CN102102538B - 一种用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿用生产、安全技术领域，具体涉及一种用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置。本发明包括电源组件、数据处理组件、液晶显示屏、无线本质安全型键盘和矿用隔爆箱体，电源组件、数据处理组件、液晶显示屏均设置在矿用隔爆箱体内，数据处理组件包括主板、Flash硬盘、探管控制板、USB隔离电路和串口隔离电路，探管控制板的一路通过串口隔离电路与主板连接，另一路通过电连接器与外部测量探管连接，Flash硬盘和串口隔离电与主板连接；所述的电源组件与数据处理组件和液晶显示屏连接。本发明的探管控制板和无线键盘均为本质安全型，数据处理组件具有本质安全型输入输出接口，能够满足与外部测量探管和存储记忆棒连接的需求。
Description
技术领域
本发明属于矿用生产、安全技术领域，具体涉及一种用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置。
背景技术
煤矿井下随钻测量系统主要用于煤矿井下近水平定向钻孔施工，可伴随钻进过程测量钻孔倾角、方位角、工具面向角等主要参数，并在孔口即时显示各种参数与钻孔轨迹，以便于司钻人员随时了解孔内的情况，并及时调整工具面方向和工艺参数，使钻孔轨迹尽可能沿着设计的轨迹延伸。
孔口数据处理装置用于处理和显示孔底测量探管所采集到的各项钻孔参数，主要包括钻孔倾角、方位角、工具面向角、温度、磁场强度等，并绘制出钻孔轨迹进行相关分析，目前，用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置一般采用嵌入式设备外加一个TFT显示屏的模式，其电路电气特性经特殊处理后能够达到本质安全要求，可直接用于井下，这种本质安全型装置采用电池供电，需经常给电池充电，其较小的视窗（小于7英寸）和触摸板操作，在光线较暗、空间狭窄的井下使用时极不方便，另外不能和外部存储记忆棒直接连接，无法将内部数据传送至外部，因而难以满足井下随钻测量孔口数据处理的需求。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种能够满足与外部测量探管和存储记忆棒连接的需求的用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置。
为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案：
一种用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置，包括电源组件、数据处理组件、液晶显示屏、无线本质安全型键盘和矿用隔爆箱体，所述的电源组件、数据处理组件、液晶显示屏均设置在矿用隔爆箱体内，数据处理组件包括主板、Flash硬盘、探管控制板、USB隔离电路和串口隔离电路，探管控制板的一路通过串口隔离电路与主板连接，另一路通过电连接器与外部测量探管连接，Flash硬盘、串口隔离电与主板连接；所述的电源组件与数据处理组件、液晶显示屏连接。
上述的电源组件采用两路电源，其中一路电源采用AC/DC开关电源模块与数据处理组件的主板、液晶显示屏连接，另一路电源采用小功率的DC/DC开关电源模块与数据处理组件的探管控制板连接。
上述的数据处理组件的串口隔离电路包括串口232、第一信号转换芯片、第二信号转换芯片，串口232信号经第一信号转换芯片转换成TTL信号，TTL信号再经光耦隔离后输出给相对应的第二信号转换芯片，再经过一次反变换，转为串口232信号输出到主板，其光耦后端和第二转换芯片均与双重过压过流5V保护电路连接。
上述的数据处理组件的USB隔离电路采用光耦隔离集成芯片，其光耦后端与双重过压过流5V保护电路连接。
上述的无线本质安全型键盘包括键盘本体、触摸板、触摸按钮、触摸感应电路、矩阵电路、第一MCU、第二MCU和无线收发电路，所述的键盘本体的按键区域的一侧设置触摸板，触摸板的下侧设置两个触摸按钮；所述的键盘本体的按键与矩阵电路电性连接，通过矩阵电路将按键的开关信号转换成数字信号后，经第一MCU处理后输出到无线收发电路；所述的触摸板与触摸感应电路电性连接，通过触摸感应电路将触摸板表面的滑动轨迹信号转换成数字信号后，经第二MCU处理后输出到无线收发电路；所述的触摸按钮与触摸感应电路电性连接，通过触摸感应电路将触摸按钮的开关信号转换成数字信号后，经第二MCU处理后输出到无线收发电路；所述的无线收发电路将数字信号转换成射频信号后输出到电脑主板。
上述的键盘本体采用金属外壳。
上述的数据处理组件设置有本质安全型输入输出接口。
与现有技术相比，本发明的探管控制板和无线键盘均为本质安全型，数据处理组件具有本质安全型输入输出接口，能够满足与外部测量探管和存储记忆棒连接的需求，12英寸显示屏和带有触摸板的无线键盘，司钻人员在井下操作使用时非常方便，外接127V交流电可由电磁起动器直接供电，无需充电电池。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的串口光电隔离电路原理图；
图3是本发明的USB隔离电路原理图；
图4是本发明的探管控制板原理图；
图5是本发明的无线本质安全型键盘结构示意图；
图6是本发明的无线本质安全型键盘的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参见图1~6，本发明，包括电源组件1、数据处理组件2、液晶显示屏3、无线本质安全型键盘4和矿用隔爆箱体，所述的电源组件1、数据处理组件2、液晶显示屏3均设置在矿用隔爆箱体内，数据处理组件2包括主板5、Flash硬盘6、探管控制板7、USB隔离电路8和串口隔离电路9，探管控制板7的一路通过串口隔离电路9与主板5连接，另一路通过电连接器与外部测量探管连接，Flash硬盘6、串口隔离电路9与主板5连接；所述的电源组件1与数据处理组件2、液晶显示屏3连接。
