CN106020025B - 一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，属于实时嵌入式探测控制技术领域。本发明由装置前部，装置中部和装置后部组成，装置前部包括一个装置前部螺旋钻头；装置中部由可旋转关节、伸缩杆、爪部螺旋钻头、前行驱动爪、外设声源接收装置、通信模块、循环移动板、LED光源、三维声纳成像装置组成；置后部包括光缆数据线Ⅰ、电源线Ⅰ、通风管道、救援物资仓、声音收发装置。本发明能在矿道发生透水事故后抢在生命通道挖通前及时进入搜救点与被困人员保持联系，确定其被困位置与周围环境，为下一步搜救决策提供依据与指导，且装置内含有救援物资仓与通风管道，能暂时为被困人员提供基本的水源和食物、药品以及新鲜的空气。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，属于实时嵌入式探测控制技术领域。
背景技术
透水事故是在矿井的建设和生产过程中，由于防治水措施不到位或者对矿井疏于管理和维护，往往可能导致地表水或地下水通过断层、裂隙或塌陷部位等各种受损部位不受控制地进入矿井工作区域，对作业人员与矿井财产造成极大损失。一旦发生透水事故，下井救援的难度往往比预想的要大，各种大量不明水体，主副井巷道内被泥沙淤塞等情况，使得下井救援时间比预想的要有所推迟。为了使事故发生后的抢险救援过程及时、有效，必须先确保被困人员的生命安全。这就需要一种在发生透水事故后抢在生命通道挖通前及时进入搜救点与被困人员保持联系，确定其被困位置与周围环境，为下一步搜救决策提供依据与指导。装置内需要含有救援物资仓与通风管道，能暂时为被困人员提供基本的水源和食物、药品以及新鲜的空气。还要点亮救援点的光源，可以使被困人员提高被救信心，也能在接下来的救援工作中使搜救人员及早发现被困人员。
发明内容
本发明提供了一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，以用于在矿道发生透水事故后抢在生命通道挖通前及时进入搜救点与被困人员保持联系等。
本发明的技术方案是：一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，由装置前部1、装置中部2和装置后部3组成；
所述装置前部1包括一个装置前部螺旋钻头14，装置前部螺旋钻头14与装置中部2连接；
所述装置中部2由可旋转关节4、伸缩杆5、爪部螺旋钻头6、前行驱动爪7、外设声源接收装置13、通信模块15、循环移动板16、LED光源17、三维声纳成像装置18组成；装置中部2前后两侧都设有可旋转关节4、伸缩杆5、爪部螺旋钻头6、前行驱动爪7、循环移动板16，可旋转关节4分别与循环移动板16、伸缩杆5的一端连接，伸缩杆5的另一端连接前行驱动爪7，通过前行驱动爪7连接爪部螺旋钻头6，三维声纳成像装置18连接通信模块15、LED光源17及两个外设声源接收装置13；所述循环移动板16内有循环移动板的控制电路96，可旋转关节4内有可旋转关节的控制电路97，伸缩杆5内有伸缩杆的控制电路98；循环移动板的控制电路96的光缆数据线Ⅴ86与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅲ91与电源线Ⅰ9相连；可旋转关节的控制电路97的光缆数据线Ⅵ87与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅳ92与电源线Ⅰ9相连；伸缩杆的控制电路98的光缆数据线Ⅶ88与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅴ93与电源线Ⅰ9相连；通信模块15的光缆数据线Ⅲ84与光缆数据线Ⅰ8相连；
所述装置后部3包括光缆数据线Ⅰ8、电源线Ⅰ9、通风管道10、救援物资仓11、声音收发装置12；其中电源线Ⅰ9位于装置后部3的底部，电源线Ⅰ9的上方为光缆数据线Ⅰ8，光缆数据线Ⅰ8的上方为通风管道10，救援物资仓11位于通风管道10的凹形部分，救援物资仓11的一侧放置声音收发装置12，声音收发装置12与通信模块15连接。
所述装置前部螺旋钻头14包括叶片Ⅰ19、钻尖Ⅰ20、螺旋转杆Ⅰ21、装置前部螺旋钻头的控制电路95；其中叶片Ⅰ19、钻尖Ⅰ20镶嵌于螺旋转杆Ⅰ21上，置前部螺旋钻头的控制电路95的光缆数据线Ⅳ85连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8，电源线Ⅱ90连接电源线Ⅰ9。
所述爪部螺旋钻头6包括连接槽22、螺旋转杆Ⅱ23、叶片Ⅱ24、螺纹钻头25、钻尖Ⅱ26、爪部螺旋钻头的控制电路99；其中，连接槽22是前行驱动爪7与爪部螺旋钻头6的连接点，螺旋转杆Ⅱ23与连接槽22相连，螺纹钻头25连接钻尖Ⅱ26，叶片Ⅱ24、螺纹钻头25镶嵌于螺旋转杆Ⅱ23上，爪部螺旋钻头的控制电路99的光缆数据线Ⅷ89连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8，电源线Ⅵ94连接连接电源线Ⅰ9。
所述通信模块15包括LM78L05芯片64，光缆数据线Ⅲ84，输入口P1，输出口P2，接口P3、接口P4，二极管D7，放大器OP1、放大器OP2、放大器OP3、放大器OP4，NPN型三极管T3、NPN型三极管T4，电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14，电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25；其中接口P3连接光缆数据线Ⅲ84、电阻R12的一端、电容C7的一端、电阻R15的一端、输入口P1的一端、NPN型三极管T3的C极、放大器OP2的正负电源、电阻R17的一端、电阻R18的一端；电阻R12的另一端连接二极管D7的阴极、放大器OP1的反相输入端，二极管D7的阳极连接NPN型三极管T3的E极，NPN型三极管T3的B极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接放大器OP1的输出端、电阻R16的一端，放大器OP1的同相输入端连接放大器OP2的输出端，放大器OP2的反相输入端连接电阻R14的一端、电阻R16的另一端，电阻R14的另一端连接电容C7的另一端，放大器OP2的同相输入端连接电阻R15的另一端、电容C8的一端、电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接电阻R18的一端、放大器OP2的负电源、NPN型三极管T3的C极；电阻R18的另一端连接电容C8的另一端、输入口P1的另一端；接口P4连接光缆数据线Ⅲ84、LM78L05芯片64的Vin脚且接地；LM78L05芯片64的GND脚接地，LM78L05芯片64的Vout脚接电阻R19的一端、NPN型三极管T4的C极、电阻R21的一端、放大器OP3的负电源；电阻R19的另一端接地，NPN型三极管T4的E极连接电阻R20的一端、电容C11的一端，电阻R20的另一端接地，电容C11的另一端接电阻R21的另一端、电阻R22的一端、放大器OP3的同相输入端，电阻R22的另一端接地；放大器OP3的反相输入端连接电阻R23的一端、电阻R24的一端，电阻R23的另一端接电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电阻R24的另一端接放大器OP3的输出端、电容C13的一端，放大器OP3的正电源接地；电容C13的另一端接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接电容C14的一端、放大器OP4的同相输入端，电容C14的另一端接地，放大器OP4的负电源接地，放大器OP4的正电源接电容C10的一端，电容C10的另一端接地，放大器OP4的输出端连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接输出口P2的一端，输出口P2的另一端接地。
