專利名稱：一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，是一種通過采集和比較感應電動勢信號來判斷非開挖鉆機鉆桿是否觸電的報警系統(tǒng)。
背景技術：
隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和政府對環(huán)境的日益重視，利用非開挖技術進行鋪管施工已愈來愈受到人們的重視。在水平導向鉆進施工中，準確掌握地下原有管線的分布是安全施工的前提，但由于目前國內(nèi)城市地下管線資料的準確性和完備程度不高，施工中很可能會破壞地下現(xiàn)有帶電管線，極容易造成設備損毀和人員觸電事故，為降低這種風險，目前普遍采用探地雷達、地下管線探測儀等地面探測設備普查施工現(xiàn)場的管線分布。但一直存在使用場合受限、抗干擾能力差、存在探測盲區(qū)等問題。為解決上述問題，開發(fā)一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，對于非開挖工程施工的安全性是十分的必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決非開挖鉆機鉆進過程中鉆桿(鉆頭)觸碰到帶電管線時造成工程損失和人員傷害的問題，而提供一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用的技術方案如下提供的一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，包括電磁感應線圈、信號處理控制器和報警裝置，所述的電磁感應線圈安裝 在非開挖鉆機動力頭前透蓋處或者動力頭的鉆桿保護短接處或者近夾持器處，電磁感應線圈采用完全封閉的塑料外殼封裝，在電磁感應線圈兩根輸出線之間并接有一個電阻；所述的信號處理控制器為一個小微處理系統(tǒng)，設有電源轉(zhuǎn)換電路、放大電路、比較電路、控制電路和開關電路；電源轉(zhuǎn)換電路為報警系統(tǒng)提供工作電源，放大電路將鉆桿觸電時在電磁感應線圈產(chǎn)生感應電動勢信號進行放大，比較電路將放大后的信號與基準電壓做比較，輸出對應電平，控制電路的單片機將比較電路輸出的對應電平進行邏輯判斷，控制開關電路的繼電器保持吸合，則報警裝置持續(xù)報警；反之，鉆桿沒觸電時，電磁感應線圈未產(chǎn)生信號，單片機通過邏輯判斷控制繼電器保持斷開，報警裝置不報警；所述的報警裝置采用聲光一體旋轉(zhuǎn)報警燈，用于發(fā)出警示聲音和旋轉(zhuǎn)閃爍燈光。所述的電磁感應線圈兩根輸出線之間并接的電阻為50 100Ω。所述的電源轉(zhuǎn)換電路由LM2596芯片和ICL7660芯片構成，用于將非開挖鉆機24V的工作電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)中各部件所需的+5V與一5V工作電壓。所述的電壓信號放大電路采用AD620芯片。放大電路通過一個阻值為IK的電位
器設置增益。所述的比較電路采用LM339芯片，比較電路中的基準電壓由電位器來設置，基準電壓設置為O. I O. 2V。所述的控制電路的單片機采用STC89C52芯片，單片機的Pl. O引腳與比較電路輸出端連接，當單片機檢測到相應Pl. O引腳有低電平時，則確認電磁感應線圈有感應電動勢產(chǎn)生，通過程序的邏輯判斷，在P2. 2引腳輸出低電平。所述的開關電路由基于8550三極管的驅(qū)動電路和使用5V直流繼電器作為開關控制報警裝置。本發(fā)明的觸電報警系統(tǒng)中電磁感應線圈用于在非開挖鉆機鉆進鉆桿觸電時產(chǎn)生感應電動勢信號。電磁感應線圈由漆包銅線、環(huán)形鐵芯和塑料封裝外殼組成，漆包線沿著同一方向繞在環(huán)形鐵芯上面，線圈的匝數(shù)為3 4層，環(huán)形鐵芯采用低碳鋼，其尺寸與鉆桿直徑有關，便于鉆桿穿過電磁感應線圈。本發(fā)明一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)的有益效果是
