1、問題的提出
    《煤礦安全規程》第七十二條明確規定：采煤工作面刮板輸送機必須安設能發出停止和啟動信號的裝置，發出信號點的距離不得超過15 m。目前的煤礦礦井通信技術中，主要有動力載波通信、漏泄無線通信和感應通信等，這些通訊方式都存在系統造價昂貴、抗干擾性能差的缺點，尤其炮采工作面因每天放炮而無法架線，工作面內部沒有能發出啟動和停止刮板輸送機信號的裝置，采用擺動礦燈、人力喊話等比較原始的方法進行通信；在緊急情況下，不能及時有效停止設備運轉，造成設備損壞、人員傷亡等事故發生。經反復分析及試驗，研制了一種YSTK-I型移動式輸送機開停控制器（以下簡稱控制器），它可以在工作面內利用礦燈，隨時隨地發出停止和啟動刮板輸送機信號及緊急停機閉鎖的無線網絡信號裝置。
2、控制器技術參數及組成
    (1)主要技術參數
    供電電壓/v    DC12
    功率/VA≤0.5（工作電流70 mA，本安型）
    頻率/GHz    2.4
    接收靈敏度/MV    ≤20
    收發距離/m    500
    (2)控制器組成
    1)信號發射裝置
    a．主要組成。信號發射裝置由礦燈和具有收發功能的芯片I組成，芯片I安裝在礦燈內，由礦燈提供電能，把礦燈閃動的次數轉變成信號發射出去，同時能接收其他裝置發出的信號，并驅動信號發射裝置內的蜂鳴器，發出相對應次數的蜂嗚聲。信號發射裝置方框圖如圖l所示。
    裝置主要由SF6135-B01模塊、軌對軌電流放大器、采樣電阻陣列、單片機、有源時鐘、蜂鳴器、低壓差穩壓器等器件組成，其中軌對軌電流放大器采樣電阻為系統的輸入條件，檢測電路根據礦燈燈頭的不同工作電流，快速判斷出對應的工作模式，當礦燈燈頭電流流過采樣電阻時產生微弱的電流，經過100倍的放大之后輸出，送至單片機模數轉換器，根據輸入的電流幅度大小測算出燈頭的工作電流。此種電路的優點是適應任何礦燈，不破壞礦燈本身的防爆性能，整個電路工作電流為本安電流，在安全范圍之內，利用礦燈燈頭的強、弱光模式，開關按鍵的觸發模塊可發出開停機信號、打點信號及緊急停機等多種模式識別。
    b．工作原理。當按鍵模式為開、停機狀態時，蜂嗚器發出響聲，同時指令經單片機的IXD數據輸出端送入.SF6135-BOI模塊的RXD數據接收端，模塊通過天線將指令發出。當SF6135-BOI無線模塊收到環境中的無線信號時經過數據解包，校驗準備無誤以后由模塊的IXD數據輸出端輸出，送入單片機的RXD數據接收端，根據送入的數據格式，命令作出對應的響應。當燈頭為關狀態時，檢測電流為O，判斷區為休眠狀態，由單片機發出指令進行電源關斷，系統進入待機休眠狀態，節省電源消耗，一旦檢測到燈頭進入正常工作狀態，立即停止休眠，以全速方式運行，進行各種模式命令響應。
   2)信號接收裝置及執行部分
   a．主要組成。信號接收裝置及執行部分由信號接收芯片、組合電鈴、輸送機控制開關和輸送機控制按鈕組成，信號接收芯片安裝在輸送機控制開關內，由開關提供電能，并且能接收信號發射裝置的信號、驅動組合電鈴、發出輸送機停開信號，輸送機司機根據組合電鈴發出的信號，控制輸送機的開停，在緊急情況下可直接停機。信號接收裝置同時能把組合電鈴的響動次數轉變成信號發射出去，使信號發射裝置內的蜂嗚器發出響聲，告知工作面人員輸送機的開停。
    信號接收裝置方框圖如圖2所示。裝置主要由電源電路、SF6135-B01模塊、單片機等組成。
    b．工作原理。交流電源經過Bl（電源變壓器）降壓至12 V，經過全橋整流，在經過電容濾波后送入LM2576-5.0開關式穩壓器，穩壓至5v，濾波后分為兩路，一路送至KA、KB繼電器線圈端，為繼電器提供5v的工作電壓；另外一路送至LM1117。