所述三维声纳成像装置18包括主板模块27、装置内部数据线36、子板模块37、光缆数据线Ⅵ83；所述主板模块27包括嵌入式处理器MPC831328、Nor Flash29、Nand Flash30、接口FPGA31、主板FPGA模块33，所述子板模块37包括子板FPGA35、DAC57、二阶带通滤波器58、时间增益控制器59、高通滤波器60、ADC61、运算放大器62、换能器63；所述接口FPGA31包括差分信号转成单端信号模块Ⅰ34、发射脉冲信号模块38、触发子板开始工作信号模块39、数据合并并发射中断信号模块40、激发声学信号模块41、子板接口42，所述主板FPGA模块33包括单端信号转成差分信号模块Ⅰ32、差分信号转成单端信号模块Ⅱ43、数据存储模块45、一级波束形成模块46、中间数据存储模块47、二级波束形成模块48、数据转换模块49、输入端的FIFO50、DATA_WR模块51、DDR2读写控制模块52、输出端的FIFO53；所述子板FPGA35包括单端信号转成差分信号模块Ⅱ44、A/D采样控制模块54、数据处理模块55、RAM模块56；
其中嵌入式处理器MPC831328的I/O端连接数据合并并发射中断信号模块40、光缆数据线Ⅵ83、Nor Flash29与Nand Flash30，输出端分别连接发射脉冲信号模块38的输入端、触发子板开始工作信号模块39的输入端；发射脉冲信号模块38的输出端连接激发声学信号模块41的输入端，触发子板开始工作信号模块39的输出端连接子板接口42的输入端，数据合并并发射中断信号模块40的输入端连接差分信号转成单端信号模块Ⅰ34的输出端，激发声学信号模块41的输出端、子板接口42的输出端分别连接装置内部数据线36，差分信号转成单端信号模块Ⅰ34的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ32的输出端；装置内部数据线36还连接差分信号转成单端信号模块Ⅱ43的输入端，差分信号转成单端信号模块Ⅱ43的输出端连接数据存储模块45的输入端，数据存储模块45的输出端连接一级波束形成模块46的输入端，一级波束形成模块46的输出端连接中间数据存储模块47的输入端，中间数据存储模块47的输出端连接二级波束形成模块48的输入端，二级波束形成模块48的输出端连接输入端的FIFO50的输入端，输入端的FIFO50的输出端连接DATA_WR模块51的输入端，DATA_WR模块51的输出端连接DDR2读写控制模块52的输入端，DDR2读写控制模块52的输出端连接输出端的FIFO53的输入端，输出端的FIFO53的输出端连接数据转换模块49的输入端，数据转换模块49的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ32的输入端；RAM模块56的输出端连接装置内部数据线36与DAC57的输入端，RAM模块56的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ44的输出端，DAC57的输出端与高通滤波器60的输出端连接时间增益控制器59的输入端，时间增益控制器59的输出端连接二阶带通滤波器58的输入端；高通滤波器60的输入端与换能器63相连；二阶带通滤波器58的输出端连接运算放大器62的输入端，运算放大器62的输出端连接ADC61的输入端，ADC61的输出端连接A/D采样控制模块54的输入端，A/D采样控制模块54的输出端连接数据处理模块55的输入端，数据处理模块55的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ44的输入端；光缆数据线Ⅵ83、装置内部数据线36分别连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8。
所述循环移动板的控制电路96包括循环移动板的发动机67，光缆数据线Ⅴ86，电源线Ⅲ91，开关K10、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、开关K17、开关K18、开关K19、开关K20，热继电器H5、热继电器H6、热继电器H7、热继电器H8，继电器J4、继电器J5，交流接触器M4、交流接触器M5；其中电源线Ⅲ91连接开关K16、K17、K18、K19、K20，以及继电器J4、J5；继电器J5再连接热继电器H5，热继电器H5再连接开关K10、K11、K12、K13、K14、K15，开关K10、K11、K12再连接交流接触器M4后连接光缆数据线Ⅴ86，开关K13、K14、K15再连接交流接触器M5后连接光缆数据线Ⅴ86，光缆数据线Ⅴ86连接继电器J4，开关K16、K21连接热继电器H8，开关K17、K20连接热继电器H7，开关K18、K19连接热继电器H6，热继电器H6、H7、H8再连接循环移动板的发动机67，循环移动板的发动机67连接电源线Ⅲ91。
所述可旋转关节的控制电路97包括可旋转关节的电动机68，可旋转关节的控制器69，全桥电机驱动70，可旋转关节的控制芯片71，磁旋转编码器72，开关稳压器73，光缆数据线Ⅵ87，电源线Ⅳ92，电容C15、电容C16、电容C17，电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31；其中光缆数据线Ⅵ87连接可旋转关节的控制器69的R口与D口，可旋转关节的控制器69的V+口接Vcc，并且连接电容C15后接地，可旋转关节的控制器69的GND口接地，可旋转关节的控制器69的Rs口接电阻R26后接地；可旋转关节的控制器69的CANH口与CANL口接入可旋转关节的控制芯片71的CAN控制器接口，并且可旋转关节的控制器69的CANH口与CANL口并联电阻R27；可旋转关节的控制芯片71的串口连接光缆数据线Ⅵ87，可旋转关节的控制芯片71的I/O口分别连接全桥电机驱动70与磁旋转编码器72，并且向全桥电机驱动70输出MODE信号、PHASE信号、ENABLE信号，全桥电机驱动70向可旋转关节的控制芯片71输入AD信号；可旋转关节的控制芯片71向磁旋转编码器72输入CLR信号与CSn信号，并且磁旋转编码器72的CLR口与CSn口并联且分别串联电阻R28与电阻R29，其中CSn口接入可旋转关节的控制芯片71的I/O口前多串联电容C16；磁旋转编码器72向可旋转关节的控制芯片71输入DATA信号，且DATA口接电阻R30后接入可旋转关节的控制芯片71的I/O口；开关稳压器73连接电源线Ⅳ92与可旋转关节的控制芯片71；磁旋转编码器72的Mode口连接光缆数据线Ⅵ87，V+口连接电容C17后连接电源线Ⅳ92，GND脚接地，Prog脚接电阻R31后接地；全桥电机驱动70连接可旋转关节的电动机68，可旋转关节的电动机68连接磁旋转编码器72及电源线Ⅳ92。
所述伸缩杆的控制电路98包括伸缩杆的控制芯片74，缩回控制器75，伸出控制器76，电磁换向阀77，光缆数据线Ⅶ88，电源线Ⅴ93，开关K21、开关K22、开关K23；其中光缆数据线Ⅶ88连接开关K21、K22、K23及伸缩杆的控制芯片74的X1与X2脚，其中X1脚控制伸缩杆上限，X2控制伸缩杆下限；开关K21连接伸缩杆的控制芯片74的UP脚，开关K22连接伸缩杆的控制芯片74的STOP脚，开关K23连接伸缩杆的控制芯片74的DOWN脚；伸缩杆的控制芯片74的COM1、COM2连接电源线Ⅴ93，GND脚接地；伸缩杆的控制芯片74的S1脚接缩回控制器75，S2脚接伸出控制器76；缩回控制器75与伸出控制器76并联于伸缩杆的控制芯片74的COM1脚并连接电源线Ⅴ93，且缩回控制器75与伸出控制器76并联于电磁换向阀77。
所述装置前部螺旋钻头的控制电路95包括装置前部螺旋钻头的控制芯片65，装置前部螺旋钻头的发动机66，光缆数据线Ⅳ85，电源线Ⅱ90，开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9，热继电器H1、热继电器H2、热继电器H3、热继电器H4，继电器J1、继电器J2、继电器J3，交流接触器M1、交流接触器M2、交流接触器M3；其中热继电器H1接光缆数据线Ⅳ85与电源线Ⅱ90，通过过载保护后，接开关K1、K2、K3，开关K1、K2、K3再分别连接交流接触器M1、M2、M3，交流接触器M1再连接装置前部螺旋钻头的控制芯片65的X0脚，交流接触器M2接X2脚，交流接触器M3接X1脚，X0控制钻头正旋，X1控制钻头反旋，X2控制钻头停止旋转；装置前部螺旋钻头的控制芯片65的GND脚接地，COM0脚与COM1脚接Vcc，装置前部螺旋钻头的控制芯片65的Y0、Y2、Y1脚分别接继电器J1、J2、J3，继电器J1再接开关K6、K7，继电器J2再接开关K5、K8，继电器J3再接开关K4、K9后，继电器J1接热继电器H2，继电器J2接热继电器H3，继电器J3接热继电器H4，热继电器H2、H3、H4再连接装置前部螺旋钻头的发动机66，装置前部螺旋钻头的发动机66连接电源线Ⅱ90。
