CN105486446A - 矿用数字压力计及其压力数据监控的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种矿用数字压力计，包括压力传感器、电源电路、压力采集电路、显示电路、存储电路、按键电路以及蓝牙射频收发电路，蓝牙射频收发电路包括微型控制器、晶振电路、电源滤波电路以及蓝牙收发电路，蓝牙收发电路与天线组件连接，微型控制器为内置射频转换功能的微型控制器，压力采集电路、显示电路、存储电路以及按键电路分别与微型控制器连接。本发明的矿用数字压力计可通过显示屏查看压力数据，还可通过蓝牙将压力数据上传至蓝牙端口的主机中，在主机上查看压力数值，数据连接和上传操作自动进行，上传速率快，压力数据的监测更为简便、及时，能够方便操作人员对矿压数据进行查询和分析，方便地预测和发现煤矿安全状况。

Description

矿用数字压力计及其压力数据监控的方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿安全监测设备技术领域，特别涉及一种矿用数字压力计及其压力数据监控的方法。

背景技术

矿用数字压力计是煤矿安全监测领域的关键设备之一，在矿压监测中发挥了不可替代的作用。现有的矿用数字压力计经不断发展，具有压力数据记录和监控窗口的高精度数字压力计已被广泛应用于国内、外的煤矿矿压检测中，该种压力计不但检测矿压的精度高，且能够方便煤矿工作人员对历史矿压数据进行查询和分析，及时预测和发现煤矿安全状况，并做出决策。

但是，现有的数字压力计只提供一个设置在压力计上的显示窗口进行查询压力数据，由于煤矿巷道需要安装几十到上百个数字压力计，且数字压力计固定在综采支架上，因此，同时对多个数字压力计采集的数据进行查看比较困难，且实现压力数据的监控需要投入更多人力；因此，一种可实现压力数据集中监控的适于煤矿工地使用的矿用压力计被迫切需要。

发明内容

本发明提出一种矿用数字压力计及其采集压力数据的方法，解决了现有技术中矿用数字压力计的压力数据监控困难的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种矿用数字压力计，通过高压油管与被测装置的液体相联，用于矿压监测工作中，包括：

用于检测油压的压阻式的压力传感器，固定在壳体上，其内部设有的压敏元件可将压力传感器所承受的压力转换为电压信号；

一个用于电池过流、过压放电保护的电源电路，与设在电池安装组件上的电池连接，电池安装组件固定在壳体上；

一个用于信号转换和信号放大的压力采集电路，与压力传感器连接，设置在信号采集电路板上；

用于显示压力值和压力计状态的显示电路，设在电路板上，包括固定在壳体上的显示屏；

用于存储压力数据的存储电路，包括设置在电路板上的存储器；

用于与压力计交互的按键电路，与固定在壳体上ON键连接；

用于主机与压力计之间进行数据传输的蓝牙射频收发电路，包括微型控制器、晶振电路、电源滤波电路以及蓝牙收发电路，蓝牙收发电路与天线组件连接，微型控制器为内置射频转换功能的微型控制器，压力采集电路、显示电路、存储电路以及按键电路分别与微型控制器连接。

进一步地，显示电路还包括用于灯光照射时启动显示电路的光照感应电路，包括与比较器正输入端连接的光敏三极管、以及与比较器负输入端连接的分压电阻。

进一步地，压力计还包括控制压力采集电路周期性采取和记录油压数据的计时电路。

进一步地，压力计还包括用于测量电池电量状态的电量测量电路。

进一步地，蓝牙收发电路的传输方式采用蓝牙4.0技术。

进一步地，晶振电路包括第一晶振电路和第二晶振电路，第一晶振电路在蓝牙发送状态下工作，第二晶振电路在蓝牙休眠模式下工作，第一晶振电路为32MHz的高精度、低温漂的晶振电路，第二晶振电路为32.768kHz的低频晶振电路。

