CN105445807A - 矿用多频同步无线电磁波透视装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了矿用多频同步无线电磁波透视装置及方法；矿用多频同步无线电磁波透视装置，包括发射机、发射线圈、接收机和接收线圈；其特征在于：在发射机中设置有第一单片机、第一本安电源模块、第一自动调谐选择模块、第一同步模块和控制显示模块；在接收机中设置有第二单片机、第二本安电源模块、第二自动调谐选择模块、第二同步模块、信号处理模块和通信控制指示模块；第一自动调谐选择模块包括若干个继电器一和若干个调制器，调制器通过继电器一接收第一单片机输出的信号；进行调制后的信号输出到发射线圈；发射线圈将信号发射给接收线圈；本发明能够同步自动发射接收多个频点的信息，可广泛应用在煤矿、非煤矿山等领域。

Description

矿用多频同步无线电磁波透视装置及方法
技术领域
本发明涉及无线电磁波透视装置及方法，具体涉及一种矿用多频同步无线电磁波透视装置及方法。
技术背景
根据《煤矿安全规程》规定在煤矿安全生产过程中必须坚持“预测预报、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”原则，因此预先探明采煤工作面的地质构造是矿井地质工作的重要任务；随着煤炭开采向深部开展，地质构造事故成为影响煤矿安全生产的主要因素；无线电波透视装置具有携带轻便、操作简单、分辨能高、且工作效率高等特点，一直以来受到业内人士的重视，被广泛应用于地下工程勘探领域。
目前国内在用的无线电波坑道透视装置采用多个固定点频率的电磁波作为发射信号，工作时，将无线电波发射机和接收机分置于工作面的两侧，观测方式主要有：定点发射、定点接收、同步扫描。无线电波透视装置通过接收测量穿过煤层的电磁波信号的场强的振幅和相位值，通过电磁波CT解释软件对工作面内的地质情况进行推断。
现有的无线电波坑道透视装置在某个工作面一侧使用固定发射频率对工作面进行透视，在巷道的另一侧逐点接收。此方法存在以下不足：每个工作循环采用只能发射一个固定频率信息，工作效率低下；接收到的为单点频率信息，信息量少；工作面两侧人员无法了解对方状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供矿用多频同步无线电磁波透视装置及方法。
为了解决上述问题，本发明的第一个技术方案是，矿用多频同步无线电磁波透视装置，包括发射机、发射线圈、接收机和接收线圈；其特点是：在发射机中设置有第一单片机、第一本安电源模块、第一自动调谐选择模块、第一同步模块和控制显示模块；在接收机中设置有第二单片机、第二本安电源模块、第二自动调谐选择模块、第二同步模块、信号处理模块和通信控制指示模块；
第一自动调谐选择模块包括若干个继电器一和若干个调制器，调制器通过继电器一接收第一单片机输出的信号，进行调制后的信号输出到发射线圈；即第一单片机通过控制继电器一的通断进而选择不同频率的调制器对信号进行调制，实现自动调谐选择；发射线圈将信号发射给接收线圈；
第一同步模块：受第一单片机的控制，向第二同步模块发出同步信号；
控制显示模块：接收第一单片机输出的数据，将发射信息存储并显示；
第二同步模块：接收第一同步模块发出的同步信号，处理后输出到第二单片机，使发射机和接收机同步；
接收线圈将收到的信号输出到第二自动调谐选择模块；
第二自动调谐选择模块包括若干个继电器二、若干个调制器二和若干个衰减器，继电器二由第二单片机控制通断；调制器二接收接收线圈输出的信号，进行调制处理后，输出到对应的衰减器，衰减器进行衰减处理后输出到信号处理模块；
信号处理模块：将收到的信号进行滤波、放大，并进行A/D转换后输出到第二单片机；第二单片机对收到的信号进行处理后输出到通信控制指示模块；
通信控制指示模块：接收第二单片机输出的信号，将收到的信号存储并进行解调和显示。
所述第一、第二本安电源模块分别为发射机和接收机提供电源。
根据本发明所述的矿用多频同步无线电磁波透视装置的优选方案，信号处理模块包括器、放大电路和A/D转换电路；窄带滤波器接收接收线圈输出的信号，将收到的信号进行窄带滤波后输出到放大电路；