所述爪部螺旋钻头的控制电路99包括爪部螺旋钻头的控制芯片78，ENABLE控制模块79，爪部螺旋钻头的电动机80，DIR-L模块81，DIR-H模块82，光缆数据线Ⅷ89，电源线Ⅵ94，二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、二极管D15，电容C18，与门器件W1、与门器件W2、与门器件W3、与门器件W4，非门器件E1、非门器件E2，NPN型三极管T6、NPN型三极管T8，PNP型三极管T5、PNP型三极管T7；其中光缆数据线Ⅷ89连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的串口，电源线Ⅵ94连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的Vss脚、Vs脚、EN脚，爪部螺旋钻头的控制芯片78的GND脚接地；二极管D11、D15连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的OUT1脚，二极管D10、D14连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的OUT2脚，二极管D9、D13连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的OUT3脚，二极管D8、D12连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的OUT4脚；二极管D8、D9、D10、D11阳极接地，二极管D12、D13、D14、D15阴极连接电容C18后接电源线Ⅵ94；爪部螺旋钻头的控制芯片78的OUT1脚与OUT2脚接ENABLE控制模块79，OUT3脚接DIR-L模块81，OUT4脚接DIR-H模块82；DIR-L模块81连接非门器件E1后与ENABLE控制模块79连接与门器件W1，ENABLE控制模块79与DIR-L模块81连接与门器件W2，DIR-H模块82连接与门器件W4，DIR-H模块82连接非门器件E2后与ENABLE控制模块79连接与门器件W3；与门器件W1连接PNP型三极管T5的B极，与门器件W3连接PNP型三极管T7的B极，与门器件W2连接NPN型三极管T6的B极，与门器件W4连接NPN型三极管T8的B极；PNP型三极管T5的E极连接Vcc，C极连接爪部螺旋钻头的电动机80与NPN型三极管T6的C极；NPN型三极管T6的E极接地，C极连接接爪部螺旋钻头的电动机80；PNP型三极管T7的E极连接Vcc，PNP型三极管T7的C极连接爪部螺旋钻头的电动机80与NPN型三极管T8的C极，NPN型三极管T8的E极接地，NPN型三极管T8的C极连接爪部螺旋钻头的电动机80；爪部螺旋钻头的电动机80连接电源线Ⅵ94。
所述换能器63包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6，电感L1、电感L2、电感L3、电感L4，二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6，NPN型三极管T1、NPN型三极管T2，变压器TR1、变压器TR2，换能器晶振Y1；其中电阻R1与变压器TR1初级线圈之间并联电容C1，变压器TR1次级线圈的两端分别连接二极管D1、D2的阴极及二极管D3、D4的阴极，二极管D1的阳极接地且与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极与二极管D3的阴极连接，二极管D2的阳极分别连接二极管D3的阳极及电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻R4的一端、电阻R5的一端、二极管D5的阴极、NPN型三极管T1的C极、电阻R10的一端，电容C5的一端，电阻R4的另一端连接电容C2的一端、电阻R3的一端、三极管T1的B极，电容C2的另一端连接电阻R3的另一端与电感L1的一端，三极管T1的E极连接电感L1的另一端、电阻R6的一端、电阻R8的一端、电阻R5的另一端、二极管D5的阳极、二极管D6的阴极、NPN型三极管T2的C极、变压器TR2；电阻R6的另一端连接电容C3的一端、电阻R7的一端、三极管T2的B极，电容C3的另一端与电阻R7的另一端、电感L2的一端相连；电感L2的另一端接地且与三极管T2的E极、电阻R8的另一端、二极管D6的阳极、电阻R9的一端、电容C4的一端连接；电阻R9的另一端连接电容C4的另一端、电容C5的另一端、电阻R10的另一端、变压器TR2；变压器TR2再与电感L3的一端、电感L4的一端、电阻R11的一端连接，电感L4的另一端连接R11的另一端、电容C6的一端、换能器晶振Y1的一端，电容C6的另一端连接电感L3的另一端、换能器晶振Y1的另一端。
其中，装置前部螺旋钻头的控制芯片65可为MSP430（单片机）；可旋转关节控制器69可为MCP2551（CAN控制器）；可旋转关节的控制芯片71可为CTM1050（CAN收发器芯片）；缩回控制器75、伸出控制器76为可控电机；伸缩杆的控制芯片74可为MC33886驱动芯片；爪部螺旋钻头的控制芯片78可为THB6064AH步进电机驱动芯片；ENABLE控制模块79为使能模块。
本发明的工作原理是：
在电源线Ⅰ9接通电源后，可由操作员用主控PC机通过光缆数据线Ⅰ8控制其执行任务。装置前部1有一个装置前部螺旋钻头14为单螺钻头，其清渣容易，回转阻力小，棱边导向作用好，双刃对称，受力平衡，轴线不易歪斜，不易产生振动，能有效应对水下混杂的沙石、粘土等阻碍。装置中部2包括LED光源17、前行驱动爪7、循环移动板16、三维声纳成像装置18，通信模块15，循环移动板16、可旋转关节4、伸缩杆5，爪部螺旋钻头6；装置中部2左右两侧有两个相同的可旋转关节4、伸缩杆5、爪部螺旋钻头6、前行驱动爪7、循环移动板16，每个前行驱动爪7上连接三个相同的爪部螺旋钻头6。三维声纳成像装置18采用FPGA 阵列控制多路信号同步采样，优化波束形成算法对海量数据进行并行处理，同时利用光缆数据线Ⅵ83、装置内部数据线36分别连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8传输数据，最终由主控PC 完成三维图像实时显示。三维声纳成像装置18内有主板模块27与子板模块37。子板模块37负责完成信号采集功能，主板模块27负责完成波束形成与数据汇总，并实现对子板模块37的采样控制和与光缆数据线Ⅵ83通信的功能。其中，每块子板模块37有48 个信号接收通道。子板模块37数据采集通道首先对从换能器63接收的微弱的电信号进行调理，将信号通过一个高通滤波器60滤除中低频的环境噪声后，再经过二阶带通滤波器58，以实现控制输入信号频率范围。然后在外部同源时钟驱动下，A/D采样控制模块54对声学信号的幅度和相位信息进行同步处理，并由单端信号转成差分信号模块Ⅱ44通过装置内部数据线36将数据上传主板模块27。RAM模块56向DAC57发送数据，经时间增益控制器59转换后输出时间增益控制信号，以控制采样信号压缩比。每块主板FPGA模块33都有一个相同的差分信号转成单端信号模块Ⅱ43与装置内部数据线36相连，通过每个差分信号转成单端信号模块Ⅱ43分别与12块子板模块37进行数据交互。每块主板FPGA模块33对数据进行计算处理并完成波束形成，经DDR2读写控制模块52暂存。嵌入式处理器MPC831328通过光缆数据线Ⅱ83传输给光缆数据线Ⅰ8。嵌入式处理器MPC831328外围扩展有Nor Flash29用于存储系统代码，Nand Flash 30用于存储有效传感器的编号和相应的权重系数等系统相关数据。通信模块15由基于光纤传输的语音通讯电路组成，语音信号以光波形式在光缆内传输、不受任何电场和磁场的影响。传输距离远，抗干扰能力强，其中输入口P1所接收的音频信号最初是声波，由发送器的电子麦克风转换为电信号。此信号由放大器OP1、OP2组成的音频放大器放大，并且借助于接口P3中的晶体管的端电压，将电信号转换为光信号。光信号送入光缆数据线Ⅲ84。在光缆数据线Ⅲ84的另一端，光信号照射到接口P4的光电管上，光电管再将其转换为电信号，此信号被放大器OP3、OP4组成的信号放大器放大并送人输出口P2的扬声器转换为声波。