一種礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀,其特征在于該監(jiān)測儀基于單片機(jī)，包括控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和電源系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)主要包括主機(jī)防爆箱及其上蓋、安裝底座、電源開關(guān)、采集航空接頭、電源航空接頭、USB接口、上蓋固定板、電路板安裝螺釘、液晶屏、電路板固定板、電路板銅柱以及電路板等；所述采集系統(tǒng)主要包括直通管、壓力傳感器以及接頭，壓力傳感器通過直通管與外部設(shè)備液壓油泵連接，接頭與控制系統(tǒng)中的采集航空接頭連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集；所述電源系統(tǒng)主要包括電源防爆箱及其上蓋、懸掛支架、供電航空接頭、充電航空接頭、電源防爆箱上蓋固定板、電池固定板以及電池。
【專利說明】一種礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦用安全設(shè)備，具體為一種基于單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測與記錄礦用液壓支柱的壓力的數(shù)據(jù)采集與記錄裝置，稱為礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)測儀。該監(jiān)測儀設(shè)計(jì)在礦井深井下進(jìn)行壓力數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)，適應(yīng)礦井下防爆、防塵、防火、防水要求的使用條件，能夠安全實(shí)時(shí)的采集壓力數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到記憶芯片，提供數(shù)據(jù)方便下載，為礦井事故的分析提供依據(jù)。
【背景技術(shù)】
[0002]礦產(chǎn)開采是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要來源，也是我國能源開采的重要環(huán)節(jié)。然后，礦產(chǎn)開采需要在地下幾十米幾百米下進(jìn)行，那么礦井和巷道地安全就尤為重要。礦井巷道需要用支柱支撐，確保巷道安全，然而礦井下的環(huán)境潮濕陰暗，施工人員很受環(huán)境的影響，對于人工記錄支柱壓力有相當(dāng)大的困難。不僅浪費(fèi)了人力，又不能完全準(zhǔn)確的記錄數(shù)據(jù)。在 申請人:檢索的范圍內(nèi)，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀緊密相關(guān)的文獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，該設(shè)備基于單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測與記錄礦用液壓支柱的壓力，適用于礦井下昏暗、潮濕的特殊環(huán)境，設(shè)備采用防爆防塵防火防水設(shè)計(jì)，安全快速的采集存儲(chǔ)所需壓力數(shù)據(jù)，并將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)參數(shù)顯示在液晶屏上，清楚的顯示給使用人員。
[0004]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于該監(jiān)測儀基于單片機(jī)，包括控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和電源系統(tǒng)；
[0005]所述控制系統(tǒng)包括主機(jī)防爆箱、主機(jī)防爆箱上蓋、主機(jī)安裝底座、安裝螺釘、防爆按鈕、狀態(tài)指示燈、視窗、調(diào)節(jié)旋鈕、電源開關(guān)、采集航空接頭、電源航空接頭、USB接口、防主機(jī)爆箱上蓋固定板、電路板安裝螺釘、液晶屏、電路板固定板、電路板銅柱以及電路板；所述主機(jī)防爆箱與主機(jī)防爆箱上蓋采用防火密封條密封連接；所述防爆按鈕、狀態(tài)指示燈、調(diào)節(jié)旋鈕和電源開關(guān)安裝在主機(jī)防爆箱上；所述采集航空接頭與采集系統(tǒng)中的接頭連接，電源航空接頭與電源系統(tǒng)中的供電航空接頭連接；所述控制系統(tǒng)內(nèi)部的電路板、液晶屏用電路板銅柱連接，電路板與電路板固定板采用銅柱連接，電路板固定板使用粘結(jié)劑粘在防爆箱的內(nèi)部；所述USB接口安裝在主機(jī)防爆箱的側(cè)面；
[0006]所述采集系統(tǒng)包括直通管、壓力傳感器以及接頭，壓力傳感器通過直通管與外部設(shè)備液壓油泵連接，接頭與控制系統(tǒng)中的采集航空接頭連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集；
[0007]所述電源系統(tǒng)包括電源防爆箱、電源防爆箱上蓋、安裝螺釘、電源安裝底座、懸掛支架、供電航空接頭、充電航空接頭、電源防爆箱上蓋固定板、電池固定板以及電池；所述電源防爆箱與電源防爆箱上蓋采用防火密封條密封連接；所述安裝底座和懸掛支架用于配合控制系統(tǒng)安裝到監(jiān)測儀主機(jī)上；供電航空接頭和充電航空接頭用于12V鋰電池的供電與充電；電源防爆箱上蓋用安裝螺釘鎖緊密封到電源防爆箱上蓋固定板上，電池被電池固定板固定到電源防爆箱上；電池電源輸出線與供電航空接頭連接，作為12V電源輸出，供給監(jiān)測儀；電池電源輸入線與充電航空接頭連接，作為電源輸入，充電使用；