放大电路将收到的信号进行放大处理输出到A/D转换电路；A/D转换电路对信号进行A/D转换后输出到第二单片机。
矿用多频同步无线电磁波透视装置多频同步发射和接收无线电磁波的方法，其特点是：包括如下步骤
步骤1、将发射机和接收机通过同步线缆连接，开机进行发射机和接收机同步；
步骤2、同步成功后，发射机保存发射时间顺序，设置发射参数并显示发射参数；接收机设置接收参数和当前时间；
步骤3、第一单片机收到发射指令后，通过控制继电器一的通断，进而选择不同频率的调制器对信号进行调制，实现自动调谐选择，同时启动计时器；调制后的多个不同的固定频率信息按照同步后的时间顺序或者设定的时间顺序通过发射线圈发射，并在每个频率序列发送完毕后，发射一个完毕标志；
步骤4、接收线圈按同步后的时间顺序接收采集多个不同固定频率的信息；接收线圈将收到的信号输出到第二自动调谐选择模块；
步骤5、第二单片机根据设置的工作频率控制继电器二的通断，通过控制继电器二的通断进而选择不同固定频率的调制器二和衰减器；调制器二接收接收线圈输出的信号，进行调制处理后，输出到衰减器，衰减器进行衰减处理后输出到信号处理模块；
步骤6、信号处理模块将收到的信号进行滤波、放大，并进行A/D转换后输出到第二单片机；第二单片机将收到的信号进行处理后输出到通信控制指示模块；
步骤7、通信控制指示模块接收第二单片机输出的信号，将收到的信号存储并进行解调和显示。
本发明所述的矿用多频同步无线电磁波透视装置及方法的有益效果是：本发明能够同步自动发射接收多个频点的信息，使一次探测获得的数据量大幅增加，减少了工作强度，提高了工作效率，同时能够通过通信状态指示了解到发射端的工作情况，可广泛应用在煤矿、非煤矿山等领域。
附图说明
图1为本发明所述的矿用多频同步无线电磁波透视装置原理框图。
图2是发射机工作流程框图。
图3是发射机工作流程框图。
图4是信号处理模块原理框图。
图5是第一自动调谐选择模块原理框图。
图6是控制显示模块原理框图。
图7是第二自动调谐选择模块原理框图。
图8是通信控制指示模块原理框图。
具体实施方式
如图1至图8所示，矿用多频同步无线电磁波透视装置，包括发射机A1、发射线圈A2、接收机B1和接收线圈B2；在发射机A1中设置有第一单片机A121、第一本安电源模块A11、第一自动调谐选择模块A12、第一同步模块A14和控制显示模块A13；在接收机B1中设置有第二单片机B121、第二本安电源模块B11、第二自动调谐选择模块B12、第二同步模块B14、信号处理模块B15和通信控制指示模块B13。
第一自动调谐选择模块A12包括若干个继电器一和若干个不同固定频率的调制器，若干个继电器一包括继电器一aA122a、继电器一bA122b……继电器一nA122n；若干个不同固定频率的调制器包括调制器aA123a、调制器bA123b……调制器nA123n，每个继电器一的通断均由第一单片机控制，调制器通过继电器一接收第一单片机输出的信号，即第一单片机通过控制继电器一的通断进而选择不同频率的调制器对信号进行调制，实现自动调谐选择；进行调制后的信号输出到发射线圈A2；发射线圈A2将信号发射给接收线圈。
第一同步模块A14：受第一单片机的控制，向第二同步模块发出同步信号。
控制显示模块A13：接收第一单片机输出的数据，将发射信息存储并显示。
第二同步模块B14：接收第一同步模块发出的同步信号，处理后输出到第二单片机B121，使发射机A1和接收机B1同步。
接收线圈B2将收到的信号输出到第二自动调谐选择模块。
第二自动调谐选择模块B12包括若干个继电器二、若干个不同固定频率的调制器二和若干个不同固定频率的衰减器；若干个继电器二包括继电器二aB122a、继电器二bB122b……继电器二nB122n；若干个不同固定频率的调制器二包括调制器二aB123a、调制器二bB123b……调制器二nB123n；若干个不同固定频率的衰减器包括衰减器aB124a、衰减器bB124b……衰减器nB124n；每个继电器二均由第二单片机B121控制通断；即第二单片机通过控制继电器二的通断进而选择不同固定频率的调制器二和衰减器，实现自动调谐选择；调制器二接收接收线圈B2输出的信号，进行调制处理后，输出到对应的衰减器，衰减器进行衰减处理后输出到信号处理模块B15。