装置前部螺旋钻头的控制电路95控制装置前部螺旋钻头14进行回转控制，由其逻辑电路可控制装置前部螺旋钻头14进行正旋转动及反旋转动，易于在水下混杂的沙石、粘土等阻碍中向里打通通道及向外旋转扭出。循环移动板的控制电路96配合前行驱动爪7，通过伸缩杆的控制电路98控制伸缩杆5向下伸出与其相连的前行驱动爪7，爪部螺旋钻头的控制电路99控制爪部螺旋钻头6向下旋转打入地层，由三个相同的爪部螺旋钻头6形成的稳固的三角结构固定整个装置。循环移动板的控制电路96控制前行驱动爪7向后移动，驱动整个装置向前移动，另一侧有分别与前行驱动爪7、伸缩杆5、循环移动板16、可旋转关节4相同的部件，工作原理与前述内容相同，这里不再赘述，两侧分别按先后顺序重复执行前述过程以驱动整个装置持续向前移动。当遇到较大障碍，而装置前部螺旋钻头14又无法顺利转通障碍时，可旋转关节的控制电路97控制前行驱动爪的前行驱动爪7向侧面移动，两边部件置于同一水平位置，之后由前行驱动爪7向侧面翻转一定角度并伸出伸缩杆5，由爪部螺旋钻头6固定后，可旋转关节4翻转回原角度，与此同时，另一边部件配合前行驱动爪7执行任务，另一边的爪部螺旋钻头6反转拔出，可旋转关节4旋转至向下垂直后伸出伸缩杆5固定整个装置，之后，前行驱动爪7再次执行前述任务，以此重复工作，直至避开前方障碍，或越过前方障碍。作业任务由操作人员通过PC 主控机连接光缆数据线Ⅰ8分别通过光缆数据线Ⅱ83、光缆数据线Ⅲ84、光缆数据线Ⅳ85、光缆数据线Ⅴ86、光缆数据线Ⅵ87、光缆数据线Ⅶ88、光缆数据线Ⅷ89控制。装置后部3包括光缆数据线Ⅰ8，电源线Ⅰ9，通风管道10，救援物资仓11。救援物资仓11内有为被困人员提供基本救援药物、维生素、水、少量食物、手电筒以及与装置中部2的通信模块15相连接的声音收发装置12。光缆数据线Ⅰ8，电源线Ⅰ9上部为通风管道10，通风管道10有一部分为凹形，凹形部分放置救援物资仓11。
本发明的有益效果是：本发明所使用的三维声纳成像装置是由基于FPGA的水下三维场景实时成像系统构成的，能实时传递水下3D模型图像，便于操作员对装置的操作。通信模块由基于光纤传输的语音通讯电路组成，语音信号以光波形式在光缆内传输、不受任何电场和磁场的影响，传输距离远，抗干扰能力强。装置后部能保障装置中部完成执行任务，上述传输的数据由光缆数据线传送，装置电源由外部电源通过电源线提供，通风管道用于在找到救援点后为救援点提供新鲜的外界空气，救援物资仓内含有救援基本药物、维生素、水与少量食物，还有手电筒以及与执行部分的通信模块相连接的声音收发装置，用于与外界联络。本发明所使用的装置前部螺旋钻头为单螺钻头，其清渣容易，回转阻力小，棱边导向作用好，双刃对称，受力平衡，轴线不易歪斜，不易产生振动，能有效应对水下混杂的沙石、粘土等阻碍。前行驱动爪在循环移动板的作用下向前行进，由爪部螺旋钻头固定装置；可旋转关节能在自身平面内全方位旋转，伸缩杆为可控直杆伸缩装置，能在装置倾斜后校正机身，且便于在斜坡上行进。其中用于控制前行驱动部分的各个部件的控制电路，由操作员远程实时控制装置执行任务。通信模块用于在搜救点找到被困人员后及时与其保持联系。本发明能在矿道发生透水事故后抢在生命通道挖通前及时进入搜救点与被困人员保持联系，确定其被困位置与周围环境，为下一步搜救决策提供依据与指导，且装置内含有救援物资仓与通风管道，能暂时为被困人员提供基本的水源和食物、药品以及新鲜的空气。执行部分顶部的LED光源能作为被困地点的暂时应急光源。装置救援范围广，能实时控制救援实施过程，效率高，成功率高，能在透水事故中发挥巨大作用，为抢救更多的生命赢得宝贵的时间。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的装置前部螺旋钻头结构示意图；
图3为本发明的爪部螺旋钻头结构示意图；
图4为本发明的三维声纳成像装置系统结构连接框图；
图5为本发明的换能器电路原理图；
图6为本发明的通信模块电路原理图；
图7为本发明的装置前部螺旋钻头的控制电路原理图；
图8为本发明的循环移动板的控制电路原理图；
图9为本发明的可旋转关节的控制电路原理图；
图10为本发明的伸缩杆的控制电路原理图；
图11为本发明的爪部螺旋钻头的控制电路原理图；
图中各标号：1-装置前部；2-装置中部；3-装置后部；4-可旋转关节；5-伸缩杆；6-爪部螺旋钻头；7-前行驱动爪；8-光缆数据线Ⅰ；9-电源线Ⅰ；10-通风管道；11-救援物资仓；12-声音收发装置；13-外设声源接收装置；14-装置前部螺旋钻头；15-通信模块；16-循环移动板；17-LED光源；18-三维声纳成像装置；19-叶片Ⅰ；20-钻尖Ⅰ；21-螺旋转杆Ⅰ；22-连接槽；23-螺旋转杆Ⅱ；24-叶片Ⅱ；25-螺纹钻头；26-钻尖Ⅱ；27-主板模块；28-嵌入式处理器MPC8313；29-Nor Flash；30-Nand Flash；31-接口FPGA；32-单端信号转成差分信号模块Ⅰ；33-主板FPGA模块；34-差分信号转成单端信号模块Ⅰ；35-子板FPGA；36-装置内部数据线；37-子板模块；38-发射脉冲信号模块；39-触发子板开始工作信号模块；40-数据合并并发射中断信号模块；41-激发声学信号模块；42-子板接口；43-差分信号转成单端信号模块Ⅱ；44-单端信号转成差分信号模块Ⅱ；45-数据存储模块；46-一级波束形成模块；47-中间数据存储模块；48-二级波束形成模块；49-数据转换模块；50-输入端的FIFO；51-DATA_WR模块；52-DDR2读写控制模块；53-输出端的FIFO；54-A/D采样控制模块；55-数据处理模块；56-RAM模块；57-DAC；58-二阶带通滤波器；59-时间增益控制器；60-高通滤波器；61-ADC ；62-运算放大器；63-换能器；64-LM78L05芯片；65-装置前部螺旋钻头的控制芯片；66-装置前部螺旋钻头的发动机；67-循环移动板的发动机；68-可旋转关节的电动机；69-可旋转关节的控制器；70-全桥电机驱动；71-可旋转关节的控制芯片；72-磁旋转编码器；73-开关稳压器；74-伸缩杆的控制芯片；75-缩回控制器；76-伸出控制器；77-电磁换向阀；78-爪部螺旋钻头的控制芯片；79-ENABLE控制模块；80-爪部螺旋钻头的电动机；81-DIR-L模块；82-DIR-H模块；83-光缆数据线Ⅱ；84-光缆数据线Ⅲ；85-光缆数据线Ⅳ；86-光缆数据线Ⅴ；87-光缆数据线Ⅵ；88-光缆数据线Ⅶ；89-光缆数据线Ⅷ；90-电源线Ⅱ；91-电源线Ⅲ；92-电源线Ⅳ；93-电源线Ⅴ；94-电源线Ⅵ；95-装置前部螺旋钻头的控制电路；96-循环移动板的控制电路；97-可旋转关节的控制电路；98-伸缩杆的控制电路；99-爪部螺旋钻头的控制电路。
具体实施方式
实施例1：如图1-11所示，一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，由装置前部1、装置中部2和装置后部3组成；
所述装置前部1包括一个装置前部螺旋钻头14，装置前部螺旋钻头14与装置中部2连接；
所述装置中部2由可旋转关节4、伸缩杆5、爪部螺旋钻头6、前行驱动爪7、外设声源接收装置13、通信模块15、循环移动板16、LED光源17、三维声纳成像装置18组成；装置中部2前后两侧都设有可旋转关节4、伸缩杆5、爪部螺旋钻头6、前行驱动爪7、循环移动板16，可旋转关节4分别与循环移动板16、伸缩杆5的一端连接，伸缩杆5的另一端连接前行驱动爪7，通过前行驱动爪7连接爪部螺旋钻头6，三维声纳成像装置18连接通信模块15、LED光源17及两个外设声源接收装置13；所述循环移动板16内有循环移动板的控制电路96，可旋转关节4内有可旋转关节的控制电路97，伸缩杆5内有伸缩杆的控制电路98；循环移动板的控制电路96的光缆数据线Ⅴ86与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅲ91与电源线Ⅰ9相连；可旋转关节的控制电路97的光缆数据线Ⅵ87与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅳ92与电源线Ⅰ9相连；伸缩杆的控制电路98的光缆数据线Ⅶ88与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅴ93与电源线Ⅰ9相连；通信模块15的光缆数据线Ⅲ84与光缆数据线Ⅰ8相连；
