專利名稱：電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，尤其是一種用于煤礦井下，通過對(duì)采煤輸送帶進(jìn)行連續(xù)稱重并將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及遠(yuǎn)傳的電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在煤礦開采過程中，需要實(shí)時(shí)地對(duì)開采量進(jìn)行計(jì)算、統(tǒng)計(jì)，以便為煤礦的管理者提供重要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，煤礦的生產(chǎn)管理工作也正逐步地走向了電子化、自動(dòng)化、信息化。利用對(duì)煤炭傳送帶進(jìn)行的直接電子稱重測(cè)量，將所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示并應(yīng)用于日常的生產(chǎn)管理中，是目前煤炭開采企業(yè)廣泛使用的方式。
煤炭開采企業(yè)使用的電子稱重?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括設(shè)置在皮帶輸送機(jī)上的電子秤、接線盒以及稱重儀表(其構(gòu)成如圖1所示)。
通常，電子秤上具有一至四個(gè)稱重傳感器，所有稱重傳感器的電壓信號(hào)輸出線共同連接到接線盒中。接線盒內(nèi)設(shè)有簡(jiǎn)單的并聯(lián)電路，使輸入的四路電壓信號(hào)經(jīng)過所述并聯(lián)電路進(jìn)行算術(shù)平均，形成一個(gè)匯總的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)由接線盒通過連接導(dǎo)線被傳輸?shù)椒Q重儀表。稱重儀表對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后使其成為能夠表示稱重的數(shù)據(jù)而顯示出來。
圖1所示的這種電子稱重?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)雖然能滿足一般的稱重系統(tǒng)要求，但仍然存在著一些不足。
眾所周知，煤礦的井下作業(yè)面距離地面較遠(yuǎn)，有時(shí)會(huì)達(dá)到幾十公里，這種電子稱重?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)在信號(hào)傳輸?shù)木嚯x上受到較大的限制。四路稱重傳感器的電壓信號(hào)在接線盒并聯(lián)后只通過一對(duì)信號(hào)電纜將信號(hào)傳送至電子皮帶稱重積算儀，由稱重積算儀進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，接線盒不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算處理，同時(shí)，由于電壓信號(hào)只有幾十毫伏，在沒有其它處理措施的情況下，不適合遠(yuǎn)距離傳輸。因此，當(dāng)這種系統(tǒng)應(yīng)用在井下工作面上進(jìn)行直接稱重測(cè)量時(shí)，數(shù)據(jù)無法傳輸?shù)降孛婵刂乒芾矶恕?br> 再有，由于四個(gè)稱重傳感器的電壓信號(hào)只是在接線盒內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單的算術(shù)平均計(jì)算，而煤炭在實(shí)際開采傳輸過程中具有許多不確定的因素，如皮帶的偏移以及因重力不平衡造成皮帶傾斜，從而使四個(gè)重力傳感器的輸出電壓具有較大的差別等。這些狀況使通過接線盒而匯總的電壓可能與實(shí)際的數(shù)值之間出現(xiàn)較大的誤差，對(duì)煤炭開采的管理工作造成較大的不利影響。所以，如何在煤礦井下工作面對(duì)開采煤炭的傳輸量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，并將數(shù)據(jù)信號(hào)安全的遠(yuǎn)傳到地面管理中心，實(shí)現(xiàn)真正意義上的信息化管理是煤炭開采行業(yè)中亟待解決的重要問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述目前常用的電子稱重?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)所存在的缺陷與不足提供一種電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過多路數(shù)據(jù)處理裝置、信號(hào)變送端口，能夠?qū)⒚禾块_采工作面上直接獲得的稱重?cái)?shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸，使設(shè)置在地面上的管理終端能夠得到準(zhǔn)確的開采量數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它包括設(shè)置在煤炭皮帶傳輸設(shè)備上并具有稱重傳感器的電子皮帶秤，它還包括信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、信號(hào)變送端口、管理終端及能夠?yàn)榫码娮釉O(shè)備安全供電的本安電源。