I、本發(fā)明的觸電報警系統(tǒng)響應精度高、速度快，可以實現(xiàn)實時檢測，在非開挖鉆機實際鉆進過程中鉆頭觸電時立即報警，提示司鉆人員以及其他操作人員注意觸電危險，以便采取措施避免觸電事故的發(fā)生。
2、本發(fā)明的觸電報警系統(tǒng)結(jié)構簡單，成本低，設備的安裝調(diào)試方便，使用本觸電報警系統(tǒng)提高了生產(chǎn)的安全性，適合各類非開挖鉆機鉆進施工使用。


圖I為本發(fā)明的非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)結(jié)構框圖。圖2為本發(fā)明報警系統(tǒng)的電磁感應線圈安裝位置示意圖。圖3為本發(fā)明報警系統(tǒng)的信號處理控制器中電源轉(zhuǎn)換電路結(jié)構圖。圖4為本發(fā)明報警系統(tǒng)的信號處理控制器中-5V電源轉(zhuǎn)換電路結(jié)構圖。圖5為本發(fā)明報警系統(tǒng)的信號處理控制器中電壓信號放大電路結(jié)構圖。圖6為本發(fā)明報警系統(tǒng)的信號處理控制器中比較電路結(jié)構圖。圖7為本發(fā)明報警系統(tǒng)的信號處理控制器中控制電路結(jié)構圖。圖8為本發(fā)明報警系統(tǒng)的信號處理控制器中開關電路結(jié)構圖。圖9本發(fā)明報警系統(tǒng)工作流程圖。上述圖中1_鉆桿；2_電磁感應線圈；3_動力頭；4_動力頭如透蓋。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳述。實施例I :本發(fā)明提供一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，其結(jié)構如圖I。包括電磁感應線圈2、信號處理控制器和報警裝置，所述的電磁感應線圈2安裝在非開挖鉆機動力頭3的動力頭前透蓋4處，如圖2。電磁感應線圈2采用完全封閉的塑料外殼封裝，在電磁感應線圈2兩根輸出線之間并接有一個電阻；本實例并接的電阻為100Ω。所述的信號處理控制器為一個小微處理系統(tǒng)，設有電源轉(zhuǎn)換電路、放大電路、比較電路、控制電路和開關電路；電源轉(zhuǎn)換電路為系統(tǒng)提供工作電源，放大電路將鉆桿I觸電時在電磁感應線圈2產(chǎn)生感應電動勢信號進行放大，比較電路將放大后的信號與基準電壓做比較，輸出對應電平，控制電路的單片機將比較電路輸出的比較結(jié)果進行邏輯判斷，控制電路控制開關電路的繼電器保持斷開，則報警裝置持續(xù)報警，反之，鉆桿I沒觸電時，電磁感應線圈2未產(chǎn)生信號，單片機通過邏輯判斷控制開關電路的繼電器保持吸合，報警裝置不報警；報警裝置采用聲光一體旋轉(zhuǎn)報警燈，用于發(fā)出警示聲音和旋轉(zhuǎn)閃爍燈光。
本發(fā)明中使用的電磁感應線圈2由漆包銅線、環(huán)形鐵芯和塑料封裝外殼組成，漆包線采用型號Q(ZY+XY)-2*/220聚酰胺酰亞胺電磁線，沿一個方向規(guī)則的繞在環(huán)形鐵芯上面，線圈的匝數(shù)為3 4層，環(huán)形鐵芯采用低碳鋼作為材料，并在環(huán)形鐵芯上涂上絕緣漆，其尺寸與鉆桿直徑有關，便于鉆桿穿過電磁感應線圈，電磁感應線圈用于在非開挖鉆機鉆進觸電時產(chǎn)生感應電動勢信號。本發(fā)明中信號處理控制器為一個小微處理系統(tǒng)，由電源轉(zhuǎn)換電路、電壓信號放大電路、比較電路、控制電路和開關電路組成。