所述装置后部3包括光缆数据线Ⅰ8、电源线Ⅰ9、通风管道10、救援物资仓11、声音收发装置12；其中电源线Ⅰ9位于装置后部3的底部，电源线Ⅰ9的上方为光缆数据线Ⅰ8，光缆数据线Ⅰ8的上方为通风管道10，救援物资仓11位于通风管道10的凹形部分，救援物资仓11的一侧放置声音收发装置12，声音收发装置12与通信模块15连接。
所述装置前部螺旋钻头14包括叶片Ⅰ19、钻尖Ⅰ20、螺旋转杆Ⅰ21、装置前部螺旋钻头的控制电路95；其中叶片Ⅰ19、钻尖Ⅰ20镶嵌于螺旋转杆Ⅰ21上，置前部螺旋钻头的控制电路95的光缆数据线Ⅳ85连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8，电源线Ⅱ90连接电源线Ⅰ9。
所述爪部螺旋钻头6包括连接槽22、螺旋转杆Ⅱ23、叶片Ⅱ24、螺纹钻头25、钻尖Ⅱ26、爪部螺旋钻头的控制电路99；其中，连接槽22是前行驱动爪7与爪部螺旋钻头6的连接点，螺旋转杆Ⅱ23与连接槽22相连，螺纹钻头25连接钻尖Ⅱ26，叶片Ⅱ24、螺纹钻头25镶嵌于螺旋转杆Ⅱ23上，爪部螺旋钻头的控制电路99的光缆数据线Ⅷ89连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8，电源线Ⅵ94连接连接电源线Ⅰ9。
所述通信模块15包括LM78L05芯片64，光缆数据线Ⅲ84，输入口P1，输出口P2，接口P3、接口P4，二极管D7，放大器OP1、放大器OP2、放大器OP3、放大器OP4，NPN型三极管T3、NPN型三极管T4，电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14，电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25；其中接口P3连接光缆数据线Ⅲ84、电阻R12的一端、电容C7的一端、电阻R15的一端、输入口P1的一端、NPN型三极管T3的C极、放大器OP2的正负电源、电阻R17的一端、电阻R18的一端；电阻R12的另一端连接二极管D7的阴极、放大器OP1的反相输入端，二极管D7的阳极连接NPN型三极管T3的E极，NPN型三极管T3的B极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接放大器OP1的输出端、电阻R16的一端，放大器OP1的同相输入端连接放大器OP2的输出端，放大器OP2的反相输入端连接电阻R14的一端、电阻R16的另一端，电阻R14的另一端连接电容C7的另一端，放大器OP2的同相输入端连接电阻R15的另一端、电容C8的一端、电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接电阻R18的一端、放大器OP2的负电源、NPN型三极管T3的C极；电阻R18的另一端连接电容C8的另一端、输入口P1的另一端；接口P4连接光缆数据线Ⅲ84、LM78L05芯片64的Vin脚且接地；LM78L05芯片64的GND脚接地，LM78L05芯片64的Vout脚接电阻R19的一端、NPN型三极管T4的C极、电阻R21的一端、放大器OP3的负电源；电阻R19的另一端接地，NPN型三极管T4的E极连接电阻R20的一端、电容C11的一端，电阻R20的另一端接地，电容C11的另一端接电阻R21的另一端、电阻R22的一端、放大器OP3的同相输入端，电阻R22的另一端接地；放大器OP3的反相输入端连接电阻R23的一端、电阻R24的一端，电阻R23的另一端接电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电阻R24的另一端接放大器OP3的输出端、电容C13的一端，放大器OP3的正电源接地；电容C13的另一端接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接电容C14的一端、放大器OP4的同相输入端，电容C14的另一端接地，放大器OP4的负电源接地，放大器OP4的正电源接电容C10的一端，电容C10的另一端接地，放大器OP4的输出端连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接输出口P2的一端，输出口P2的另一端接地。
所述三维声纳成像装置18包括主板模块27、装置内部数据线36、子板模块37、光缆数据线Ⅵ83；所述主板模块27包括嵌入式处理器MPC831328、Nor Flash29、Nand Flash30、接口FPGA31、主板FPGA模块33，所述子板模块37包括子板FPGA35、DAC57、二阶带通滤波器58、时间增益控制器59、高通滤波器60、ADC61、运算放大器62、换能器63；所述接口FPGA31包括差分信号转成单端信号模块Ⅰ34、发射脉冲信号模块38、触发子板开始工作信号模块39、数据合并并发射中断信号模块40、激发声学信号模块41、子板接口42，所述主板FPGA模块33包括单端信号转成差分信号模块Ⅰ32、差分信号转成单端信号模块Ⅱ43、数据存储模块45、一级波束形成模块46、中间数据存储模块47、二级波束形成模块48、数据转换模块49、输入端的FIFO50、DATA_WR模块51、DDR2读写控制模块52、输出端的FIFO53；所述子板FPGA35包括单端信号转成差分信号模块Ⅱ44、A/D采样控制模块54、数据处理模块55、RAM模块56；
其中嵌入式处理器MPC831328的I/O端连接数据合并并发射中断信号模块40、光缆数据线Ⅵ83、Nor Flash29与Nand Flash30，输出端分别连接发射脉冲信号模块38的输入端、触发子板开始工作信号模块39的输入端；发射脉冲信号模块38的输出端连接激发声学信号模块41的输入端，触发子板开始工作信号模块39的输出端连接子板接口42的输入端，数据合并并发射中断信号模块40的输入端连接差分信号转成单端信号模块Ⅰ34的输出端，激发声学信号模块41的输出端、子板接口42的输出端分别连接装置内部数据线36，差分信号转成单端信号模块Ⅰ34的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ32的输出端；装置内部数据线36还连接差分信号转成单端信号模块Ⅱ43的输入端，差分信号转成单端信号模块Ⅱ43的输出端连接数据存储模块45的输入端，数据存储模块45的输出端连接一级波束形成模块46的输入端，一级波束形成模块46的输出端连接中间数据存储模块47的输入端，中间数据存储模块47的输出端连接二级波束形成模块48的输入端，二级波束形成模块48的输出端连接输入端的FIFO50的输入端，输入端的FIFO50的输出端连接DATA_WR模块51的输入端，DATA_WR模块51的输出端连接DDR2读写控制模块52的输入端，DDR2读写控制模块52的输出端连接输出端的FIFO53的输入端，输出端的FIFO53的输出端连接数据转换模块49的输入端，数据转换模块49的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ32的输入端；RAM模块56的输出端连接装置内部数据线36与DAC57的输入端，RAM模块56的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ44的输出端，DAC57的输出端与高通滤波器60的输出端连接时间增益控制器59的输入端，时间增益控制器59的输出端连接二阶带通滤波器58的输入端；高通滤波器60的输入端与换能器63相连；二阶带通滤波器58的输出端连接运算放大器62的输入端，运算放大器62的输出端连接ADC61的输入端，ADC61的输出端连接A/D采样控制模块54的输入端，A/D采样控制模块54的输出端连接数据处理模块55的输入端，数据处理模块55的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ44的输入端；光缆数据线Ⅵ83、装置内部数据线36分别连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8。