电源组件1采用两路电源，其中一路电源采用AC/DC开关电源模块，将127V非本安交流电源接入到输入端子上，输出12V，为液晶显示屏、数据处理组件中的主板、另一路电源供电；另一路电源采用小功率的DC/DC开关电源模块，输出5V为探管控制板供电。
参见图2，串口隔离电路9，串口232信号经第一信号转换芯片18转换成TTL信号，TTL信号再经光耦隔离后输出给相对应的第二信号转换芯片19，再经过一次反变换，转为串口232信号传送给主板5，其光耦后端和第二转换芯片19都是由双重过压过流5V保护电路提供电源。
参见图3，数据处理组件2的USB隔离电路8采用光耦隔离集成芯片，其光耦后端与双重过压过流5V保护电路连接。
参见图4，所述探管控制板输入模拟电信号经MCU调制处理后，变换成TTL信号后传送给信号变换芯片，经信号变换芯片转化为232串口信号输出给主板，其信号变换芯片和MCU共用经双重过压过流保护后的5V电源。
参见图5、6，无线本质安全型键盘4包括键盘本体10、触摸板11、触摸按钮12、触摸感应电路13、矩阵电路14、第一MCU15、第二MCU16和无线收发电路17，所述的键盘本体10的按键区域的一侧设置触摸板11，触摸板11的下侧设置两个触摸按钮12；所述的键盘本体10的按键与矩阵电路14电性连接，通过矩阵电路14将按键的开关信号转换成数字信号后，经第一MCU15处理后输出到无线收发电路17；所述的触摸板11与触摸感应电路13电性连接，通过触摸感应电路13将触摸板11表面的滑动轨迹信号转换成数字信号后，经第二MCU16处理后输出到无线收发电路17；所述的触摸按钮12与触摸感应电路13电性连接，通过触摸感应电路13将触摸按钮12的开关信号转换成数字信号后，经第二MCU16处理后输出到无线收发电路17；所述的无线收发电路17将数字信号转换成射频信号后输出到主板5。
键盘本体10采用金属外壳。
无线键盘中的第一MCU15、第二MCU16在6秒内接收不到按键、触摸板和触摸按钮的动作信号的情况下，会自动休眠；休眠后，按压键盘按键中任意键可重新启动第一MCU15，第一MCU15发出启动信号再唤醒第二MCU16；而休眠后，直接触摸触摸板或者触摸按钮无法唤醒第二MCU16。
数据处理组件2设置有本质安全型输入输出接口。
Claims (7)
1.一种用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置，其特征在于：包括电源组件（1）、数据处理组件（2）、液晶显示屏（3）、无线本质安全型键盘（4）和矿用隔爆箱体，所述的电源组件（1）、数据处理组件（2）、液晶显示屏（3）均设置在矿用隔爆箱体内，数据处理组件（2）包括主板（5）、Flash硬盘（6）、探管控制板（7）、USB隔离电路（8）和串口隔离电路（9），探管控制板（7）的一路通过串口隔离电路（9）与主板（5）连接，另一路通过电连接器与外部测量探管连接，Flash硬盘（6）、串口隔离电路（9）与主板（5）连接；所述的电源组件（1）与数据处理组件（2）、液晶显示屏（3）连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置，其特征在于：所述的电源组件（1）采用两路电源，其中一路电源采用AC/DC开关电源模块与数据处理组件（2）的主板（5）、液晶显示屏（3）连接，另一路电源采用小功率的DC/DC开关电源模块与数据处理组件（2）的探管控制板（7）连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置，其特征在于：所述的数据处理组件（2）的串口隔离电路（9）包括串口232、第一信号转换芯片（18）、第二信号转换芯片（19），串口232信号经第一信号转换芯片（18）转换成TTL信号，TTL信号再经光耦隔离后输出给相对应的第二信号转换芯片（19），再经过一次反变换，转为串口232信号输出到主板（5），其光耦后端和第二信号转换芯片（19）均与双重过压过流5V保护电路连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置，其特征在于：所述的数据处理组件（2）的USB隔离电路（8）采用光耦隔离集成芯片，其光耦后端与双重过压过流5V保护电路连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置，其特征在于：所述的无线本质安全型键盘（4）包括键盘本体（10）、触摸板（11）、触摸按钮（12）、触摸感应电路（13）、矩阵电路（14）、第一MCU（15）、第二MCU（16）和无线收发电路（17），所述的键盘本体（10）的按键区域的一侧设置触摸板（11），触摸板（11）的下侧设置两个触摸按钮（12）；所述的键盘本体（10）的按键与矩阵电路（14）电性连接，通过矩阵电路（14）将按键的开关信号转换成数字信号后，经第一MCU（15）处理后输出到无线收发电路（17）；所述的触摸板（11）与触摸感应电路（13）电性连接，通过触摸感应电路（13）将触摸板（11）表面的滑动轨迹信号转换成数字信号后，经第二MCU（16）处理后输出到无线收发电路（17）；所述的触摸按钮（12）与触摸感应电路（13）电性连接，通过触摸感应电路（13）将触摸按钮（12）的开关信号转换成数字信号后，经第二MCU（16）处理后输出到无线收发电路（17）；所述的无线收发电路（17）将数字信号转换成射频信号后输出到电脑主板。
6.根据权利要求5所述的一种用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置，其特征在于：所述的键盘本体（10）采用金属外壳。
7.根据权利要求6所述的一种用于煤矿井下随钻测量的孔口数据处理装置，其特征在于：所述的数据处理组件（2）设置有本质安全型输入输出接口。
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