[0008]電源防爆箱通過主機(jī)安裝底座懸掛安裝在主機(jī)防爆箱上；主機(jī)防爆箱上的主機(jī)安裝底座用螺釘安裝到外部支架的安裝板上，電源防爆箱的電源安裝底座和懸掛支架，也用螺釘安裝到外部支架的安裝板上；電源系統(tǒng)中單獨(dú)電源航空接頭與控制系統(tǒng)中的供電航空接頭連接，控制系統(tǒng)中的采集航空接頭與采集系統(tǒng)中的接頭連接。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，取代了人工，主要用于礦用液壓支柱壓力的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測與記錄，設(shè)備采用防爆防塵防火防水的全防設(shè)計(jì)，可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的反應(yīng)液壓支柱的壓力，為井下安全生產(chǎn)提供保障。本發(fā)明監(jiān)測儀利用單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，把數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)技術(shù)運(yùn)用到液壓設(shè)備上，提高了液壓數(shù)據(jù)采集速度和安全性，減少了礦井人員使用數(shù)量和工作量，具有結(jié)構(gòu)簡單、布局直觀、顯示清晰，系統(tǒng)軟件界面友好，便于礦井下施工人員的觀察與操作，安全快速的采集存儲(chǔ)壓力數(shù)據(jù)，為礦井?dāng)?shù)據(jù)采集提供了新的技術(shù)支撐和設(shè)備支撐。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀一種實(shí)施例的整機(jī)外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀一種實(shí)施例的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀一種實(shí)施例的電源防爆箱結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為本發(fā)明礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀一種實(shí)施例的控制系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5為本發(fā)明礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀一種實(shí)施例的電源防爆箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖6為本發(fā)明礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀一種實(shí)施例的采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明。
[0017]本發(fā)明設(shè)計(jì)的礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀(簡稱監(jiān)測儀，參見圖1-6)，其特征在于該監(jiān)測儀基于單片機(jī)，采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和電源系統(tǒng)三大部分。
[0018]所述控制系統(tǒng)(參見圖2)包括主機(jī)防爆箱1、主機(jī)防爆箱上蓋11、主機(jī)安裝底座15、安裝螺釘14、防爆按鈕12、狀態(tài)指示燈(紅、綠)10、視窗13、調(diào)節(jié)旋鈕18、電源開關(guān)19、采集航空接頭16、電源航空接頭17、USB接口 30、主機(jī)防爆箱上蓋固定板31、電路板安裝螺釘32、液晶屏33、電路板固定板34、電路板銅柱35以及電路板36 ;所述主機(jī)防爆箱I為不銹鋼鋼板焊接而成，且主機(jī)防爆箱上蓋11與主機(jī)防爆箱I采用防火密封條密封連接，實(shí)現(xiàn)防爆防火防塵防水；所述主機(jī)安裝底座15是為了方便設(shè)備的懸掛安裝；所述防爆按鈕12、狀態(tài)指示燈10、調(diào)節(jié)旋鈕18和電源開關(guān)19用于整個(gè)系統(tǒng)操作與控制，同時(shí)具有防爆防火防塵防水功能，防護(hù)等級(jí)IP67 ;所述液晶屏33采用12864液晶屏，多行顯示采集數(shù)據(jù)、操作指令與狀態(tài)顯示，對采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示輸出；所述采集航空接頭16與采集系統(tǒng)中的接頭52 (參見圖6)連接，電源航空接頭17與電源系統(tǒng)中的供電航空接頭21連接，能夠隔絕電、氣、液，做到防爆防火防塵防水；所述控制系統(tǒng)內(nèi)部的電路板36、液晶屏33用電路板銅柱35連接，電路板36與電路板固定板34采用銅柱連接，電路板固定板34使用粘結(jié)劑粘在防爆箱I的內(nèi)部，避免開孔破壞系統(tǒng)密封性；所述USB接口，安裝主機(jī)在防爆箱I側(cè)面，供數(shù)據(jù)下載使用。
