)經(jīng)項(xiàng)目組織單位審核同意。8、出版/文獻(xiàn)/信息傳播/知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi)

16、66發(fā)表論文的審稿費(fèi)和版面費(fèi)、專利申請費(fèi)、資料印刷費(fèi)、文獻(xiàn)檢索費(fèi)和專業(yè)通信費(fèi)。是指在項(xiàng)目研究開發(fā)過程中，需要支付的出版費(fèi)、資料費(fèi)、專用軟件購買費(fèi)、文獻(xiàn)檢索費(fèi)、專業(yè)通信費(fèi)、專利申請及其他知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)等費(fèi)用。9、勞務(wù)費(fèi)2525高級人員4名，工作時(shí)間10個(gè)月，每個(gè)月4000元；其他人員3名，工作時(shí)間10個(gè)月，每個(gè)月3000元；是指在項(xiàng)目研究開發(fā)過程中支付給項(xiàng)目組成員中編外人員和項(xiàng)目組臨時(shí)聘用人員等的勞務(wù)性費(fèi)用。10、專家咨詢費(fèi)44是指在項(xiàng)目研究開發(fā)過程中支付給臨時(shí)聘請的咨詢專家的費(fèi)用。專家咨詢費(fèi)不得支付給參與項(xiàng)目管理的工作人員。一般標(biāo)準(zhǔn)為：具有或相當(dāng)于高級專業(yè)技術(shù)職稱人員第1、2天為500-800元

17、/人天，第3天及以后為300-400元/人天；其他專業(yè)技術(shù)人員第1、2天為300-500元/人天，第3天及以后為200-300元/人天。11、管理費(fèi)8.88.8課題經(jīng)費(fèi)預(yù)算在100萬元及以下的部分按照8%的比例核定。是指在項(xiàng)目研究開發(fā)過程中對使用本單位現(xiàn)有儀器設(shè)備及房屋，日常水、電、氣、暖消耗，以及其他有關(guān)管理費(fèi)用的補(bǔ)助支出。管理費(fèi)實(shí)行分段超額累推比例法核定：項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算在100萬元及以下的部分按照8%的比例核定；超過100萬元至500萬元的部分按照5%的比例核定；超過500萬元至1000萬元的部分按照2%的比例核定；超過1000萬元的部分按照1%的比例核定。管理費(fèi)實(shí)行總額控制，由項(xiàng)目承擔(dān)單位

18、管理和使用。12、其他10.210.2項(xiàng)目驗(yàn)收、鑒定費(fèi)用8.0萬元；考慮市場隨機(jī)性，按不可預(yù)見考慮預(yù)算2.2萬元。須注明開支的具體內(nèi)容。合計(jì)117.0117.08-1設(shè)備購置（試制）預(yù)算明細(xì)表序號設(shè)備（軟件）名稱型號單價(jià)(元/臺件)數(shù)量（臺件）總價(jià)經(jīng)費(fèi)列支生產(chǎn)國別與地區(qū)主要技術(shù)性能指標(biāo)購置（試制）理由、用途、擬安置單位（與本項(xiàng)目關(guān)系）1變頻器400000140.0萬元中國電機(jī)變頻控制2PLC5000015.0萬元中國控制中心3組態(tài)王軟件2000012.0萬元中國控制中心4檢測裝置1000055.0萬元中國檢測系統(tǒng)5678累計(jì)52萬元8-2材料費(fèi)預(yù)算明細(xì)表序號材料名稱計(jì)量單位單價(jià)（元/單位數(shù)量）材料費(fèi)用經(jīng)費(fèi)列支12累計(jì)8-3外協(xié)測試化驗(yàn)與加工費(fèi)預(yù)算