信號處理控制器的電源轉(zhuǎn)換電路參見圖3、4，分別由LM2596芯片和ICL7660芯片構成，用于將非開挖鉆機24V的工作電壓轉(zhuǎn)換為芯片元器件所需的+5V與-5V工作電壓，同時也能保證電路工作電壓的可靠性和持續(xù)性。信號處理控制器的電壓信號放大電路如圖5,主要由AD620A芯片構成，芯片AD620A所需的-5V電壓由-5V電壓轉(zhuǎn)換電路提供，電壓信號放大電路用于在鉆桿觸電時，將電磁感應線圈產(chǎn)生的微弱電壓信號以一定增益進行放大，然后輸出到下級比較電路，增益由電位器RPI設置。 信號處理控制器中的比較電路如圖6，主要由LM339芯片組成，用于將電壓信號放大電路放大后的電壓信號和預先設置的基準電壓做比較，輸入電壓接在比較器的端，基準電壓接在“ + ”端，預先設置的基準電壓由一個阻值為IK的電位器RP2來調(diào)節(jié)，基準電壓的設定主要是防止比較器的正負兩端同時出現(xiàn)O的情況，使比較器發(fā)生判斷混亂。本實施例將基準電壓設為O. 2V，當鉆桿觸碰到帶電管線時，如果產(chǎn)生的感應電動勢放大后比基準電壓O. 2V大，則比較器的輸出端輸出低電平，相反如果鉆桿沒有觸電，則放大后的電動勢為O，小于基準電壓，比較電路對應輸出高電平。信號處理控制器中的控制電路如圖7，由STC89C52單片機芯片構成，單片機的Pl. O引腳與比較電路的輸出端連接，當單片機的Pl. O引腳口檢測到比較器的輸出端輸出的是低電平時，則確認電磁感應線圈有感應電動勢產(chǎn)生，說明鉆桿觸電，通過程序的邏輯判斷，在P2. 2引腳輸出低電平，反之則輸出高電平。 信號處理控制器中的開關電路如圖8，由基于8550三極管驅(qū)動電路和5V直流繼電器組成，當前述單片機P2. 2引腳輸出低電平后，繼電器對應的吸合，相反則釋放，起到開關通斷的作用，從而控制聲光一體旋轉(zhuǎn)報警燈的通斷。所述報警電路采用成品聲光一體旋轉(zhuǎn)報警燈，用于鉆桿觸電時，控制電路的單片機輸出低電平，繼電器閉合，報警器導通，產(chǎn)生聲音警示和燈光警示信號，提示工作人員注意，相反，則說明鉆桿沒有觸碰到帶電導體，不報警。實施例2 :本發(fā)明的非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)結(jié)構如實施例1，不同的是電磁感應線圈2安裝在非開挖鉆機動力頭3的鉆桿I保護短接處，在電磁感應線圈2兩根輸出線之間并接的電阻為50 Ω。本發(fā)明的非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)工作過程如圖9，當非開挖鉆機開始工作，非開挖鉆機鉆進中鉆桿觸電時，在電磁感應線圈2產(chǎn)生感應電動勢信號，感應電動勢信號傳給信號處理控制器中的電壓信號放大電路，電壓信號放大電路通過一個阻值為IK的電位器設置增益，將感應電動勢信號進行放大；比較模塊將放大后的信號與基準電壓做比較，控制電路的單片機將輸出電平與比較模塊輸出的基準電壓做比較，對比較結(jié)果進行邏輯判斷，控制開關電路的開關保持閉合，報警裝置持續(xù)報警；反之，鉆桿沒觸電，電磁感應線圈未產(chǎn)生信號，控制電路的單片機通過邏輯判斷，控制開關電路的開關保持斷開，報警裝置不報警。
本報警系統(tǒng)構造簡單，成本低，方便安裝調(diào)試，響應精度高、速度快，提高了生產(chǎn)的安全性，適合各類非開挖鉆機鉆進時使用。
權利要求