一种压力数据监控的方法，采用上述的矿用数字压力计进行油压数据监控的方法，包括以下的步骤：

S1：压力传感器在计时电路控制下周期性测量油压，通过压力采集电路转换和放大压力信号，并记录在存储器内；

S2：查看压力数据；

S21：通过显示屏查看，短按ON键或灯光照射显示屏触发显示电路显示实时的压力数值和压力计状态；

S22：通过外界的支持蓝牙接口的设备查看；

S221：预设压力计编号，每个编号仅对应一个压力计；

S222：压力计自动上传压力数据，压力计一直处于通讯待机状态，当设有蓝牙接口的主机进入压力计的监测区域中时，被扫描到的压力计自动与主机建立连接，该压力计内部存储的数据自动通过蓝牙无线通讯数据上传至主机中；

S223：多个压力计的压力数据集中上传，当设有蓝牙接口的主机进入矿压监测区域中时，被扫描到的压力计自动根据自动进行排队连接和上传，当一个压力计的数据传输完毕时，与主机终止连接，下一压力计自动进行连接和数据上传；

S224：通过主机打开压力数据查看各个时间点、各个压力计采集的压力数据并进行分析。

本发明的矿用数字压力计可通过显示屏监测压力数据，对于近距离通过显示屏查看困难或多个压力计的压力数据需要集中监控的情况下，可通过设有蓝牙端口的主机与压力计建立蓝牙连接，数据连接和上传操作自动进行，上传速率快，煤矿工作人员只需在主机上便可方便地查看所有压力计各个时间点的压力数值，并方便的对矿压数据进行查询和集中分析，压力数据的监控省时、省力，可方便地预测和发现煤矿安全状况，并作出决策；压力计内设有的第一晶振电路和第二晶振电路为微型控制器的两种工作模式的提供了两个对应的时钟源，在保证压力计信号收发的同时，又满足了压力计低功耗的要求；矿灯可触发显示屏显示实时压力数值和压力计的本机状态，因此，不需手动触发显示器进行查看，方便在较远距离时煤矿工作人员监查看。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的矿用数字压力计的结构示意图；

图2为图1中A-A截面的结构示意图；

图3为本发明的矿用数字压力计的电路控制图；

图4为本发明的矿用数字压力计的蓝牙射频电路的电路图。

图中：

1、天线组件；2、壳体；3、电池安装组件；4、压力传感器；5、ON键；6、显示屏；7、防护盖；8、综采把手；9、盖板；10、电路板；11、信号采集电路板；12、传感器接线柱；13、传感器固定螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，一种矿用数字压力计，用于矿压监测工作中，包括：

用于检测油压的压阻式的压力传感器4，至少一个，固定在壳体2上，其内部设有的压敏元件可将压力传感器4所承受的压力转换为电压信号，使用时，压力传感器4与高压油管接触；

一个用于电池过流、过压放电保护的电源电路，与设在电池安装组件3上的电池连接，电池安装组件3固定在壳体2上，优选的，电池与电源电路一起浇封，电池优选电压为3.6V，电流容量为4000mAh的锂电池；

一个用于信号转换和信号放大的压力采集电路，与压力传感器4连接，压力信号经仪表放大器放大，并经信号变送器将压力信号转化为可供AD转换的电信号，压力值被存储在存储器内，仪表放大器和信号变送器设置在信号采集电路板11上；

用于显示压力值和压力计状态的显示电路，设在电路板10上，包括固定在壳体2上的显示屏6，其中显示屏6优选为显示更为清晰、功耗更低的有机电激光显示屏，即OLED屏；为了更方便煤矿工作人员查看压力检测信息和本机状态，及时了解井下支架的支护状态，进一步地，压力计还设有用于灯光照射时启动显示电路的光照感应电路，包括比较器、与比较器正输入端连接的光敏三极管、以及与比较器负输入端连接的分压电阻，因此，当矿灯照射压力计的显示窗口时，光照感应电路发送信号至微型控制器，微型控制器触发压力计的OLED屏显示压力值和压力计的状态信息，不需人工按键触发；

用于存储压力数据的存储电路，包括设置在电路板10上的存储器；

用于与压力计人机交互的按键电路，与壳体上的ON键5连接，按键电路可实现ON键一键多功能，短按ON键可触发显示屏6显示压力值和压力计的状态信息，长按可进入功能菜单，松开按键可实现选择功能的操作，通过ON键可实现设置压力计的编号、检测参数、自动校零等功能；

