CN103670459B - 一种矿用液压支柱压力实时监测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿用液压支柱压力实时监测仪,其特征在于该监测仪基于单片机，包括控制系统、采集系统和电源系统；所述控制系统主要包括主机防爆箱及其上盖、安装底座、电源开关、采集航空接头、电源航空接头、USB接口、上盖固定板、电路板安装螺钉、液晶屏、电路板固定板、电路板铜柱以及电路板等；所述采集系统主要包括直通管、压力传感器以及接头，压力传感器通过直通管与外部设备液压油泵连接，接头与控制系统中的采集航空接头连接，实现数据的实时采集；所述电源系统主要包括电源防爆箱及其上盖、悬挂支架、供电航空接头、充电航空接头、电源防爆箱上盖固定板、电池固定板以及电池。

Description

一种矿用液压支柱压力实时监测仪

技术领域

本发明涉及矿用安全设备，具体为一种基于单片机应用技术，能够实时监测与记录矿用液压支柱的压力的数据采集与记录装置,称为矿用液压支柱压力实时测仪。该监测仪设计在矿井深井下进行压力数据的采集与存储，适应矿井下防爆、防尘、防火、防水要求的使用条件，能够安全实时的采集压力数据并存储到记忆芯片，提供数据方便下载，为矿井事故的分析提供依据。

背景技术

矿产开采是我国国民经济的重要来源，也是我国能源开采的重要环节。然后，矿产开采需要在地下几十米几百米下进行，那么矿井和巷道地安全就尤为重要。矿井巷道需要用支柱支撑，确保巷道安全，然而矿井下的环境潮湿阴暗，施工人员很受环境的影响，对于人工记录支柱压力有相当大的困难。不仅浪费了人力，又不能完全准确的记录数据。在申请人检索的范围内，尚未发现与本发明矿用液压支柱压力实时监测仪紧密相关的文献。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种矿用液压支柱压力实时监测仪，该设备基于单片机应用技术，能够实时监测与记录矿用液压支柱的压力，适用于矿井下昏暗、潮湿的特殊环境，设备采用防爆防尘防火防水设计，安全快速的采集存储所需压力数据，并将设备运行状态和数据参数显示在液晶屏上，清楚的显示给使用人员。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种矿用液压支柱压力实时监测仪，其特征在于该监测仪基于单片机，包括控制系统、采集系统和电源系统；

所述控制系统包括主机防爆箱、主机防爆箱上盖、主机安装底座、安装螺钉、防爆按钮、状态指示灯、视窗、调节旋钮、电源开关、采集航空接头、电源航空接头、USB接口、防主机爆箱上盖固定板、电路板安装螺钉、液晶屏、电路板固定板、电路板铜柱以及电路板；所述主机防爆箱与主机防爆箱上盖采用防火密封条密封连接；所述防爆按钮、状态指示灯、调节旋钮和电源开关安装在主机防爆箱上；所述采集航空接头与采集系统中的接头连接，电源航空接头与电源系统中的供电航空接头连接；所述控制系统内部的电路板、液晶屏用电路板铜柱连接，电路板与电路板固定板采用铜柱连接，电路板固定板使用粘结剂粘在防爆箱的内部；所述USB接口安装在主机防爆箱的侧面；

所述采集系统包括直通管、压力传感器以及接头，压力传感器通过直通管与外部设备液压油泵连接，接头与控制系统中的采集航空接头连接，实现数据的实时采集；

所述电源系统包括电源防爆箱、电源防爆箱上盖、安装螺钉、电源安装底座、悬挂支架、供电航空接头、充电航空接头、电源防爆箱上盖固定板、电池固定板以及电池；所述电源防爆箱与电源防爆箱上盖采用防火密封条密封连接；所述安装底座和悬挂支架用于配合控制系统安装到监测仪主机上；供电航空接头和充电航空接头用于12V锂电池的供电与充电；电源防爆箱上盖用安装螺钉锁紧密封到电源防爆箱上盖固定板上，电池被电池固定板固定到电源防爆箱上；电池电源输出线与供电航空接头连接，作为12V电源输出，供给监测仪；电池电源输入线与充电航空接头连接，作为电源输入，充电使用；

电源防爆箱通过主机安装底座悬挂安装在主机防爆箱上；主机防爆箱上的主机安装底座用螺钉安装到外部支架的安装板上，电源防爆箱的电源安装底座和悬挂支架，也用螺钉安装到外部支架的安装板上；电源系统中单独电源航空接头与控制系统中的供电航空接头连接，控制系统中的采集航空接头与采集系统中的接头连接。

与现有技术相比，本发明矿用液压支柱压力实时监测仪，取代了人工，主要用于矿用液压支柱压力的数据采集、监测与记录，设备采用防爆防尘防火防水的全防设计，可实时准确的反应液压支柱的压力，为井下安全生产提供保障。本发明监测仪利用单片机应用技术，把数据采集存储技术运用到液压设备上，提高了液压数据采集速度和安全性，减少了矿井人员使用数量和工作量，具有结构简单、布局直观、显示清晰，系统软件界面友好，便于矿井下施工人员的观察与操作，安全快速的采集存储压力数据，为矿井数据采集提供了新的技术支撑和设备支撑。