信號(hào)采集模塊中設(shè)有信號(hào)轉(zhuǎn)換通道，該信號(hào)轉(zhuǎn)換通道的設(shè)置數(shù)量根據(jù)電子皮帶秤上設(shè)置的稱重傳感器的數(shù)量確定，使每一路信號(hào)轉(zhuǎn)換通道對(duì)應(yīng)一個(gè)稱重傳感器。信號(hào)轉(zhuǎn)換通道的輸入端與其相對(duì)應(yīng)的稱重傳感器連接。所有的信號(hào)轉(zhuǎn)換通道的輸出端都分別與數(shù)據(jù)處理模塊的信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)連接。數(shù)據(jù)處理模塊的輸出信號(hào)通過所述信號(hào)變送端口傳送到所述管理終端的信號(hào)端。信號(hào)變送端口內(nèi)設(shè)有調(diào)制解調(diào)器。本安電源為整個(gè)系統(tǒng)提供井下安全作業(yè)的電力能源。
在對(duì)煤炭進(jìn)行稱重時(shí)，稱重傳感器將電壓信號(hào)經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換通道的轉(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理后通過信號(hào)變送端口內(nèi)的調(diào)制解調(diào)器處理，將信號(hào)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)處到管理終端。
通常，稱重傳感器可以是二個(gè)、四個(gè)或四個(gè)以上。多個(gè)稱重傳感器可以實(shí)現(xiàn)較高精度的測(cè)量。
信號(hào)轉(zhuǎn)換通道可以是由信號(hào)濾波單元、信號(hào)放大單元、A/D轉(zhuǎn)換單元以及光電隔離單元依次連接組成，其連接順序依照信號(hào)處理的順序。光電隔離單元的輸出為該信號(hào)轉(zhuǎn)換通道的輸出端。
上述信號(hào)轉(zhuǎn)換通道中，A/D轉(zhuǎn)換單元還可以是V/F轉(zhuǎn)換單元，當(dāng)采用V/F轉(zhuǎn)換單元時(shí)，信號(hào)濾波單元、信號(hào)放大單元需要做相應(yīng)的適應(yīng)性調(diào)整。
數(shù)據(jù)處理模塊可以采用由CPU和相應(yīng)的邏輯電路組成的數(shù)據(jù)處理邏輯電路，也可以采用現(xiàn)有的工控機(jī)。
在信號(hào)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳過程中，為保證中斷后信號(hào)數(shù)據(jù)能夠連續(xù)傳送，在數(shù)據(jù)處理模塊中還設(shè)有用于暫存信號(hào)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊。
為保證井下安全，在信號(hào)變送端口內(nèi)還設(shè)有用于井下作業(yè)，能夠防止因信號(hào)線短路而產(chǎn)生電火花的安全柵，該安全柵串接在所述調(diào)制解調(diào)器與管理終端之間的信號(hào)傳輸線上。當(dāng)信號(hào)傳輸線路發(fā)生短路時(shí)，安全柵將短路電流限制在安全值內(nèi)，從而不會(huì)產(chǎn)生火花。
管理終端可以是設(shè)置在地面上的數(shù)據(jù)顯示裝置，也可以是計(jì)算機(jī)終端，還可以是礦山計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)。
由以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型通過多通路并行、數(shù)據(jù)處理模塊以及具有調(diào)制解調(diào)單元的信號(hào)變送端口，不僅能在煤炭開采過程中進(jìn)行精確的稱重測(cè)量，而且還能在井下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理和轉(zhuǎn)換，從而能夠?qū)⑿盘?hào)數(shù)據(jù)傳送到較遠(yuǎn)的地面設(shè)備中，為煤礦企業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理提供了準(zhǔn)確、快捷的應(yīng)用數(shù)據(jù)，具有極大的實(shí)用價(jià)值。


圖1為目前煤礦使用的電子稱重?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)；圖2為本實(shí)用新型所提供的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示實(shí)施例的信號(hào)采集模塊構(gòu)成示意圖；圖4為圖2所示實(shí)施例的A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換通道構(gòu)成示意圖；圖5為圖2所示實(shí)施例的信號(hào)變送端口構(gòu)成示意圖。
具體實(shí)施方式
