矿灯信息管理系统为适应煤矿信息化建设的需要和实现灯房信息化管理这一目标而开发的。该系统不仅提高了矿灯架充电效率还实现了从放灯、充电、待用、取灯、使用到自动统计、报告、考勤等全过程动态管理。
为管理者、决策者实时提供了快速、准确、全面的信息依据，为矿灯和人员的管理和安全预防、决策打下了基础，开创了矿灯信息化管理的新纪元。
1 系统设计的目的
南屯煤矿矿灯房多年来都是靠人工进行矿灯的发放、管理、统计及实时监视工作。通过南屯煤矿矿灯信息管理系统的建设，可以实现后台监测矿灯充电状态管理、上下架管理、使用管理、辅助井下人员考勤管理、灯史管理、故障监测管理等功能，不仅大大节省了人力，提高了劳动效率，还能为南屯煤矿矿灯综合信息化提供一个高质量的平台，充分体现南屯煤矿的企业形象和整体实力。通过此次改造可以对矿灯充电架进行升级改造，大大提高充电架使用寿命，提高充电效率。
2 矿灯充电架结构特征与工作原理
2.1 结构特征
整个充电架由架体、电气部分、通讯部分和软件组成。电气部分由开关电源、充电输出板、计算机板、LED状态指示、等部分组成。
结构框图如图1所示。
充电插头为矿灯负极，充电插头在架体内部的连接线与充电板的充电插头标示的负极(即标示为“-”的一端连接)，充电接触座为矿灯正极，充电接触座在架体内部的连接线与充电板的充电插头标示的正极(即标示为“+”的一端连接)。
2.2 工作原理
接通主电源之后，主电源向充电输出板和计算机板供电，单片机上电后进入复位状态，此时LED显示全部红绿灯均亮，几秒后，单片机完全启动。然后充电输出板利用单片机及其外围电路检测待充矿灯的电压，并且和设定值进行比较，利用单片机的PWM定时器调整脉冲宽度，进行充电，进入快充状态，电压达到矿灯所需值之后，不再快充，改为涓充，此时LED显示为红绿灯全部亮。
在整个充电过程中，充电输出板上的单片机一直跟踪对应矿灯的充电电压，对矿灯的电压进行采样，在达到程序设定的状态之后判定矿灯为充电(智能)，充满(完成)，故障(采样故障或者矿灯故障)状态。
2.3 主要技术参数
充电制式：充电限制电压限制在4.18V左右，充电电流最大850mA左右，并且根据矿灯电池电压升高，不断降低电流，实现分阶段充电的功能，有效保护矿灯电池寿命。
3 信息化系统的组成
该系统主要由主机、单片机、传输系统、传输接口、程序软件、系统配置、数据库或多个网络机等主要部分组成，其功能实现的系统示意图如图2。
4 系统内容及功能
4.1 系统内容
基本工作内容：可以实现后台监测矿灯充电状态管理、上下架管理、使用管理、辅助井下人员考勤管理、灯史管理、故障监测管理等功能等。
4.2 系统功能
①充电控制功能：系统软件是建立在镍氢电池矿灯、单片机0△V控制充电硬件基础上的。在充电过程中，采用世界最先进的0△V控制方式。当显示0△V时，矿灯电量充满，自动转入涓冲，由红、绿LED灯显示。达到矿灯电量既能充满，又不过冲，从而缩短充电时间、延长矿灯寿命、降低充电和使用成本。同时也消除了倒班时因时间短，矿灯电量不满而影响工作的后顾之忧。
②安全查询功能：当人员取灯下井后，通过该系统可以在后台对下井人员的下井时间进行存档。当人员上井放回矿灯后，后台对上井时间进行存档。若出现超过规定最长下井时间未交灯的情况时，系统会对未上井的人员数量统计并报警，对矿灯管理及下井人员管理来说都可以起到很好的辅助作用。
③矿灯状态显示功能：可查看每一台充电架上实际在帐的矿灯总数、正在充电的矿灯、已充满电的矿灯、充电故障的矿灯和取走矿灯的数量，可查看灯房全部充电架目前的矿灯数量、充电和使用情况。④数据统计功能：
1)可统计任意时刻矿灯在架的数量、离架矿灯的数量以及辅助统计井下人数。
2)可对每盏矿灯任意时段的使用次数(按上架及下架次数进行统计)进行累计统计，和规定使用次数相比，以此判断该矿灯的寿命状况，从而帮助单位对即将到达使用寿命的矿灯进行提前统计，确保了矿灯的正常使用及更换循环，确保了矿灯安全管理工作的科学性及可靠性。
⑤考勤和管理功能：
1)可通过后台程序对全部职工进行下井考核，从下井时间和下井数量上都能进行准确的记录，以实现下井考勤功能。
2)根据矿灯的目前情况，可查看任一职工现在是否在井下，同时对长期不取灯的人员进行提示。通过该管理系统可以对长期不按规定下井的人员进行准确的判断，为矿井安全管理提供了有效可靠的依据。
⑥资源共享功能：
和本单位的局域网联网后，各级领导都可以通过该系统，及时了解目前井下人员数量情况，从而实现资源共享。
⑦修改打印功能：
1)可随时增加、修改、删除矿灯(即矿工)的信息，包括姓名、单位、职务、工种、自救器编号、职工编号、照片等。
2)可随时增加、修改、删除充电架、矿灯的数量及编号。
3)有强大的报表打印功能，根据查询需要，可随时对矿灯的信息情况进行打印，包括：下井人员统计，长期未取灯情况统计、超时未上井情况统计等。
5 系统的特点
①本系统软件采用功能强大的组态软件开发，应用程序可在Windows2000 Server 操作系统中运行，并提供了良好的人机界面，便于用户学习和操作。
②界面友好，各种信息的录入、删除、修改、查看等操作简单，易学易用。
③数据安全性高，稳定性好。提供了完善的错误操作中断提示，避免了出现死机或程序无故中断而造成的数据丢失。
④设置了用户权限管理。一般用户只能查看普通信息，责任用户只有将用户名和密码登录后，才能进行数据的增、删、改，同时也避免了不同操作员之间修改彼此的录入记录。
灯架状态显示菜单图如图3所示。
6 结束语
矿灯信息化管理系统在我矿已正式投入使用，4000余台矿灯通信数据已具备上传功能，可在矿内局域网实现共享，即可在任意一台电脑实时查看每台充电架上每盏矿灯当前状态，及时掌握入井人员的上、下井情况。同时该系统的投入使用，大大降低了人工劳动强度，实现了矿灯房无人职守。
作者：李存鹏 仝涛 冯秋思 贺鹏 刘祥勇 来源：价值工程 2016年6期
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