信号处理模块B15将收到的信号进行滤波、放大，并进行A/D转换后输出到第二单片机，第二单片机将收到的信号进行处理后输出到通信控制指示模块。
通信控制指示模块B13接收第二单片机输出的信号，将收到的信号存储并进行解调和显示。
第一、第二本安电源模块A11、B11分别为发射机A1和接收机B1提供电源。
继电器一、继电器二、调制器、调制器二以及衰减器，它们的个数相同。根据发射接收信号的需要进行设置个数。
其中，信号处理模块B15包括窄带滤波器B151、放大电路B152和A/D转换电路B153；窄带滤波器B151接收接收线圈输出的信号，将收到的信号进行窄带滤波后输出到放大电路。
放大电路B152将收到的信号进行放大处理输出到A/D转换电路；A/D转换电路B153对信号进行A/D转换后输出到第二单片机B121。
所述控制显示模块A13包括液晶屏A131、第一存储器A132，所述通信控制指示模块B13包括解调器B132、第二存储器B131和指示灯B133。
矿用多频同步无线电磁波透视装置多频同步发射和接收无线电磁波的方法，包括如下步骤；
步骤1、建立矿用多频同步无线电磁波透视装置，该装置包括发射机A1、发射线圈A2、接收机B1和接收线圈B2；在发射机A1中设置有第一单片机A121、第一本安电源模块A11、第一自动调谐选择模块A12、第一同步模块A14和控制显示模块A13；在接收机B1中设置有第二单片机B121、第二本安电源模块B11、第二自动调谐选择模块B12、第二同步模块B14、信号处理模块B15和通信控制指示模块B13。
第一自动调谐选择模块A12包括若干个继电器一和若干个不同固定频率的调制器，若干个继电器一包括继电器一aA122a、继电器一bA122b……继电器一nA122n；若干个不同固定频率的调制器包括调制器aA123a、调制器bA123b……调制器nA123n，每个继电器一的通断均由第一单片机控制，调制器通过继电器一接收第一单片机输出的信号，即第一单片机通过控制继电器一的通断进而选择不同频率的调制器对信号进行调制，实现自动调谐选择。
第二自动调谐选择模块B12包括若干个继电器二、若干个不同固定频率的调制器二和若干个不同固定频率的衰减器；若干个继电器二包括继电器二aB122a、继电器二bB122b……继电器二nB122n；若干个不同固定频率的调制器二包括调制器二aB123a、调制器二bB123b……调制器二nB123n；若干个不同固定频率的衰减器包括衰减器aB124a、衰减器bB124b……衰减器nB124n；每个继电器二均由第二单片机B121控制通断；即第二单片机通过控制继电器二的通断进而选择不同固定频率的调制器二和衰减器，实现自动调谐选择。
步骤2、将发射机A1和接收机B1通过同步线缆连接，进行发射机和接收机同步，间隔和时间由单片机设置。
步骤3、同步成功后，发射机A1保存发射时间顺序，设置发射参数并显示发射参数；接收机B1设置接收参数和当前时间；接收参数包括接收频率、接收时间顺序等；若同步不成功，可按默认的发射时间顺序进行。
步骤4、第一单片机A121收到发射指令后，通过控制继电器一的通断，进而选择不同固定频率的调制器对信号进行调制，实现自动调谐选择，同时启动计时器，调制后的多个不同的固定频率信息按照同步后的时间顺序或者设定的时间顺序通过发射线圈A2发射，并在每个频率序列发送完毕后，发射一个完毕标志。
步骤5、接收线圈B2按同步后的时间顺序接收采集多个不同固定频率的信息；接收线圈B2将收到的信号输出到第二自动调谐选择模块B12。
步骤6、第二单片机B121根据设置的工作频率控制继电器二的通断，通过控制继电器二的通断进而选择不同固定频率的调制器二和衰减器；调制器二接收接收线圈B2输出的信号，进行调制处理后，输出到对应的衰减器，衰减器进行衰减处理后输出到信号处理模块B15。
步骤7、信号处理模块B15将收到的信号进行滤波、放大，并进行A/D转换后输出到第二单片机B121；第二单片机B121将收到的信号进行处理后输出到通信控制指示模块B13。
步骤8、通信控制指示模块B13接收第二单片机输出的信号，将收到的信号存储并进行解调和显示。