[0019]所述控制系統(tǒng)使用的功能按鍵開關(guān)、12864液晶顯示屏、故障指示燈、USB接口、數(shù)據(jù)航空接頭和供電航空接頭等，均采用防爆防塵防火防水的全防設(shè)計(jì)，做到設(shè)備外圍的安全防護(hù)，防護(hù)等級(jí)均滿足IP67標(biāo)準(zhǔn)。12864液晶顯示屏，設(shè)計(jì)采用防爆玻璃透視安裝，貼合處用密封膠密封，能夠滿足使用要求。故障指示燈采用紅綠狀態(tài)指示，綠色表示正常，紅色表示故障。數(shù)據(jù)和供電均采用防護(hù)高的航空接頭連接，確保設(shè)備的密封安全。
[0020]所述采集系統(tǒng)(參見圖6)包括直通管50、壓力傳感器51以及接頭52。壓力傳感器51通過直通管50與外部設(shè)備液壓油泵連接，接頭52與控制系統(tǒng)中的采集航空接頭16連接，通過接頭52將壓力數(shù)據(jù)傳入控制系統(tǒng)中的采集航空接頭16 (參見圖2、4)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。所述壓力傳感器設(shè)計(jì)采用12V供電，5V、IOma輸出，能夠引入單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)采集壓力數(shù)據(jù)。
[0021]所述電源系統(tǒng)(參見圖3-5)包括電源防爆箱2、電源防爆箱上蓋25、安裝螺釘20、電源安裝底座24、懸掛支架23、供電航空接頭21、充電航空接頭22、電源防爆箱上蓋固定板40、電池固定板41以及電池42 ;所述電源防爆箱2為不銹鋼鋼板焊接而成，電源防爆箱上蓋25與電源防爆箱2采用防火密封條密封連接，實(shí)現(xiàn)防爆防火防塵防水；電源防爆箱2通過主機(jī)安裝底座15懸掛安裝在主機(jī)防爆箱I上；所述電源安裝底座24和懸掛支架23用于配合控制系統(tǒng)安裝到監(jiān)測儀主機(jī)上；所述供電航空接頭21和充電航空接頭22用于12V鋰電池的供電與充電。所述電源防爆箱上蓋25用安裝螺釘20鎖緊密封到電源防爆箱上蓋固定板40上，電池42被電池固定板41固定到電源防爆箱2上；電池電源輸出線與供電航空接頭21連接，作為12V電源輸出，供給監(jiān)測儀設(shè)備；電池電源輸入線與充電航空接頭22連接，作為12電源輸入，充電使用。
[0022]所述的控制系統(tǒng)與電源系統(tǒng)連接如下:電源防爆箱2通過主機(jī)安裝底座15懸掛安裝在主機(jī)防爆箱I上；主機(jī)防爆箱I上的主機(jī)安裝底座15用螺釘安裝到外部支架的安裝板上，電源防爆箱2的電源安裝底座24和懸掛支架23，也用螺釘安裝到外部支架的安裝板上；電源系統(tǒng)中單獨(dú)電源航空接頭21與控制系統(tǒng)中的供電航空接頭17連接，控制系統(tǒng)中的采集航空接頭16與采集系統(tǒng)中的接頭52連接，即完成設(shè)備的電氣連接。
[0023]所述電源系統(tǒng)使用的大容量鋰電池42、電源防爆箱2、充電航空接頭22、供電航空接頭21等，均采用防爆防塵防火防水的全防設(shè)計(jì)。實(shí)施例的大容量鋰電池設(shè)計(jì)采用12V、6800mah的可充電鋰電池，理論工作時(shí)間為一個(gè)星期，放電電流約為300ma，電壓范圍12.6V - 10.8V ；電源防爆箱2，設(shè)計(jì)采用不銹鋼材料，壁厚3mm，全焊接，保證密封，電源防爆箱蓋與箱體螺紋連接，并粘貼防火膨脹密封條；充電航空接頭與供電航空接頭將電池與主設(shè)備分離，降低設(shè)備的安全隱患，采用航空接頭連接，具備防塵防水，均滿足IP67標(biāo)準(zhǔn)。
[0024]本發(fā)明監(jiān)測儀基于單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，實(shí)施例采用STC12C5A60S2型單片機(jī)，是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(IT)的單片機(jī)，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S)，針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合使用設(shè)計(jì)。
[0025]所述STC12C5A60S2單片機(jī)配置FLASH高速存儲(chǔ)模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、時(shí)鐘模塊和USB串口模塊等，設(shè)計(jì)完成設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)下載、時(shí)間更新、采集設(shè)定和復(fù)位等功能。完整合理的利用單片機(jī)I/O 口，進(jìn)行功能的設(shè)定與故障的顯示，清晰完整的指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，方便施工人員的工作。
