CN104299390A - 一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置的设计，该装置由发射部分和接收部分组成。发射部分由操作模块、计时模块、发射信号调理模块、供电模块和发射模块组成；接收部分由接收模块、接收信号调理模块、供电模块、信号输出端口和数据存储模块组成。根据不同工况对发射部分进行按键操作，计时模块开始计时，经过编码电路处理并输出高平控制信号，工作信号灯亮，信号经载波振荡电路后通过耦合电路和调制放大电路发射出去；接收模块接收信号后，通过解调电路、耦合电路和内部放大电路处理后输出控制信号，控制信号经放大电路和信号转换电路后由输出端口输出，并由数据存储模块记录存储。本发明实现采掘工作面不同工况的记录功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种记录不同工况的无线收发装置，特别是涉及一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置。
背景技术
煤炭是世界上存储量最多的化石燃料，我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国。煤炭作为我国的主要能源，在能源结构中占比70%，在目前以及未来相当长的时间内，其仍将在能源结构中占据主导地位。
现阶段煤矿正朝着“采掘机械化、运输直通化、矿井自动化、矿井信息化”四个方向发展，这对煤矿设备提出了更高的要求。因此，国内很多煤矿和科研单位对煤矿大型生产设备的检测与监测进行了研究，也根据研制出的各种仪器获得了机械的状态参数和振动等多种信号，并且根据所获信号对煤矿井下设备的工作状态进行了监测和分析。但是对于各种工况的记录，目前对此还不够重视。工况记录的重要性表现在以下方面：
（1）采掘工况的多样性
1）夹矸：夹在煤层之中的其他岩层。夹矸多为泥质岩、粘土岩、高岭石粘土岩、炭质泥岩或砂岩。夹矸常成层状、似层状或凸镜状。夹矸的存在使煤层结构复杂化，给开采带来一定困难，并使煤的灰分增高，降低煤的质量；
2）断层：地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造。它破坏了岩层的连续性和完整性。在断层带上往往岩石破碎，易被风化侵蚀。沿断层线常常发育为沟谷，有时出现泉或湖泊。断层附近地质条件比较复杂，附近瓦斯极有可能异常，另外断层还使得水断层附近压力很大。这些都增大了煤的开采难度和危险系数；
3）割顶：在生产过程中，采、掘设备截割壁上行，截割工作区域的上层顶板。为了保证煤质，不能割顶；在综掘全煤巷道时，为了保证安全，也严禁割顶；
4）割底：在生产过程中，采、掘设备截割壁下行，截割工作区域的下层底板。同样的，为了保证煤质，不能割底；在综掘全煤巷道时，为了保证安全，也严禁割底；
（2）当前基于各种检测，诸如振动信号、速度信号和加速度信号等的分析并未联系工况。现阶段的分析与机械所处的井下工况存在一定的脱节。原因在于：
1） 没有成型的装置设备对井下工况进行准确详细的记录和存储；
2）煤矿井下复杂特殊的环境制约了工况记录仪器的发展；
3）相关研究人员没有对不同工况下的状态参数进行隔离分析，重视程度还不够。
综上所述，煤矿井下恶劣的生产条件和环境，使得工况多种多样，并且复杂多变。现在的检测仪器对矿井设备进行检测、分析，但是并没有联系工况。同一种设备在不同工况的影响下得到的检测参数和信号之间有什么差异和联系，处于不同工况之间的设备如何运行才能达到最优的工作状态。所有这些问题都需要以工况记录为基础。因此，煤矿急需对煤矿采掘工作面工况进行记录的装置，本专利就这一问题提出了自己的设计想法。
本专利的意义主要有：
（1）对煤矿采掘工作面工作时的工况进行记录。对每个工况的范围在时间和工作面纵深长度上有明确的划分；
（2）为以后的工作面工作状况分析提供更加可行的工况分割点。通过工况的记录，划分工作面内各工况的组成区域，便于互相比较；
（3）将工况条件转化为数字量进行存储，节省存储空间，同时利于进行自动化控制；
（4）为提高煤矿运输系统和采掘系统的自动化和智能化提供重要数据支持，为井下机械设备的优化设计提供数据支持。
发明内容
本发明的主要目的在于，设计一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置，记录井下复杂多变的工况并转化为数字信号进行存储，为后续分析提供更加准确的依据。
本发明是这样实现的：包括发射部分和接收部分。发射部分由操作模块、计时模块、发射信号调理模块、供电模块和发射模块组成；接收部分由接收模块、接收信号调理模块、供电模块、信号输出端口和数据存储模块组成。发射信号调理模块由编码电路、载波振荡电路、耦合电路、调制放大电路和耦合电路组成。接收信号调理模块由接收电路、耦合电路、信号控制电路、放大电路和信号转换电路组成。
该工况记录装置的工作过程如下：进行工况记录时，将装置置于固定位置，根据煤矿机械的实际工作情况，对操作模块进行不同的按键操作，计时模块开始计时，经过信号调理后发射出去；接收信号经过解调，经由控制信号输出，经过放大和信号转换，最终输出形式为由二进制数组成的工况代码，并输出到存储设备进行存储。遇到不同的工况时，按下相应的按键，上一段工况计时结束，开启新的工况计时，直到存储。 各种工况的对应代码：
表1 各工况对应代码
| 工况 | 割煤 | 割岩 | 割顶 | 割底 | 断层 |
| 对应的代码 | 00001 | 00010 | 00100 | 01000 | 10000 |
本发明为了适应煤矿的工作环境对系统设备做了如下的技术措施:
（1）信号调理装置采用内部供电模式，电池组采用可充电的镍氢电池，可以通过信号调理装置上的充电接口对电池组进行充电，电池组内部封装有防止发生电路短路的保护电路；
（2）该装置信号调理模块，信号输入端口的接头、信号输出端口的接头均采用航空端口，航空端口具有防水、防尘、防静电的作用；
（3）装置外壳做了防水、防尘、防静电的处理，并采用密封垫圈对接口进行了密封处理。
本发明设计一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置，对井下多种多样的工况进行记录，为其他信号的获取提供了可靠的工况分割点。在不同工况范围内，为其他信号，诸如振动信号、加速度信号等的获取提供了工况分析点，分时进行分析，提高了分析的准确性和对照性，为实现煤矿系统的自动化和智能化提供重要的数据支持。