以下，通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
圖2所示為本實(shí)用新型所涉及的一個(gè)具體實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖中，電子皮帶秤是煤炭開采中通過對(duì)輸送機(jī)上傳送的煤炭質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量的設(shè)備，它具有四個(gè)稱重傳感器。稱重傳感器的電壓信號(hào)通過信號(hào)采集模塊被轉(zhuǎn)換傳送到數(shù)據(jù)處理模塊中。數(shù)據(jù)處理模塊采用由CPU和相應(yīng)的邏輯電路組成。數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)預(yù)先設(shè)定的計(jì)算程序?qū)υ撔盘?hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，再將處理后的數(shù)據(jù)傳送到信號(hào)變送端口。信號(hào)變送端口內(nèi)設(shè)有調(diào)制解調(diào)器。通過該調(diào)制解調(diào)器，數(shù)據(jù)被變換成適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男盘?hào)，并被傳送到設(shè)置在地面上的管理終端的信號(hào)輸入端，其傳輸距離可以達(dá)到30公里。在系統(tǒng)工作中，本安電源提供了井下安全作業(yè)的電力能源。
管理終端是設(shè)置在地面上的計(jì)算機(jī)終端，它能夠?qū)ι蟼鞯臄?shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換、計(jì)算、顯示及使用。
圖3所示為上述實(shí)施例的信號(hào)采集模塊構(gòu)成示意圖。信號(hào)采集模塊中設(shè)有四個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換通道，它對(duì)應(yīng)于電子皮帶秤上設(shè)置的四個(gè)稱重傳感器。每個(gè)稱重傳感器的輸出電壓信號(hào)針對(duì)一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換通道，并經(jīng)由其所對(duì)應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換通道轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)而傳送到數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端。在這一傳輸過程中，四路電壓信號(hào)被分別送到數(shù)據(jù)處理模塊中進(jìn)行計(jì)算處理，使計(jì)算的結(jié)果較之傳統(tǒng)的方式具有了更高的精度。數(shù)據(jù)處理模塊中預(yù)先設(shè)置的計(jì)算方法可以有效的克服由于皮帶的偏移以及因重力不平衡造成皮帶傾斜對(duì)計(jì)量精度的影響。減少測(cè)量誤差，提高稱量精度。
數(shù)據(jù)處理模塊中還設(shè)有用于暫存信號(hào)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊。信號(hào)變送端口在向管理終端傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，存儲(chǔ)模塊同時(shí)記錄了所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。當(dāng)信號(hào)線路發(fā)生中斷并恢復(fù)后，存儲(chǔ)模塊能夠繼續(xù)提供未傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，從而保證了信號(hào)數(shù)據(jù)傳送的連續(xù)性。
本實(shí)施例的信號(hào)轉(zhuǎn)換通道的構(gòu)成如圖4所示。它是由濾波單元、信號(hào)放大單元、A/D轉(zhuǎn)換單元以及光電隔離單元依次連接組成的。稱重傳感器輸出的電壓信號(hào)(0-30mV)首先經(jīng)過濾波處理，再經(jīng)過放大后被送入A/D轉(zhuǎn)換單元成為數(shù)字信號(hào)。為防止對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊的干擾，該數(shù)字信號(hào)通過光電隔離單元后輸出到數(shù)據(jù)處理模塊。
信號(hào)轉(zhuǎn)換通道中，A/D轉(zhuǎn)換單元也可以采用V/F轉(zhuǎn)換單元。
本實(shí)施例中的信號(hào)變送端口的構(gòu)成如圖5所示。由該圖可以看出，信號(hào)變送端口內(nèi)設(shè)有調(diào)制解調(diào)器和安全柵。安全柵是煤礦井下信號(hào)傳輸中常用的能夠防止信號(hào)線短路而產(chǎn)生電火花的電路。當(dāng)信號(hào)傳輸線路發(fā)生短路時(shí)，安全柵將短路電流限制在安全范圍內(nèi)，不產(chǎn)生火花，從而保證了礦井的安全。