[0026]本發(fā)明監(jiān)測儀的工作原理和過程是:操作人員檢查監(jiān)測儀處于正常狀態(tài)；按下電源開關(guān)19，進(jìn)入監(jiān)測儀工作過程，顯示時(shí)間(可自動(dòng)更新)、標(biāo)識(shí)序號(hào)(唯一)、初始設(shè)定等信息；設(shè)定采集時(shí)間、存儲(chǔ)選區(qū)、壓力額定值等信息；按下采集按鈕進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集可隨時(shí)停止，并自動(dòng)完成存儲(chǔ)，可以連續(xù)存儲(chǔ)至16MB的FLASH存儲(chǔ)空間；采集過程中將根據(jù)壓力設(shè)定指示壓力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)工作狀態(tài)的指示與壓力高低壓報(bào)警；根據(jù)實(shí)際情況，可對采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行查看和刪除，對采集時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，對設(shè)備程序進(jìn)行復(fù)位操作；待到需要下載數(shù)據(jù)時(shí)，插入U(xiǎn)盤至USB數(shù)據(jù)口，按下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按鈕，即可快速完成下載工作，時(shí)間在幾秒之內(nèi)；下載后的數(shù)據(jù)，移植到上位機(jī)進(jìn)行報(bào)表的生成與后續(xù)的數(shù)據(jù)報(bào)告的生成工作。
[0027]本發(fā)明監(jiān)測儀可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)和下載，還可以實(shí)時(shí)指示壓力狀態(tài)，以及完成壓力高低壓的報(bào)警。
[0028]本發(fā)明監(jiān)測儀由于采用模塊化設(shè)計(jì)，具有開放性，因此可根據(jù)用戶的要求增加功能和模塊。
[0029]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于該監(jiān)測儀基于單片機(jī)，包括控制系統(tǒng)、米集系統(tǒng)和電源系統(tǒng)； 所述控制系統(tǒng)包括主機(jī)防爆箱、主機(jī)防爆箱上蓋、主機(jī)安裝底座、安裝螺釘、防爆按鈕、狀態(tài)指示燈、視窗、調(diào)節(jié)旋鈕、電源開關(guān)、采集航空接頭、電源航空接頭、USB接口、防主機(jī)爆箱上蓋固定板、電路板安裝螺釘、液晶屏、電路板固定板、電路板銅柱以及電路板；所述主機(jī)防爆箱與主機(jī)防爆箱上蓋采用防火密封條密封連接；所述防爆按鈕、狀態(tài)指示燈、調(diào)節(jié)旋鈕和電源開關(guān)安裝在主機(jī)防爆箱上；所述采集航空接頭與采集系統(tǒng)中的接頭連接，電源航空接頭與電源系統(tǒng)中的供電航空接頭連接；所述控制系統(tǒng)內(nèi)部的電路板、液晶屏用電路板銅柱連接，電路板與電路板固定板采用銅柱連接，電路板固定板使用粘結(jié)劑粘在防爆箱的內(nèi)部；所述USB接口安裝在主機(jī)防爆箱的側(cè)面； 所述采集系統(tǒng)包括直通管、壓力傳感器以及接頭，壓力傳感器通過直通管與外部設(shè)備液壓油泵連接，接頭與控制系統(tǒng)中的采集航空接頭連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集； 所述電源系統(tǒng)包括電源防爆箱、電源防爆箱上蓋、安裝螺釘、電源安裝底座、懸掛支架、供電航空接頭、充電航空接頭、電源防爆箱上蓋固定板、電池固定板以及電池；所述電源防爆箱與電源防爆箱上蓋采用防火密封條密封連接；所述安裝底座和懸掛支架用于配合控制系統(tǒng)安裝到監(jiān)測儀主機(jī)上；供電航空接頭和充電航空接頭用于12V鋰電池的供電與充電；電源防爆箱上蓋用安裝螺釘鎖緊密封到電源防爆箱上蓋固定板上，電池被電池固定板固定到電源防爆箱上；電池電源輸出線與供電航空接頭連接，作為12V電源輸出，供給監(jiān)測儀；電池電源輸入線與充電航空接頭連接，作為電源輸入，充電使用； 電源防爆箱通過主機(jī)安裝底座懸掛安裝在主機(jī)防爆箱上；主機(jī)防爆箱上的主機(jī)安裝底座用螺釘安裝到外部支架的安裝板上，電源防爆箱的電源安裝底座和懸掛支架，也用螺釘安裝到外部支架的安裝板上；電源系統(tǒng)中單獨(dú)電源航空接頭與控制系統(tǒng)中的供電航空接頭連接，控制系統(tǒng)中的采集航空接頭與采集系統(tǒng)中的接頭連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述液晶屏采用12864液晶屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述單片機(jī)采用STC12C5A60S2型單片機(jī)；內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用液壓支柱壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述STC12C5A60S2單片機(jī)配置FLASH高速存儲(chǔ)模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、時(shí)鐘模塊和USB串口模塊。
【文檔編號(hào)】E21D15/46GK103670459SQ201310638929
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】劉今越, 劉寶會(huì), 胡國鵬, 毛國偉 申請人:河北工業(yè)大學(xué)