本发明解决了煤矿设备在不同工况条件下的记录问题，并进行存储。本发明具有以下优点：
（1）本发明能够在煤矿井下对采掘等设备遇到的不同工况进行详细的记录，并且能够在时间上进行区分，达到分时分工况的目的；
（2）本发明的发射模块和接受模块之间能够实现20米之内的无线通讯功能，能够完成工况的无线记录存储功能；
（2）本发明将不同的工况的记录，转变成输出为不同的二进制代码，减小了数据存储空间，增大了存储总量；二进制代码易于在计算机上进行处理，易于实现智能化和机械化；
（3）本发明由各种模块组成，连接实现后体积小，便于与设备连接。
附图说明
图1是装置整体结构示意图。
图2是发射部分结构示意图。
图3是接收部分结构示意图。
图中：
1：发射部分 2：接收部分
3：操作模块 4：计时模块
5：供电模块 6：电池
7：电池保护模块 8：发射信号调理模块
9：编码电路 10：高平控制电路
11：工作信号灯 12：载波振荡电路
13：晶体管 14：晶体振荡器
15：耦合电路 16：调制放大电路
17：耦合电路 18：发射模块
19：接收模块 20：接收信号调理模块
21：解调编码电路 22：耦合电路
23：内部放大电路 24：控制信号
25：放大电路 26：信号转换电路
27：信号输出端口 28：数据存储模块 。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
有关发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图示的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明,可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
如图1所示的本发明的一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置的整体结构示意图，发射部分和接收部分通过无线传输进行通讯，二者构成了该装置的整体结构。
如图2所示的本发明的一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置发射部分的结构示意图，发射部分由操作模块3、计时模块4、发射信号调理模块8、供电模块5和发射模块18组成。发射信号调理模块由编码电路9、载波振荡电路12、耦合电路15、调制放大电路16和耦合电路17组成。
如图3所示的本发明的一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置接收部分的结构示意图，接收部分由接收模块19、接收信号调理模块20、供电模块5、信号输出端口27和数据存储模块28组成。接收信号调理模块由解调编码电路21、耦合电路22、内部放大电路23、放大电路25和信号转换电路26组成。
进行工况记录时，将装置置于固定位置，根据煤矿机械实际工作情况，对操作模块3进行不同的按键操作，计时模块4开始计时，经过信号调理模块8，由载波振荡电路12、耦合电路15、调制放大电路16和耦合电路17处理后发射出去；接收信号经过解调编码电路21、耦合电路22和内部放大电路23，经由控制信号24输出，经过放大电路25、信号转换电路26转换后由信号输出端口27输出到数据存储模块28进行存储。遇到不同的工况时，按下相应的按键，上一段工况计时结束，开启新的工况计时，直到存储。经过后期处理比对，可以将煤矿机械的工作状态与该过程中的截割工况联系起来分析，为振动信号等划分工况分割点。本发明能记录各种不同的工况，提供工况分割点，并且得到相应时长，使煤矿机械工作状态监测和相关振动分析有明确的分割范围，为实现煤矿机械的自动化和智能化提供重要的数据支持。
各信号输入端口接头和信号输出端口接头均采用具有防水、防尘、防静电的作用的航空端口，用以保证信号调理装置能在井下顺利使用。
如上所述是本发明的基本构思。但是，在本发明的技术领域内，只要具备最基本的知识，可以对本发明的其他可操作的实施例进行改进。在本发明中对实质性技术方案提出了专利保护请求，其保护范围应包括具有上述技术特点的一切变化方式。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作些许改动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置，包括发射部分（1）和接收部分（2），其特征在于：发射部分由操作模块（3）、计时模块（4）、发射信号调理模块（8）、供电模块（5）和发射模块（18）组成；接收部分由接收模块（19）、接收信号调理模块（20）、供电模块（5）、信号输出端口（27）和记录存储模块（28）组成，所述的信号输出端口（27）的接头和相关连接的端口均采用航空端口，航空端口具有防水、防尘、防静电的作用，所述的供电模块（5）由电池保护模块（7）和电池（6）组成，其中电池（6）为能满足煤矿井下适用条件的镍氢电池。
2.根据权利要求1所述的一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置，特征在于根据不同的工况对操作模块（3）进行按键操作，计时模块（4）开始计时，经过编码电路（9）处理并输出高平控制信号（10），高平信号使工作信号灯（11）亮指示工作，同时信号经载波振荡电路（12）处理后依次通过耦合电路（15），调制放大电路（16）和耦合电路（17），最后由发射模块（18）发射出去；信号经接收部分接收模块（19）接收后，通过解调电路（21）和耦合电路（22），经内部放大电路（23）处理同时输出控制信号（24），经过放大电路（25）和信号转换电路（26）后由信号输出端口（27）输出到数据存储模块（28）进行存储，同时计时模块（4）停止一次计时周期；最终输出的信号是一种二进制代码，通过存储模块进行存储。
3.所述的一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置，能够实现20米之内的无线记录功能；能够对典型的井下工况，如割煤、割岩、割顶、割底和断层等5种不同工况进行记录，也可根据实际情况更换按键含义，记录符合实际地质条件的工况。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150121 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |