1、立项原因：

矿井巷道在掘进工程中，掘进机是必不可少的设备，它可以有效的提高掘进进度和减少掘进循环程序。《掘进机司机操作规程》中明确规定，‘掘进机司机在检查确认其正常并在作业人员撤至安全地点后，方准合上电源总开关，按操作程序进行空载试运转....’以此来防治其他作业人员进入掘进区域而造成人身伤亡事故的发生。由于国内没有相应的专用仪器对工作区域设立警戒，通常的做法是在掘进机后巷道两帮安排警戒人员。

由于煤矿井下工作环境复杂恶劣。在掘进机工作时视线清晰度不佳，由于掘进机司机在操作时大部分注意力会集中在掘进机前方，很少能兼顾掘进机后方的工作人员，截割电机启动后，截割头旋转速度和扭矩都非常大。并且掘进机经常前进、后退，因而原先在警戒线外的人员，因为掘进机的移动，而处于警戒范围内，易造成意外事故；另外，部分警戒人员未能坚守警戒职责，或者因为当班现场施工人员较少，班长没有安排在掘进机两侧设置警戒人员。因此，人工设置警戒具有随意性，不可控性，极有可能造成其他人员误入警戒范围内而造成严重后果。

从本质安全方面考虑，掘进机本身存在缺陷，不能及时、迅速感知人员的进入，同时不能够因为其他人员的误入，立即产生反应而停止工作。另外人工设置警戒线存在着随意性以及不严密性，为此，研制一种掘进机人体自动检测保护装置，就非常必要和迫切。

因此，针对掘进机工作时误伤现场工作人员事故的问题，采用红外线技术，对掘进机控制电器电路进行干预控制，使得掘进机的启动、工作受到人体热源的控制，从而避免非操作人员的误入掘进机工作区域，提高掘进机工作面安全警戒水平，减少人生伤害事故的发生。

2、成果内容：

2.1、“GUR5”型人体热释红外传感器

“GUR5”型人体热释红外传感器采用了热释电红外传感信号处理专用集成电路，配以PIR热释电传感器、菲涅尔等元器件，构成被动式的热释电红外开关、报警用热释红外传感器。传感器加上光学透镜后，其检测距离为5m。“GUR5”型人体热释红外传感器检测范围示意图如图1所示。

“GUR5”型人体热释红外传感器可在各种有人活动场合使用。红外探测主要基于热释电红外探测技术，运动人体散发出特定波长7-10um红外线，被动式红外探头就是靠探测人体散发的7-10um左右的红外线而进行工作的。通过传感器的菲涅尔透镜增强后聚焦到红外感应电源上，被PIR红外探头吸收并转化为电信号，从而实现所要求的各种功能。传感器壳体上有指示灯，当传感器导通时，指示灯亮；当传感器断开时，指示灯灭。

图1  “GUR5”型人体热释红外传感器检测范围示意图

2.2、人体热释红外线急停控制装置

采用“GUR5”型人体热释红外传感器成套设备与华宇KT101控制箱进行闭锁关联，并把KT101控制箱安装在机组后方5米处转载机上两侧，用红外线组成两道安全墙。人体热释红外急停控制装置原理示意图2

当人体误入红外感应区域时，“GUR5”型人体热释红外传感器自动探测人体发射的7-10um左右的红外线，将给华宇控制箱中的继电器一个电流信号，该信号的切入能使控制箱中的断电器工作，断开控制系统中控制掘进机开停的闭锁控制回路，从而达到停止掘进机主回路的目的，掘进机停止运转，保障了人员的安全。

人体热释红外急停控制装置原理示意图

2.3、人体热释红外线急停控制装置工工作原理

“GUR5”型人体热释红外传感器电源由机组电控箱提供DC127V电源，VCC接入+127V，GDN接入-127V，并由华宇KT101控制箱为“GUR5”型人体热释红外传感器提供36V电源，当施工人员由远而近进入传感器的感应范围，传感器检测到人体发射的7-10um左右的红外线时，经过传感器内部工作输出信号为低电平，使华宇KT101控制箱中的继电器工作，其主触点断开，切断掘进机控制回路，主电路断电，掘进机停止工作；当施工人员由近而远离开传感器感应范围，自动延时8-15s后由低电平输出信号转换为高电平输出信号，华宇KT101控制箱中的继电器工作恢复，为掘进机再次启动做准备。

人体热释红外线急停控制装置安装位置示意图                  

3、创新点：

采用目前成熟的红外线技术对掘进就电气电路进行干预控制，使得掘进机的启动、工作受到人体热源的控制。该装置不仅要保证检测系统可靠，还要充分保障操作系统简单，研制成本低、现场安装方便。具有以下创新点：

3.1、在掘进机启动时，有人员进入掘进机操作范围内时，存在一种自动感应、检测、报警装置，并从声光上给予提醒，杜绝人员误入，同时要保证掘进机前方和后方无人时方可启动掘进机。

3.2、人员在进入施工范围内时能够自动报警并切断掘进机的运行，从而杜绝生产和人身安全事故的发生。

3.3、便于现场施工和安装，设计合理，体积小，不影响掘进机的整体结构和所有使用功能。

3.4、加工制作简单，成本低。

4、社会效益：

该装置的使用，大大提高了掘进机的掘进安全性，减少掘进机生产事故及掘进机伤人的问题，保证了巷道掘进施工的安全。

4.1、该项目实施可以很好的提高自动检测、警戒能力，方便迅速管理与控制，实施动态连续检测并报警，完全代替原有人工设置警戒，确保掘进机更安全可靠的使用。

4.2、可以扭转掘进机生产事故及人身事故频发的现状，促进安全效益的提高。

4.3、该装置不影响掘进机的整体结构，不影响掘进机的各项功能的正常发挥。推广应用前景广阔。