附图说明

图1为本发明矿用液压支柱压力实时监测仪一种实施例的整机外观结构示意图；

图2为本发明矿用液压支柱压力实时监测仪一种实施例的控制系统结构示意图；

图3为本发明矿用液压支柱压力实时监测仪一种实施例的电源防爆箱结构示意图。

图4为本发明矿用液压支柱压力实时监测仪一种实施例的控制系统内部结构示意图。

图5为本发明矿用液压支柱压力实时监测仪一种实施例的电源防爆箱内部结构示意图。

图6为本发明矿用液压支柱压力实时监测仪一种实施例的采集系统结构示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。

本发明设计的矿用液压支柱压力实时监测仪（简称监测仪，参见图1-6），其特征在于该监测仪基于单片机，采用模块化设计，主要包括控制系统、采集系统和电源系统三大部分。

所述控制系统（参见图2）包括主机防爆箱1、主机防爆箱上盖11、主机安装底座15、安装螺钉14、防爆按钮12、状态指示灯（红、绿）10、视窗13、调节旋钮18、电源开关19、采集航空接头16、电源航空接头17、USB接口30、主机防爆箱上盖固定板31、电路板安装螺钉32、液晶屏33、电路板固定板34、电路板铜柱35以及电路板36；所述主机防爆箱1为不锈钢钢板焊接而成，且主机防爆箱上盖11与主机防爆箱1采用防火密封条密封连接，实现防爆防火防尘防水；所述主机安装底座15是为了方便设备的悬挂安装；所述防爆按钮12、状态指示灯10、调节旋钮18和电源开关19用于整个系统操作与控制，同时具有防爆防火防尘防水功能，防护等级IP67；所述液晶屏33采用12864液晶屏，多行显示采集数据、操作指令与状态显示，对采集到的数据实时显示输出；所述采集航空接头16与采集系统中的接头52（参见图6）连接，电源航空接头17与电源系统中的供电航空接头21连接，能够隔绝电、气、液，做到防爆防火防尘防水；所述控制系统内部的电路板36、液晶屏33用电路板铜柱35连接，电路板36与电路板固定板34采用铜柱连接，电路板固定板34使用粘结剂粘在防爆箱1的内部，避免开孔破坏系统密封性；所述USB接口，安装主机在防爆箱1侧面，供数据下载使用。

所述控制系统使用的功能按键开关、12864液晶显示屏、故障指示灯、USB接口、数据航空接头和供电航空接头等，均采用防爆防尘防火防水的全防设计，做到设备外围的安全防护，防护等级均满足IP67标准。12864液晶显示屏，设计采用防爆玻璃透视安装，贴合处用密封胶密封，能够满足使用要求。故障指示灯采用红绿状态指示，绿色表示正常，红色表示故障。数据和供电均采用防护高的航空接头连接，确保设备的密封安全。

所述采集系统（参见图6）包括直通管50、压力传感器51以及接头52。压力传感器51通过直通管50与外部设备液压油泵连接，接头52与控制系统中的采集航空接头16连接，通过接头52将压力数据传入控制系统中的采集航空接头16（参见图2、4），实现数据的实时采集。所述压力传感器设计采用12V供电，5V、10ma输出，能够引入单片机AD转换，实时采集压力数据。

所述电源系统（参见图3-5）包括电源防爆箱2、电源防爆箱上盖25、安装螺钉20、电源安装底座24、悬挂支架23、供电航空接头21、充电航空接头22、电源防爆箱上盖固定板40、电池固定板41以及电池42；所述电源防爆箱2为不锈钢钢板焊接而成，电源防爆箱上盖25与电源防爆箱2采用防火密封条密封连接，实现防爆防火防尘防水；电源防爆箱2通过主机安装底座15悬挂安装在主机防爆箱1上；所述电源安装底座24和悬挂支架23用于配合控制系统安装到监测仪主机上；所述供电航空接头21和充电航空接头22用于12V锂电池的供电与充电。所述电源防爆箱上盖25用安装螺钉20锁紧密封到电源防爆箱上盖固定板40上，电池42被电池固定板41固定到电源防爆箱2上；电池电源输出线与供电航空接头21连接，作为12V电源输出，供给监测仪设备；电池电源输入线与充电航空接头22连接，作为12电源输入，充电使用。

所述的控制系统与电源系统连接如下：电源防爆箱2通过主机安装底座15悬挂安装在主机防爆箱1上；主机防爆箱1上的主机安装底座15用螺钉安装到外部支架的安装板上，电源防爆箱2的电源安装底座24和悬挂支架23，也用螺钉安装到外部支架的安装板上；电源系统中单独电源航空接头21与控制系统中的供电航空接头17连接，控制系统中的采集航空接头16与采集系统中的接头52连接，即完成设备的电气连接。