本发明上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明的权利要求进行限制，其它的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变及等效置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.矿用多频同步无线电磁波透视装置，包括发射机(A1)、发射线圈(A2)、接收机(B1)和接收线圈(B2)；其特征在于：在发射机(A1)中设置有第一单片机(A121)、第一本安电源模块(A11)、第一自动调谐选择模块(A12)、第一同步模块(A14)和控制显示模块(A13)；在接收机(B1)中设置有第二单片机(B121)、第二本安电源模块(B11)、第二自动调谐选择模块(B12)、第二同步模块(B14)、信号处理模块(B15)和通信控制指示模块(B13)；
第一自动调谐选择模块(A12)包括若干个继电器一和若干个调制器，第一单片机控制继电器一的通断，调制器通过继电器一接收第一单片机输出的信号，进行调制后的信号输出到发射线圈(A2)；发射线圈(A2)将信号发射给接收线圈(B2)；
第一同步模块(A14)：受第一单片机的控制，向第二同步模块发出同步信号；
控制显示模块(A13)：接收第一单片机输出的数据，将发射信息存储并显示；
第二同步模块(B14)：接收第一同步模块发出的同步信号，处理后输出到第二单片机(B121)，使发射机(A1)和接收机(B1)同步；
接收线圈(B2)将收到的信号输出到第二自动调谐选择模块；
第二自动调谐选择模块(B12)包括若干个继电器二、若干个调制器二和若干个衰减器，继电器二由第二单片机控制通断；调制器二接收接收线圈(B2)输出的信号，进行调制处理后，输出到对应的衰减器，衰减器进行衰减处理后输出到信号处理模块(B15)；
信号处理模块(B15)：将收到的信号进行滤波、放大，并进行A/D转换后输出到第二单片机；第二单片机对收到的信号进行处理后输出到通信控制指示模块(B13)；
通信控制指示模块(B13)：接收第二单片机(B121)输出的信号，将收到的信号存储并进行解调和显示；
第一、第二本安电源模块分别为发射机(A1)和接收机(B1)提供电源。
2.根据权利要求1所述的矿用多频同步无线电磁波透视装置，其特征在于：信号处理模块(B15)包括窄带滤波器(B151)、放大电路和A/D转换电路(B153)；窄带滤波器(B151)接收接收线圈输出的信号，将收到的信号进行窄带滤波后输出到放大电路；
放大电路(B152)将收到的信号进行放大处理输出到A/D转换电路；A/D转换电路(B153)对信号进行A/D转换后输出到第二单片机(B121)。
3.利用权利要求1或2所述的矿用多频同步无线电磁波透视装置多频同步发射和接收无线电磁波的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、将发射机(A1)和接收机(B1)通过同步线缆连接，进行发射机(A1)和接收机同步：
步骤2、同步成功后，发射机(A1)保存发射时间顺序，设置发射参数；接收机(B1)设置当前时间和接收参数；
步骤3、第一单片机(A121)收到发射指令后，通过控制继电器一的通断，进而选择不同固定频率的调制器对信号进行调制，调制后的多个不同的固定频率信息按照同步后的时间顺序或者设定的时间顺序通过发射线圈发射，并在每个频率序列发送完毕后，发射一个完毕标志；
步骤4、接收线圈(B2)按同步后的时间顺序接收采集多个不同固定频率的信息；接收线圈(B2)将收到的信号输出到第二自动调谐选择模块(B12)；
步骤5、第二单片机(B121)根据设置的工作频率控制继电器二的通断；调制器二接收接收线圈(B2)输出的信号，进行调制处理后，输出到对应的衰减器，衰减器进行衰减处理后输出到信号处理模块(B15)；
步骤6、信号处理模块(B15)将收到的信号进行滤波、放大，并进行A/D转换后输出到第二单片机(B121)；第二单片机(B121)将收到的信号进行处理后输出到通信控制指示模块(B13)；
步骤7、通信控制指示模块(B13)接收第二单片机(B121)输出的信号，将收到的信号存储并进行解调和显示。
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