所述循环移动板的控制电路96包括循环移动板的发动机67，光缆数据线Ⅴ86，电源线Ⅲ91，开关K10、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、开关K17、开关K18、开关K19、开关K20，热继电器H5、热继电器H6、热继电器H7、热继电器H8，继电器J4、继电器J5，交流接触器M4、交流接触器M5；其中电源线Ⅲ91连接开关K16、K17、K18、K19、K20，以及继电器J4、J5；继电器J5再连接热继电器H5，热继电器H5再连接开关K10、K11、K12、K13、K14、K15，开关K10、K11、K12再连接交流接触器M4后连接光缆数据线Ⅴ86，开关K13、K14、K15再连接交流接触器M5后连接光缆数据线Ⅴ86，光缆数据线Ⅴ86连接继电器J4，开关K16、K21连接热继电器H8，开关K17、K20连接热继电器H7，开关K18、K19连接热继电器H6，热继电器H6、H7、H8再连接循环移动板的发动机67，循环移动板的发动机67连接电源线Ⅲ91。
所述可旋转关节的控制电路97包括可旋转关节的电动机68，可旋转关节的控制器69，全桥电机驱动70，可旋转关节的控制芯片71，磁旋转编码器72，开关稳压器73，光缆数据线Ⅵ87，电源线Ⅳ92，电容C15、电容C16、电容C17，电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31；其中光缆数据线Ⅵ87连接可旋转关节的控制器69的R口与D口，可旋转关节的控制器69的V+口接Vcc，并且连接电容C15后接地，可旋转关节的控制器69的GND口接地，可旋转关节的控制器69的Rs口接电阻R26后接地；可旋转关节的控制器69的CANH口与CANL口接入可旋转关节的控制芯片71的CAN控制器接口，并且可旋转关节的控制器69的CANH口与CANL口并联电阻R27；可旋转关节的控制芯片71的串口连接光缆数据线Ⅵ87，可旋转关节的控制芯片71的I/O口分别连接全桥电机驱动70与磁旋转编码器72，并且向全桥电机驱动70输出MODE信号、PHASE信号、ENABLE信号，全桥电机驱动70向可旋转关节的控制芯片71输入AD信号；可旋转关节的控制芯片71向磁旋转编码器72输入CLR信号与CSn信号，并且磁旋转编码器72的CLR口与CSn口并联且分别串联电阻R28与电阻R29，其中CSn口接入可旋转关节的控制芯片71的I/O口前多串联电容C16；磁旋转编码器72向可旋转关节的控制芯片71输入DATA信号，且DATA口接电阻R30后接入可旋转关节的控制芯片71的I/O口；开关稳压器73连接电源线Ⅳ92与可旋转关节的控制芯片71；磁旋转编码器72的Mode口连接光缆数据线Ⅵ87，V+口连接电容C17后连接电源线Ⅳ92，GND脚接地，Prog脚接电阻R31后接地；全桥电机驱动70连接可旋转关节的电动机68，可旋转关节的电动机68连接磁旋转编码器72及电源线Ⅳ92。
所述伸缩杆的控制电路98包括伸缩杆的控制芯片74，缩回控制器75，伸出控制器76，电磁换向阀77，光缆数据线Ⅶ88，电源线Ⅴ93，开关K21、开关K22、开关K23；其中光缆数据线Ⅶ88连接开关K21、K22、K23及伸缩杆的控制芯片74的X1与X2脚，其中X1脚控制伸缩杆上限，X2控制伸缩杆下限；开关K21连接伸缩杆的控制芯片74的UP脚，开关K22连接伸缩杆的控制芯片74的STOP脚，开关K23连接伸缩杆的控制芯片74的DOWN脚；伸缩杆的控制芯片74的COM1、COM2连接电源线Ⅴ93，GND脚接地；伸缩杆的控制芯片74的S1脚接缩回控制器75，S2脚接伸出控制器76；缩回控制器75与伸出控制器76并联于伸缩杆的控制芯片74的COM1脚并连接电源线Ⅴ93，且缩回控制器75与伸出控制器76并联于电磁换向阀77。
所述装置前部螺旋钻头的控制电路95包括装置前部螺旋钻头的控制芯片65，装置前部螺旋钻头的发动机66，光缆数据线Ⅳ85，电源线Ⅱ90，开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9，热继电器H1、热继电器H2、热继电器H3、热继电器H4，继电器J1、继电器J2、继电器J3，交流接触器M1、交流接触器M2、交流接触器M3；其中热继电器H1接光缆数据线Ⅳ85与电源线Ⅱ90，通过过载保护后，接开关K1、K2、K3，开关K1、K2、K3再分别连接交流接触器M1、M2、M3，交流接触器M1再连接装置前部螺旋钻头的控制芯片65的X0脚，交流接触器M2接X2脚，交流接触器M3接X1脚，X0控制钻头正旋，X1控制钻头反旋，X2控制钻头停止旋转；装置前部螺旋钻头的控制芯片65的GND脚接地，COM0脚与COM1脚接Vcc，装置前部螺旋钻头的控制芯片65的Y0、Y2、Y1脚分别接继电器J1、J2、J3，继电器J1再接开关K6、K7，继电器J2再接开关K5、K8，继电器J3再接开关K4、K9后，继电器J1接热继电器H2，继电器J2接热继电器H3，继电器J3接热继电器H4，热继电器H2、H3、H4再连接装置前部螺旋钻头的发动机66，装置前部螺旋钻头的发动机66连接电源线Ⅱ90。
所述爪部螺旋钻头的控制电路99包括爪部螺旋钻头的控制芯片78，ENABLE控制模块79，爪部螺旋钻头的电动机80，DIR-L模块81，DIR-H模块82，光缆数据线Ⅷ89，电源线Ⅵ94，二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、二极管D15，电容C18，与门器件W1、与门器件W2、与门器件W3、与门器件W4，非门器件E1、非门器件E2，NPN型三极管T6、NPN型三极管T8，PNP型三极管T5、PNP型三极管T7；其中光缆数据线Ⅷ89连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的串口，电源线Ⅵ94连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的Vss脚、Vs脚、EN脚，爪部螺旋钻头的控制芯片78的GND脚接地；二极管D11、D15连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的OUT1脚，二极管D10、D14连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的OUT2脚，二极管D9、D13连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的OUT3脚，二极管D8、D12连接爪部螺旋钻头的控制芯片78的OUT4脚；二极管D8、D9、D10、D11阳极接地，二极管D12、D13、D14、D15阴极连接电容C18后接电源线Ⅵ94；爪部螺旋钻头的控制芯片78的OUT1脚与OUT2脚接ENABLE控制模块79，OUT3脚接DIR-L模块81，OUT4脚接DIR-H模块82；DIR-L模块81连接非门器件E1后与ENABLE控制模块79连接与门器件W1，ENABLE控制模块79与DIR-L模块81连接与门器件W2，DIR-H模块82连接与门器件W4，DIR-H模块82连接非门器件E2后与ENABLE控制模块79连接与门器件W3；与门器件W1连接PNP型三极管T5的B极，与门器件W3连接PNP型三极管T7的B极，与门器件W2连接NPN型三极管T6的B极，与门器件W4连接NPN型三极管T8的B极；PNP型三极管T5的E极连接Vcc，C极连接爪部螺旋钻头的电动机80与NPN型三极管T6的C极；NPN型三极管T6的E极接地，C极连接接爪部螺旋钻头的电动机80；PNP型三极管T7的E极连接Vcc，PNP型三极管T7的C极连接爪部螺旋钻头的电动机80与NPN型三极管T8的C极，NPN型三极管T8的E极接地，NPN型三极管T8的C极连接爪部螺旋钻头的电动机80；爪部螺旋钻头的电动机80连接电源线Ⅵ94。