所述电源系统使用的大容量锂电池42、电源防爆箱2、充电航空接头22、供电航空接头21等，均采用防爆防尘防火防水的全防设计。实施例的大容量锂电池设计采用12V、6800mah的可充电锂电池，理论工作时间为一个星期，放电电流约为300ma，电压范围12.6V∽10.8V；电源防爆箱2，设计采用不锈钢材料，壁厚3mm，全焊接，保证密封，电源防爆箱盖与箱体螺纹连接，并粘贴防火膨胀密封条；充电航空接头与供电航空接头将电池与主设备分离，降低设备的安全隐患，采用航空接头连接，具备防尘防水，均满足IP67标准。

本发明监测仪基于单片机应用技术，实施例采用STC12C5A60S2型单片机，是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合使用设计。

所述STC12C5A60S2单片机配置FLASH高速存储模块、电源转换模块、显示模块、时钟模块和USB串口模块等，设计完成设备的数据采集、数据存储、数据显示、数据删除、数据下载、时间更新、采集设定和复位等功能。完整合理的利用单片机I/O口，进行功能的设定与故障的显示，清晰完整的指示设备的运行状态，方便施工人员的工作。

本发明监测仪的工作原理和过程是：操作人员检查监测仪处于正常状态；按下电源开关19，进入监测仪工作过程，显示时间（可自动更新）、标识序号（唯一）、初始设定等信息；设定采集时间、存储选区、压力额定值等信息；按下采集按钮进行数据采集，采集可随时停止，并自动完成存储，可以连续存储至16MB的FLASH存储空间；采集过程中将根据压力设定指示压力状态，实现压力机工作状态的指示与压力高低压报警；根据实际情况，可对采集的数据，进行查看和删除，对采集时间进行调整，对设备程序进行复位操作；待到需要下载数据时，插入U盘至USB数据口，按下数据存储按钮，即可快速完成下载工作，时间在几秒之内；下载后的数据，移植到上位机进行报表的生成与后续的数据报告的生成工作。

本发明监测仪可以实现数据的实时采集、存储和下载，还可以实时指示压力状态，以及完成压力高低压的报警。

本发明监测仪由于采用模块化设计，具有开放性，因此可根据用户的要求增加功能和模块。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.一种矿用液压支柱压力实时监测仪，其特征在于该监测仪基于单片机，包括控制系统、采集系统和电源系统；

所述控制系统包括主机防爆箱、主机防爆箱上盖、主机安装底座、安装螺钉、防爆按钮、状态指示灯、视窗、调节旋钮、电源开关、采集航空接头、电源航空接头、USB接口、防主机爆箱上盖固定板、电路板安装螺钉、液晶屏、电路板固定板、电路板铜柱以及电路板；所述主机防爆箱与主机防爆箱上盖采用防火密封条密封连接；所述防爆按钮、状态指示灯、调节旋钮和电源开关安装在主机防爆箱上；所述采集航空接头与采集系统中的接头连接，电源航空接头与电源系统中的供电航空接头连接；控制系统内部的电路板、液晶屏用电路板铜柱连接，电路板与电路板固定板采用铜柱连接，电路板固定板使用粘结剂粘在防爆箱的内部；所述USB接口安装在主机防爆箱的侧面；

所述采集系统包括直通管、压力传感器以及接头，压力传感器通过直通管与外部设备液压油泵连接，接头与控制系统中的采集航空接头连接，实现数据的实时采集；

所述电源系统包括电源防爆箱、电源防爆箱上盖、安装螺钉、电源安装底座、悬挂支架、供电航空接头、充电航空接头、电源防爆箱上盖固定板、电池固定板以及电池；所述电源防爆箱与电源防爆箱上盖采用防火密封条密封连接；所述安装底座和悬挂支架用于配合控制系统安装到监测仪主机上；供电航空接头和充电航空接头用于12V锂电池的供电与充电；电源防爆箱上盖用安装螺钉锁紧密封到电源防爆箱上盖固定板上，电池被电池固定板固定到电源防爆箱上；电池电源输出线与供电航空接头连接，作为12V电源输出，供给监测仪；电池电源输入线与充电航空接头连接，作为电源输入，充电使用；

电源防爆箱通过主机安装底座悬挂安装在主机防爆箱上；主机防爆箱上的主机安装底座用螺钉安装到外部支架的安装板上，电源防爆箱的电源安装底座和悬挂支架，也用螺钉安装到外部支架的安装板上；电源系统中单独电源航空接头与控制系统中的供电航空接头连接，控制系统中的采集航空接头与采集系统中的接头连接。

2.根据权利要求1所述的矿用液压支柱压力实时监测仪，其特征在于所述液晶屏采用12864液晶屏。

3.根据权利要求1所述的矿用液压支柱压力实时监测仪，其特征在于所述单片机采用STC12C5A60S2型单片机；内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换器。

4.根据权利要求1所述的矿用液压支柱压力实时监测仪，其特征在于所述单片机采用STC12C5A60S2型单片机，并配置FLASH高速存储模块、电源转换模块、显示模块、时钟模块和USB串口模块。