用于主机与压力计之间进行数据传输的蓝牙射频收发电路，包括微型控制器、第一晶振电路、第二晶振电路、电源滤波电路以及蓝牙收发电路，压力计的射频通信和微控制器为一体化设计，蓝牙收发电路与天线组件1连接，其可发射2.4GHz的信号波，优选地，蓝牙收发电路的传输方式采用了蓝牙4.0低功耗(BLE)技术，可标准化兼容所有蓝牙4.0端口的主机(如手机、IPAD、电脑等)，当主机进入检测区域时，自动建立连接，并全程自动化上传压力数据，无需人工干预，不仅功耗低，且通讯速度快，传输可靠性高，采集一个压力计的存储压力数据只需1-2秒；压力计的第一晶振电路在蓝牙发送状态下工作，优选地，第一晶振电路为32MHz的高精度、低温漂的晶振电路，其可为工作的蓝牙收发电路提供精准的时钟源和信号调制源；第二晶振电路为32.768kHz的低频晶振电路，其在蓝牙休眠模式下工作，为微型控制器和内部的计时器提供时钟源；第一晶振电路和第二晶振电路为微型控制器的两种工作模式的提供了两个对应的时钟源，因此，蓝牙射频收发电路在保证信号收发的同时，满足了压力计低功耗的要求；电源滤波电路包括电感和电容，可给蓝牙收发电路提供低纹波的直流电源，保证蓝牙发送压力数据工作的稳定性；微型控制器为内置射频转换功能的微型控制器，压力采集电路、显示电路、存储电路以及按键电路分别与微型控制器连接。

本发明的矿用数字压力计在安装时，可方便地将综采把手8吊挂安装到综采支架上，并将压力传感器4与高压油管连接，压力计的压力采集电路通过压力传感器4采集到实时压力信号，并放大和转化为相对应的压力数值，经微型控制器处理后存储至存储器中，同时还可显示到显示屏6上，按ON按键触发显示器显示实时的压力数据；但是，由于煤矿工地或矿井的环境限制，压力计安装后不易进行查看，且煤矿巷道一般需要安装几十到上百个数字压力计，压力计的数据监控较为困难，本发明的压力计上设置的蓝牙射频收发电路，压力计自动与设有蓝牙端口的主机建立蓝牙连接，蓝牙射频收发电路可将压力计内的压力数据通过2.4GHz频段的蓝牙上传到主机中，上传操作自动，上一台压力计的数据上传完成后，下一台压力计自动连接并上传数据，操作人员只需在主机上便可方便地查看所有压力计各个时间点的压力数值，因此压力数据的监测更为简便、及时，能够方便煤矿工作人员对矿压数据进行查询和分析，方便地预测和发现煤矿安全状况，做出决策。

作为进一步的技术方案，压力采集电路还连接有控制压力采集电路周期性采取和记录油压数据的计时电路，压力数据采集的周期可进行设置，采集的压力数据与采集时间点对应的被存入存储器中，本发明的压力计的压力数据记录周期出厂默认为五分钟，且存储的数据保存时间可长达5天。

作为进一步的技术方案，压力计还包括用于测量电池电量状态的电量测量电路，且电量情况可通过显示屏6显示，以便操作人员了解电量状态，并及时对设备进行充电。

一种压力数据监控的方法，采用上述的矿用数字压力计进行油压数据监控的方法，包括以下的步骤：

S1：压力传感器4在计时电路控制下周期性测量油压，通过压力采集电路转换和放大压力信号，并记录在存储器内，记录周期出厂默认为5分钟，存储器存储的数据保存时间可长达5天；

S2：查看压力数据，包括S21和S22两种查看方式；

S21：通过显示屏6查看和监控压力数据，按ON键51触发显示电路显示实时的压力数据和压力计状态，在装有光照感应电路的压力计上，还可通过灯光照射显示屏6触发显示电路显示；