所述换能器63包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6，电感L1、电感L2、电感L3、电感L4，二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6，NPN型三极管T1、NPN型三极管T2，变压器TR1、变压器TR2，换能器晶振Y1；其中电阻R1与变压器TR1初级线圈之间并联电容C1，变压器TR1次级线圈的两端分别连接二极管D1、D2的阴极及二极管D3、D4的阴极，二极管D1的阳极接地且与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极与二极管D3的阴极连接，二极管D2的阳极分别连接二极管D3的阳极及电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻R4的一端、电阻R5的一端、二极管D5的阴极、NPN型三极管T1的C极、电阻R10的一端，电容C5的一端，电阻R4的另一端连接电容C2的一端、电阻R3的一端、三极管T1的B极，电容C2的另一端连接电阻R3的另一端与电感L1的一端，三极管T1的E极连接电感L1的另一端、电阻R6的一端、电阻R8的一端、电阻R5的另一端、二极管D5的阳极、二极管D6的阴极、NPN型三极管T2的C极、变压器TR2；电阻R6的另一端连接电容C3的一端、电阻R7的一端、三极管T2的B极，电容C3的另一端与电阻R7的另一端、电感L2的一端相连；电感L2的另一端接地且与三极管T2的E极、电阻R8的另一端、二极管D6的阳极、电阻R9的一端、电容C4的一端连接；电阻R9的另一端连接电容C4的另一端、电容C5的另一端、电阻R10的另一端、变压器TR2；变压器TR2再与电感L3的一端、电感L4的一端、电阻R11的一端连接，电感L4的另一端连接R11的另一端、电容C6的一端、换能器晶振Y1的一端，电容C6的另一端连接电感L3的另一端、换能器晶振Y1的另一端。
实施例2：如图1-11所示，一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，由装置前部1、装置中部2和装置后部3组成；
所述装置前部1包括一个装置前部螺旋钻头14，装置前部螺旋钻头14与装置中部2连接；
所述装置中部2由可旋转关节4、伸缩杆5、爪部螺旋钻头6、前行驱动爪7、外设声源接收装置13、通信模块15、循环移动板16、LED光源17、三维声纳成像装置18组成；装置中部2前后两侧都设有可旋转关节4、伸缩杆5、爪部螺旋钻头6、前行驱动爪7、循环移动板16，可旋转关节4分别与循环移动板16、伸缩杆5的一端连接，伸缩杆5的另一端连接前行驱动爪7，通过前行驱动爪7连接爪部螺旋钻头6，三维声纳成像装置18连接通信模块15、LED光源17及两个外设声源接收装置13；所述循环移动板16内有循环移动板的控制电路96，可旋转关节4内有可旋转关节的控制电路97，伸缩杆5内有伸缩杆的控制电路98；循环移动板的控制电路96的光缆数据线Ⅴ86与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅲ91与电源线Ⅰ9相连；可旋转关节的控制电路97的光缆数据线Ⅵ87与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅳ92与电源线Ⅰ9相连；伸缩杆的控制电路98的光缆数据线Ⅶ88与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅴ93与电源线Ⅰ9相连；通信模块15的光缆数据线Ⅲ84与光缆数据线Ⅰ8相连；
所述装置后部3包括光缆数据线Ⅰ8、电源线Ⅰ9、通风管道10、救援物资仓11、声音收发装置12；其中电源线Ⅰ9位于装置后部3的底部，电源线Ⅰ9的上方为光缆数据线Ⅰ8，光缆数据线Ⅰ8的上方为通风管道10，救援物资仓11位于通风管道10的凹形部分，救援物资仓11的一侧放置声音收发装置12，声音收发装置12与通信模块15连接。
所述装置前部螺旋钻头14包括叶片Ⅰ19、钻尖Ⅰ20、螺旋转杆Ⅰ21、装置前部螺旋钻头的控制电路95；其中叶片Ⅰ19、钻尖Ⅰ20镶嵌于螺旋转杆Ⅰ21上，置前部螺旋钻头的控制电路95的光缆数据线Ⅳ85连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8，电源线Ⅱ90连接电源线Ⅰ9。
所述爪部螺旋钻头6包括连接槽22、螺旋转杆Ⅱ23、叶片Ⅱ24、螺纹钻头25、钻尖Ⅱ26、爪部螺旋钻头的控制电路99；其中，连接槽22是前行驱动爪7与爪部螺旋钻头6的连接点，螺旋转杆Ⅱ23与连接槽22相连，螺纹钻头25连接钻尖Ⅱ26，叶片Ⅱ24、螺纹钻头25镶嵌于螺旋转杆Ⅱ23上，爪部螺旋钻头的控制电路99的光缆数据线Ⅷ89连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8，电源线Ⅵ94连接连接电源线Ⅰ9。
所述通信模块15包括LM78L05芯片64，光缆数据线Ⅲ84，输入口P1，输出口P2，接口P3、接口P4，二极管D7，放大器OP1、放大器OP2、放大器OP3、放大器OP4，NPN型三极管T3、NPN型三极管T4，电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14，电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25；其中接口P3连接光缆数据线Ⅲ84、电阻R12的一端、电容C7的一端、电阻R15的一端、输入口P1的一端、NPN型三极管T3的C极、放大器OP2的正负电源、电阻R17的一端、电阻R18的一端；电阻R12的另一端连接二极管D7的阴极、放大器OP1的反相输入端，二极管D7的阳极连接NPN型三极管T3的E极，NPN型三极管T3的B极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接放大器OP1的输出端、电阻R16的一端，放大器OP1的同相输入端连接放大器OP2的输出端，放大器OP2的反相输入端连接电阻R14的一端、电阻R16的另一端，电阻R14的另一端连接电容C7的另一端，放大器OP2的同相输入端连接电阻R15的另一端、电容C8的一端、电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接电阻R18的一端、放大器OP2的负电源、NPN型三极管T3的C极；电阻R18的另一端连接电容C8的另一端、输入口P1的另一端；接口P4连接光缆数据线Ⅲ84、LM78L05芯片64的Vin脚且接地；LM78L05芯片64的GND脚接地，LM78L05芯片64的Vout脚接电阻R19的一端、NPN型三极管T4的C极、电阻R21的一端、放大器OP3的负电源；电阻R19的另一端接地，NPN型三极管T4的E极连接电阻R20的一端、电容C11的一端，电阻R20的另一端接地，电容C11的另一端接电阻R21的另一端、电阻R22的一端、放大器OP3的同相输入端，电阻R22的另一端接地；放大器OP3的反相输入端连接电阻R23的一端、电阻R24的一端，电阻R23的另一端接电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电阻R24的另一端接放大器OP3的输出端、电容C13的一端，放大器OP3的正电源接地；电容C13的另一端接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接电容C14的一端、放大器OP4的同相输入端，电容C14的另一端接地，放大器OP4的负电源接地，放大器OP4的正电源接电容C10的一端，电容C10的另一端接地，放大器OP4的输出端连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接输出口P2的一端，输出口P2的另一端接地。
所述三维声纳成像装置18包括主板模块27、装置内部数据线36、子板模块37、光缆数据线Ⅵ83；所述主板模块27包括嵌入式处理器MPC831328、Nor Flash29、Nand Flash30、接口FPGA31、主板FPGA模块33，所述子板模块37包括子板FPGA35、DAC57、二阶带通滤波器58、时间增益控制器59、高通滤波器60、ADC61、运算放大器62、换能器63；所述接口FPGA31包括差分信号转成单端信号模块Ⅰ34、发射脉冲信号模块38、触发子板开始工作信号模块39、数据合并并发射中断信号模块40、激发声学信号模块41、子板接口42，所述主板FPGA模块33包括单端信号转成差分信号模块Ⅰ32、差分信号转成单端信号模块Ⅱ43、数据存储模块45、一级波束形成模块46、中间数据存储模块47、二级波束形成模块48、数据转换模块49、输入端的FIFO50、DATA_WR模块51、DDR2读写控制模块52、输出端的FIFO53；所述子板FPGA35包括单端信号转成差分信号模块Ⅱ44、A/D采样控制模块54、数据处理模块55、RAM模块56；