安全柵連接在調(diào)制解調(diào)器的信號(hào)輸出端，即調(diào)制解調(diào)器與管理終端之間的信號(hào)傳輸線上。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它包括設(shè)置在煤礦皮帶傳輸設(shè)備上并具有稱重傳感器的電子皮帶秤，其特征在于它還包括信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、信號(hào)變送端口、管理終端及能夠?yàn)榫码娮釉O(shè)備安全供電的本安電源；所述信號(hào)采集模塊中設(shè)有信號(hào)轉(zhuǎn)換通道，該信號(hào)轉(zhuǎn)換通道的設(shè)置數(shù)量與所述稱重傳感器的數(shù)量相對(duì)應(yīng)，且信號(hào)轉(zhuǎn)換通道的輸入端與所述稱重傳感器一一對(duì)應(yīng)連接，其輸出端分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊的信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)連接；所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸出信號(hào)通過所述信號(hào)變送端口傳送到所述管理終端的信號(hào)端；所述信號(hào)變送端口內(nèi)設(shè)有調(diào)制解調(diào)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的稱重傳感器為二個(gè)或四個(gè)或四個(gè)以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換通道是由依照信號(hào)處理順序依次排列的信號(hào)濾波單元、信號(hào)放大單元、A/D轉(zhuǎn)換單元以及光電隔離單元所組成，光電隔離單元的輸出為該信號(hào)轉(zhuǎn)換通道的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換通道是由依按照信號(hào)處理順序依次排列的信號(hào)濾波單元、信號(hào)放大單元、V/F轉(zhuǎn)換單元以及光電隔離單元所組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理模塊是由CPU和相應(yīng)的邏輯電路組成的數(shù)據(jù)處理模塊或工控機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理模塊中還設(shè)有用于暫存信號(hào)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5所述的電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)變送端口內(nèi)還設(shè)有用于井下作業(yè)，能夠防止信號(hào)線短路而產(chǎn)生電火花的安全柵，該安全柵設(shè)置在所述調(diào)制解調(diào)器的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的管理終端為設(shè)置在地上的數(shù)據(jù)顯示裝置或計(jì)算機(jī)終端或網(wǎng)絡(luò)主機(jī)。
專利摘要一種電子稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它包括設(shè)置在煤礦皮帶傳輸設(shè)備上并具有稱重傳感器的電子皮帶秤，它還包括信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、信號(hào)變送端口、管理終端及本安電源；信號(hào)采集模塊中設(shè)有信號(hào)轉(zhuǎn)換通道，信號(hào)轉(zhuǎn)換通道的輸入端與所述稱重傳感器一一對(duì)應(yīng)連接，其輸出端分別與數(shù)據(jù)處理模塊的信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)連接；數(shù)據(jù)處理模塊的輸出信號(hào)通過信號(hào)變送端口傳送到管理終端的信號(hào)端。本實(shí)用新型通過多通路并行、數(shù)據(jù)處理模塊以及信號(hào)變送端口，不僅能在煤炭開采過程中進(jìn)行精確的稱重測(cè)量，而且還能在井下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)行處理和轉(zhuǎn)換，從而能夠?qū)⑿盘?hào)數(shù)據(jù)傳送到較遠(yuǎn)的地面設(shè)備中，為煤礦企業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理提供了準(zhǔn)確、快捷的應(yīng)用數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G08C15/00GK2710067SQ20042007781
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者汪睦 申請(qǐng)人:北京斯凱爾工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)研究所