1.一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，包括電磁感應線圈、信號處理控制器和報警裝置，其特征在于所述的電磁感應線圈安裝在非開挖鉆機動力頭前透蓋處或者動力頭的鉆桿保護短接處或者近夾持器處，電磁感應線圈采用完全封閉的塑料外殼封裝，在電磁感應線圈兩根輸出線之間并接有一個電阻；所述的信號處理控制器為一個小微處理系統(tǒng)，設有電源轉(zhuǎn)換電路、放大電路、比較電路、控制電路和開關電路；電源轉(zhuǎn)換電路為報警系統(tǒng)提供工作電源，放大電路將鉆桿觸電時在電磁感應線圈產(chǎn)生感應電動勢信號進行放大，比較電路將放大后的信號與基準電壓做比較，輸出對應電平，控制電路的單片機將比較電路輸出的對應電平進行邏輯判斷，控制開關電路的繼電器保持吸合，則報警裝置持續(xù)報警；反之，鉆桿沒觸電時，電磁感應線圈未產(chǎn)生信號，單片機通過邏輯判斷控制繼電器保持斷開，報警裝置不報警；所述的報警裝置采用聲光一體旋轉(zhuǎn)報警燈，用于發(fā)出警示聲音和旋轉(zhuǎn)閃爍燈光。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，其特征在于所述的電磁感應線圈兩根輸出線之間并接的電阻為50 100Ω。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，其特征在于所述的電源轉(zhuǎn)換電路由LM2596芯片和ICL7660芯片構成，用于將非開挖鉆機24V的工作電壓轉(zhuǎn)換為系 統(tǒng)中各部件所需的+5V與一5V工作電壓。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，其特征在于所述的電壓信號放大電路采用AD620芯片。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，其特征在于所述的比較電路采用LM339芯片，比較電路中的基準電壓由電位器來設置，基準電壓設置為O. I O.2V。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，其特征在于所述的控制電路的單片機采用STC89C52芯片，單片機的Pl. O引腳與比較電路輸出端連接，當單片機檢測到相應Pl. O引腳有低電平時，則確認電磁感應線圈有感應電動勢產(chǎn)生，通過程序的邏輯判斷，在P2. 2引腳輸出低電平。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，其特征在于所述的開關電路由基于8550三極管的驅(qū)動電路和使用5V直流的繼電器作為開關控制報警裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非開挖鉆機鉆進觸電報警系統(tǒng)，包括電磁感應線圈、信號處理控制器和報警裝置，電磁感應線圈采用全封閉封裝，安裝在非開挖鉆機動力頭的前透蓋處或鉆桿保護短接處或近夾持器處，電磁感應線圈在鉆頭觸電后產(chǎn)生感應電動勢信號。信號處理控制器為一個小微處理系統(tǒng)，用于對采集的感應信號進行放大，再將信號傳至比較電路，由比較電路輸出對應數(shù)字信號，控制報警開關的通斷；報警裝置采用聲光一體旋轉(zhuǎn)報警燈，用于發(fā)出警示聲和旋轉(zhuǎn)閃爍燈光。本發(fā)明在鉆進中可實時檢測，鉆頭觸電立即報警，提示操作人員采取措施避免事故；本報警系統(tǒng)結(jié)構簡單，成本低，響應精度高、速度快，方便安裝調(diào)試，提高生產(chǎn)的安全性，適合各類非開挖鉆機鉆進時使用。
文檔編號G01R19/145GK102944728SQ20121045325
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權日2012年11月13日
發(fā)明者文國軍, 楊玲芝, 宋銳, 賈紹寬, 劉小浩, 靳玉生, 于峰, 齊長纓, 戴寧, 李景婷 申請人:中國地質(zhì)大學(武漢), 無錫市鉆通工程機械有限公司