S22：在压力计监控困难或压力计数量多、压力数据需要集中监控等情况下，可通过外界的支持蓝牙接口的设备查看；；

S221：为了方便掌握压力数据的对应关系，需对每个压力计预设单独的编号，每个编号仅对应一个压力计；

S222：压力计自动上传压力数据，压力计的蓝牙射频收发电路一直处于通讯待机状态，当具有蓝牙4.0接口的主机进入压力计的监测区域中时，被扫描到的压力计自动与主机建立连接，该压力计内部存储的数据自动通过蓝牙无线通讯数据上传至主机中；

S223：多个压力计的压力数据集中上传，当设有蓝牙接口的主机进入矿压监测区域中时，被扫描到的压力计自动进行排队连接和上传，当一个压力计的数据传输完毕时，自动与主机终止连接，下一压力计自动进行连接，并上传其存储器内的压力数据；

S224：通过主机打开压力数据查看各个时间点、各个压力计采集的压力数据，煤矿工作人员可方便地对历史矿压数据进行查询和分析，及早预测和发现煤矿安全状况，并做出决策。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种矿用数字压力计，其特征在于，包括：

用于检测油压的压阻式的压力传感器，固定在壳体上，其内部设有的压敏元件可将所述压力传感器所承受的压力转换为电压信号；

一个用于电池过流和过压放电保护的电源电路，与设在电池安装组件上的电池连接，所述电池安装组件固定在壳体上；

一个用于信号转换和信号放大的压力采集电路，与所述压力传感器连接，设置在信号采集电路板上；

用于显示压力值和压力计状态的显示电路，设在电路板上，包括固定在所述壳体上的显示屏；

用于存储压力数据的存储电路，包括设置在所述电路板上的存储器；

用于与压力计交互的按键电路，与固定在壳体上的ON键连接；

用于主机与压力计之间进行数据传输的蓝牙射频收发电路，包括微型控制器、晶振电路、电源滤波电路以及蓝牙收发电路，所述蓝牙收发电路与天线组件连接，所述微型控制器为内置射频转换功能的微型控制器，所述压力采集电路、显示电路、存储电路以及按键电路分别与所述微型控制器连接。

2.如权利要求1所述的矿用数字压力计，其特征在于：还包括用于灯光照射时启动显示电路的光照感应电路，与所述微型控制器连接，包括与比较器正输入端连接的光敏三极管、以及与比较器负输入端连接的分压电阻。

3.如权利要求1所述的矿用数字压力计，其特征在于：还包括控制压力采集电路周期性采取和记录油压数据的计时电路。

4.如权利要求1所述的矿用数字压力计，其特征在于：还包括用于测量电池电量状态的电量测量电路。

5.如权利要求1所述的矿用数字压力计，其特征在于：所述蓝牙收发电路的传输方式采用蓝牙4.0技术。

6.如权利要求1所述的矿用数字压力计，其特征在于：所述晶振电路包括第一晶振电路和第二晶振电路，所述第一晶振电路在蓝牙发送状态下工作，所述第二晶振电路在蓝牙休眠模式下工作，所述第一晶振电路为32MHz的晶振电路，所述第二晶振电路为32.768kHz的低频晶振电路。

7.一种压力数据监控的方法，采用权利要求1-6任一项所述的矿用数字压力计进行油压数据监控的方法，其特征在于，包括以下的步骤：

S1：压力传感器在计时电路控制下周期性测量油压，通过压力采集电路转换和放大压力信号，并记录在存储器内；

S2：监控压力数据；

S21：通过显示屏查看和监控，短按ON键或灯光照射显示屏触发显示电路显示实时的压力数值和压力计状态；

S22：通过外界的支持蓝牙接口的设备监控；

S221：预设压力计编号，每个编号仅对应一个压力计；

S222：压力计自动上传压力数据，压力计一直处于通讯待机状态，当设有蓝牙接口的主机进入压力计的监测区域中时，被扫描到的压力计自动与主机建立连接，该压力计内部存储的数据自动通过蓝牙无线通讯数据上传至主机中；

S223：多个压力计的压力数据集中上传，当设有蓝牙接口的主机进入矿压监测区域中时，被扫描到的压力计自动进行排队进行连接和上传，当一个压力计的数据传输完毕时，自动与主机终止连接，下一压力计自动进行连接和数据上传；

S224：通过主机打开压力数据查看各个时间点、各个压力计采集的压力数据并进行分析。