CN104074532A

CN104074532A - 一种智能单体液压支柱

Info

Publication number: CN104074532A
Application number: CN201410321770.6A
Authority: CN
Inventors: 贾传圣; 华红飞; 曹彦吉; 邹敏; 陈亚东
Original assignee: XUZHOU ZHONGAN MACHINERY MANUFACTURING CO LTD
Current assignee: XUZHOU ZHONGAN MACHINERY MANUFACTURING CO LTD
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2014-10-01

Abstract

本发明公开了一种智能单体液压支柱，属于支护设备技术领域。支柱主体(1)上设置人机交互单元(2)和主控模块(3)；所述主控模块(3)控制人机交互单元(2)；所述主控模块(3)通过模数转换模块监测压力传感器信号；所述主控模块(3)控制显示电路、报警电路和唤醒电路。本智能单体液压支柱能够有效监测单体液压支柱的压力情况，能够提前发现安全隐患，增强了安全性能；同时实现了单体液压支柱的人机交互功能，使单体液压支柱的使用更加的智能化，人性化。

Description

一种智能单体液压支柱

技术领域

本发明涉及一种液压支柱，具体是一种智能单体液压支柱，属于支护设备技术领域。

背景技术

随着煤炭工业的发展，支护技术和设备也得到了较大的发展，目前回采工作面使用的支护类设备有木支柱、单体金属摩擦支柱、单体液压支柱及液压支架。由我国具体的煤层情况所限，大部分回采工作面的顶板支护均使用单体支护设备。木支柱和单体金属摩擦支柱的初撑力小且不均匀，而且保证不了恒增阻降距，影响工作面安全生产，因此，其使用量逐年减少，逐渐被淘汰，而单体液压支柱初撑力大而且均匀，且能保证支柱的恒增阻降距，因此其被广泛使用。

目前传统的单体液压支柱类产品存在的问题是不能够实时监测压力的变化情况，也不能实时反映过载情况；同时传统的单体液压支柱类产品的工作模式单一，操作方式枯燥，无法实现人机交互功能。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种智能单体液压支柱，能够有效监测单体液压支柱的压力情况，能够提前发现安全隐患，增强安全性；同时实现单体液压支柱的人机交互功能，使单体液压支柱的使用更加智能化，人性化。

为了实现上述目的，本智能单体液压支柱在支柱主体上设置人机交互单元和主控模块；

所述主控模块控制人机交互单元；

所述主控模块通过模数转换模块监测压力传感器信号；

所述主控模块控制显示电路、报警电路和唤醒电路。

进一步，所述主控模块为STC51单片机。

进一步，所述人机交互单元由语音对话模块、识别记忆模块和语音提示模块构成。

进一步，所述模数转换模块为ADC0809模数转换芯片。

进一步，所述显示电路由三极管和数码管构成。

进一步，所述报警电路由三极管连接蜂鸣器构成。

进一步，所述唤醒电路由三极管和光敏电阻构成。

与传统单体液压支柱相比，本智能单体液压支柱具有如下有益效果：

1、实时监测压力：智能型单体液压支柱通过主控模块与压力传感器结合，能够实时监测液压支柱的压力值；

2、压力超限报警(超上下限报警)：当单体液压支柱的压力大于设定数值，或小于设定数值时，通过主控模块控制报警电路实现报警功能，并通过数码管实时显示当前的压力值，处于常压力范围时，数码管不显示，降低能量消耗；

3、记忆压力最大值最小值：在监测压力的整个过程中，通过主控模块能够记忆压力的最大值与最小值，能够通过数码管显示整个过程记忆的压力最大值与最小值；

4、休眠功能与唤醒功能：处于正常压力状态时，数码管不显示，降低能量消耗，当有强光照射时，进行唤醒显示，实时反映当前的压力值，强光唤醒的同时具有压力超限报警、记忆压力最大值与最小值的功能，显示一段时间后，数码管会自动关闭，降低能量消耗；

5、人机交互功能：通过主控模块实现人机对话、识别记忆和语音提示功能。

综上所述，本智能单体液压支柱能够有效监测单体液压支柱的压力情况，能够提前发现安全隐患，增强了安全性能；同时实现了单体液压支柱的人机交互功能，使单体液压支柱的使用更加的智能化，人性化。

附图说明

图1是本发明的主体结构示意图；

图2是本发明的工作原理框图；

图3是主控模块电路原理图；

图4是模数转换电路原理图；

图5是报警电路原理图；

图6是显示电路原理图；

图7是唤醒电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本智能单体液压支柱在支柱主体1上设置人机交互单元2和主控模块3；如图2所示，所述主控模块3控制人机交互单元2；所述主控模块3控制显示电路、报警电路和唤醒电路。通过主控模块3控制人机交互单元2以及外围电路的运行。

如图3所示，所述主控模块3为STC51单片机。如图4所示，所述模数转换模块为ADC0809模数转换芯片。所述主控模块3通过模数转换模块监测压力传感器信号。模数转换模块ADC0809监测压力传感器的信号，并将压力传感器的信号转换为二进制数据信息，主控模块3的STC51单片机采集来自模数转换模块ADC0809的二进制数据信息，通过数据处理，实现压力的实时监测。