3.3低壓差穩壓器，將5v為3.3 V，為數字系統提供工作電源。
    無線模塊電路有模塊、編程接口、工作模式選擇口組成，根據現場工作需要，將模塊通過模式，選擇接口配置為終端或路由方式處理通信鏈路的數據。MCU為整個電路的核心。這里選擇了新型8位高速單片機，為了保證可靠穩定工作，時鐘源選擇了有源恒溫晶振，防止溫度漂穩影響。
    按鍵電路有DW1和DW2穩壓二極管，作用是為了防止外接按鍵誤接等因素產生的高電壓竄人單片機口線燒毀單片機。當程序檢測到有按鍵按下后，作出相應的判斷，確認以后進行相應的處理。系統初始化以后將正口線設為輸入狀態。
    地址設置路由撥碼開關和單片機組成，有效地址為0 ~255位，在通信中根據地址進行相應的操作，防止通信混亂，只有相同地址的才可以進行通信控制。
    由單片機輸出端輸出高電平，使三極管導通，將繼電器的低端拉至低電位，繼電器線圈有電流通過，產生磁場吸合，其中二極管起到抑制脈沖反電動勢，保護繼電器驅動三極管的功能，防止在釋放繼電器時線圖產生的反電動勢電壓擊穿三極管。繼電器狀態指示有發光管或限流電阻等組成。繼電器線圈兩端有吸合電壓時LED通過限流電阻點亮，用于指示線圈吸合狀態。
    c．信號工作流程。當SF6135-B01模塊接收到環境中的無線信號，模塊進行數據解碼檢驗以后，送入單片機（RXD端），單片機的串口通信中斷以后保存至通信緩沖區，在單片機的任務調度中進行判斷，如果有符合自己的地址，命令則進行對應的響應。
3、井下應用效果
    (1)實驗工作面的基本情況
    YSTK-I型移動式輸送機控制器經實驗室試驗和仿真模擬實驗取得成功基礎上，于2009年IO月開始在11181工作面進行井下現場試驗。其11181工作面回采二．煤層，層度在0~13 m，平均厚度5m，煤層傾角140一330，平均160，受11141工作面老空水進行影響，涌水量3m3／h。
    (2)實驗工作面設備布置
    11181工作面機械設備配備如表l所示。
    (3)井下安裝
    YSTK-I型移動式輸送機開停控制器接收板、開關、電鈴接線示意圖如圖3所示，終端部分安裝在工作面供輸送機機頭電機控制開關的內部，接AC36V電源；KA繼電器常閉觸點接控制輸送機回路；KB繼電器的常開觸點接信號電鈴回路。
  礦燈部分安裝在礦燈內部，礦燈可以在工作面內部自由移動。電源接礦燈電池3.7 V，燈頭的負極接小板的取樣電阻端A點。
    (4)井下實驗情況
    工作面安裝了信號發射裝置通過一個月的現場試驗，其人員手持礦燈可在工作面內部自由移動，也可以隨時隨地進行打點，發送各種信號。礦燈在強光時進行打點（給輸送機司機發送開停信號）；礦燈在弱光時連續按兩下，微處理器控制無線收發器發出緊急停機信號并自動停輸送機（只有弱光變強光時輸送機才能解鎖運轉）。
    (5)應用效果
    控制器在11181炮采工作面投入使用幾個月以來，控制器沒有發生任何故障，信號發射器攜帶方便，操作簡單，控制精確性高，既降低了工作面事故影響時間，又提高了的開機率，提高了工作面的單產，有效改善了工作面的安全狀況，保證了采面的安全生產。
4、結語
    YSTK-I型移動式輸送機開停控制器是一種薪型的無線通信網絡信號裝置，不僅可以在500 m距離內實現可移動式收發輸送機開停控制信號，在緊急情況下能實現輸送機的停機閉鎖，信號傳輸穩定可靠，而且可實現點對點和點對多點的連接，采用無線方式將若干此類設備連成一個微微網，多個微微網又可互聯成特殊分散網，形成靈活的多重微微網的拓撲結構，從而實現各類設備之間的快速通信。