本智能单体液压支柱的压力监测的功能主要使用STC51单片机与模数转换芯片ADC0809结合压力传感器来实现，由模数转换芯片ADC0809检测压力传感器的信号，将信号转换为数据信息，STC51单片机读取数据并处理，配合显示电路、报警电路和唤醒电路等相应的外部电路，能够实现压力超限报警、记忆最大最小压力值、休眠、强光唤醒的功能。STC51单片机能够按照设置采集来自模数转换模块ADC0809的数据后，会将采集到的数据信息，通过计算转换为压力值，同时STC51单片机会进行压力最大值与最小值的判断，找出压力最大值与最小值并存储记忆。

本智能单体液压支柱的压力监测的工作过程是：STC51单片机控制ADC0809采集传感器输出的信号，STC51单片机将得到的数据转换为压力值，与上一循环时记忆的压力最大值与最小值进行比较，比较后记忆压力的最大值与最小值；接着STC51单片机进行判断，判断压力是否处于正常范围，处于正常范围时STC51单片机不动作，超出范围时STC51单片机驱动报警电路，进行报警，并打开显示电路中的数码管，进行动态刷新显示，同时通过压力传感器进行压力的实时监测；并通过唤醒电路循环监测是否有强光监测电路送来的强光信号，如果有强光，则从节能模式中退出，实时显示当前压力，强光唤醒的同时并具有压力上下限报警功能，记忆压力最大值与最小值功能，当处于正常压力范围一段时间后，会关闭显示，以达到节能的目的。

进一步，所述人机交互单元2由语音对话模块、识别记忆模块和语音提示模块构成。

通过语音对话模块实现了人机对话的功能，通过人机对话实现了对液压支柱的控制，人对单体液压支柱的工作给以引导或限定，监督任务的执行。这种方式有利于将人的意图、判断和经验，纳入单体液压支柱的工作过程，增强了单体液压支柱应用的灵活性。

识别记忆模块是通过STC51单片机对外来的语音信号进行采样量化，经过处理之后变成一种特定的信号，只有在外在信号符合这种信号时，单体液压支柱才会进行一系列的工作与处理。通过增加这种语音识别功能，可以减少由于误操作而引起的工作事故；此外，单体液压支柱的工作时间很长，工作人员不可能随时随刻在观察单体液压支柱的工作参数，这就要求单体液压支柱需要记忆工作参数，通过STC51单片机结合识别记忆模块，工作人员可以随时随刻观察在没有人看守的时间里单体液压支柱的工作参数，而且能在出现事故后看到发生事故时单体液压支柱的事故参数。

语音提示模块通过STC51单片机控制，具有看人性化的设计，比如工程师在工作休息的时候，可以播放歌曲；当有人靠近单体液压支柱，它可以向对方打招呼问好；在超过危险距离时告知对方“这属于危险距离，请远离。”；当有人在搬运它时，它会提醒对方“请小心”、“请慢点”、“谢谢”；在出现内部事故时，它会自动提醒“我生病了，请检查我的身体。”等。

如图5所示，所述显示电路由三极管和数码管构成。三极管工作在开关状态，采用动态刷新的显示方式，由STC51单片机控制进行动态刷新。休眠状态功能由STC51单片机来控制实现，处于液压支柱处于正常压力状态时，STC51单片机会关闭显示电路以达到节能的目的，延长设备的使用时间。

如图6所示，所述报警电路由三极管连接蜂鸣器构成。当压力传感器监测到的压力超过设定的最大压力值与最小压力值时，STC51单片机会驱动报警电路，实现报警的功能。报警电路中的三极管工作在开关状态，状态的转换由STC51单片机控制，打开三极管即可实现报警。

如图7所示，所述唤醒电路由三极管和光敏电阻构成。三极管工作在开关状态，负责向STC51单片机发出唤醒信号。正常状态(即暗光环境)时，光敏电阻的阻值极大，与光敏电阻串联分压的电阻两端的电压不足以导通三极管，三极管向STC51单片机输出高电平信号，此时数码管处于关闭状态；当强光照射时，光面电阻的阻值减小，与其串联的电阻两端的电压增大，增大到足以导通三极管时，三极管导通，向STC51单片机输出低电平信号，开启数码管进行唤醒显示。显示一段时间后STC51单片机将会关闭数码管，进入节能模式。

本智能单体液压支柱能够有效监测单体液压支柱的压力情况，能够提前发现安全隐患，增强了安全性能；同时实现了单体液压支柱的人机交互功能，使单体液压支柱的使用更加的智能化，人性化。

Claims

1.一种智能单体液压支柱，其特征在于，在支柱主体(1)上设置人机交互单元(2)和主控模块(3)；

所述主控模块(3)控制人机交互单元(2)；

所述主控模块(3)通过模数转换模块监测压力传感器信号；

所述主控模块(3)控制显示电路、报警电路和唤醒电路。

2.根据权利要求1所述的一种智能单体液压支柱，其特征在于，所述主控模块(3)为STC51单片机。

3.根据权利要求1所述的一种智能单体液压支柱，其特征在于，所述人机交互单元(2)由语音对话模块、识别记忆模块和语音提示模块构成。

4.根据权利要求1所述的一种智能单体液压支柱，其特征在于，所述模数转换模块为ADC0809模数转换芯片。

5.根据权利要求1所述的一种智能单体液压支柱，其特征在于，所述显示电路由三极管和数码管构成。

6.根据权利要求1所述的一种智能单体液压支柱，其特征在于，所述报警电路由三极管连接蜂鸣器构成。

7.根据权利要求1所述的一种智能单体液压支柱，其特征在于，所述唤醒电路由三极管和光敏电阻构成。