其中嵌入式处理器MPC831328的I/O端连接数据合并并发射中断信号模块40、光缆数据线Ⅵ83、Nor Flash29与Nand Flash30，输出端分别连接发射脉冲信号模块38的输入端、触发子板开始工作信号模块39的输入端；发射脉冲信号模块38的输出端连接激发声学信号模块41的输入端，触发子板开始工作信号模块39的输出端连接子板接口42的输入端，数据合并并发射中断信号模块40的输入端连接差分信号转成单端信号模块Ⅰ34的输出端，激发声学信号模块41的输出端、子板接口42的输出端分别连接装置内部数据线36，差分信号转成单端信号模块Ⅰ34的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ32的输出端；装置内部数据线36还连接差分信号转成单端信号模块Ⅱ43的输入端，差分信号转成单端信号模块Ⅱ43的输出端连接数据存储模块45的输入端，数据存储模块45的输出端连接一级波束形成模块46的输入端，一级波束形成模块46的输出端连接中间数据存储模块47的输入端，中间数据存储模块47的输出端连接二级波束形成模块48的输入端，二级波束形成模块48的输出端连接输入端的FIFO50的输入端，输入端的FIFO50的输出端连接DATA_WR模块51的输入端，DATA_WR模块51的输出端连接DDR2读写控制模块52的输入端，DDR2读写控制模块52的输出端连接输出端的FIFO53的输入端，输出端的FIFO53的输出端连接数据转换模块49的输入端，数据转换模块49的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ32的输入端；RAM模块56的输出端连接装置内部数据线36与DAC57的输入端，RAM模块56的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ44的输出端，DAC57的输出端与高通滤波器60的输出端连接时间增益控制器59的输入端，时间增益控制器59的输出端连接二阶带通滤波器58的输入端；高通滤波器60的输入端与换能器63相连；二阶带通滤波器58的输出端连接运算放大器62的输入端，运算放大器62的输出端连接ADC61的输入端，ADC61的输出端连接A/D采样控制模块54的输入端，A/D采样控制模块54的输出端连接数据处理模块55的输入端，数据处理模块55的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ44的输入端；光缆数据线Ⅵ83、装置内部数据线36分别连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8。
所述循环移动板的控制电路96包括循环移动板的发动机67，光缆数据线Ⅴ86，电源线Ⅲ91，开关K10、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、开关K17、开关K18、开关K19、开关K20，热继电器H5、热继电器H6、热继电器H7、热继电器H8，继电器J4、继电器J5，交流接触器M4、交流接触器M5；其中电源线Ⅲ91连接开关K16、K17、K18、K19、K20，以及继电器J4、J5；继电器J5再连接热继电器H5，热继电器H5再连接开关K10、K11、K12、K13、K14、K15，开关K10、K11、K12再连接交流接触器M4后连接光缆数据线Ⅴ86，开关K13、K14、K15再连接交流接触器M5后连接光缆数据线Ⅴ86，光缆数据线Ⅴ86连接继电器J4，开关K16、K21连接热继电器H8，开关K17、K20连接热继电器H7，开关K18、K19连接热继电器H6，热继电器H6、H7、H8再连接循环移动板的发动机67，循环移动板的发动机67连接电源线Ⅲ91。
所述可旋转关节的控制电路97包括可旋转关节的电动机68，可旋转关节的控制器69，全桥电机驱动70，可旋转关节的控制芯片71，磁旋转编码器72，开关稳压器73，光缆数据线Ⅵ87，电源线Ⅳ92，电容C15、电容C16、电容C17，电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31；其中光缆数据线Ⅵ87连接可旋转关节的控制器69的R口与D口，可旋转关节的控制器69的V+口接Vcc，并且连接电容C15后接地，可旋转关节的控制器69的GND口接地，可旋转关节的控制器69的Rs口接电阻R26后接地；可旋转关节的控制器69的CANH口与CANL口接入可旋转关节的控制芯片71的CAN控制器接口，并且可旋转关节的控制器69的CANH口与CANL口并联电阻R27；可旋转关节的控制芯片71的串口连接光缆数据线Ⅵ87，可旋转关节的控制芯片71的I/O口分别连接全桥电机驱动70与磁旋转编码器72，并且向全桥电机驱动70输出MODE信号、PHASE信号、ENABLE信号，全桥电机驱动70向可旋转关节的控制芯片71输入AD信号；可旋转关节的控制芯片71向磁旋转编码器72输入CLR信号与CSn信号，并且磁旋转编码器72的CLR口与CSn口并联且分别串联电阻R28与电阻R29，其中CSn口接入可旋转关节的控制芯片71的I/O口前多串联电容C16；磁旋转编码器72向可旋转关节的控制芯片71输入DATA信号，且DATA口接电阻R30后接入可旋转关节的控制芯片71的I/O口；开关稳压器73连接电源线Ⅳ92与可旋转关节的控制芯片71；磁旋转编码器72的Mode口连接光缆数据线Ⅵ87，V+口连接电容C17后连接电源线Ⅳ92，GND脚接地，Prog脚接电阻R31后接地；全桥电机驱动70连接可旋转关节的电动机68，可旋转关节的电动机68连接磁旋转编码器72及电源线Ⅳ92。
所述伸缩杆的控制电路98包括伸缩杆的控制芯片74，缩回控制器75，伸出控制器76，电磁换向阀77，光缆数据线Ⅶ88，电源线Ⅴ93，开关K21、开关K22、开关K23；其中光缆数据线Ⅶ88连接开关K21、K22、K23及伸缩杆的控制芯片74的X1与X2脚，其中X1脚控制伸缩杆上限，X2控制伸缩杆下限；开关K21连接伸缩杆的控制芯片74的UP脚，开关K22连接伸缩杆的控制芯片74的STOP脚，开关K23连接伸缩杆的控制芯片74的DOWN脚；伸缩杆的控制芯片74的COM1、COM2连接电源线Ⅴ93，GND脚接地；伸缩杆的控制芯片74的S1脚接缩回控制器75，S2脚接伸出控制器76；缩回控制器75与伸出控制器76并联于伸缩杆的控制芯片74的COM1脚并连接电源线Ⅴ93，且缩回控制器75与伸出控制器76并联于电磁换向阀77。
实施例3：如图1-11所示，一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，由装置前部1、装置中部2和装置后部3组成；
所述装置前部1包括一个装置前部螺旋钻头14，装置前部螺旋钻头14与装置中部2连接；
所述装置中部2由可旋转关节4、伸缩杆5、爪部螺旋钻头6、前行驱动爪7、外设声源接收装置13、通信模块15、循环移动板16、LED光源17、三维声纳成像装置18组成；装置中部2前后两侧都设有可旋转关节4、伸缩杆5、爪部螺旋钻头6、前行驱动爪7、循环移动板16，可旋转关节4分别与循环移动板16、伸缩杆5的一端连接，伸缩杆5的另一端连接前行驱动爪7，通过前行驱动爪7连接爪部螺旋钻头6，三维声纳成像装置18连接通信模块15、LED光源17及两个外设声源接收装置13；所述循环移动板16内有循环移动板的控制电路96，可旋转关节4内有可旋转关节的控制电路97，伸缩杆5内有伸缩杆的控制电路98；循环移动板的控制电路96的光缆数据线Ⅴ86与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅲ91与电源线Ⅰ9相连；可旋转关节的控制电路97的光缆数据线Ⅵ87与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅳ92与电源线Ⅰ9相连；伸缩杆的控制电路98的光缆数据线Ⅶ88与光缆数据线Ⅰ8相连，电源线Ⅴ93与电源线Ⅰ9相连；通信模块15的光缆数据线Ⅲ84与光缆数据线Ⅰ8相连；
所述装置后部3包括光缆数据线Ⅰ8、电源线Ⅰ9、通风管道10、救援物资仓11、声音收发装置12；其中电源线Ⅰ9位于装置后部3的底部，电源线Ⅰ9的上方为光缆数据线Ⅰ8，光缆数据线Ⅰ8的上方为通风管道10，救援物资仓11位于通风管道10的凹形部分，救援物资仓11的一侧放置声音收发装置12，声音收发装置12与通信模块15连接。
实施例4：如图1-11所示，一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，与实施例3基本相同，其不同之处在于：
所述装置前部螺旋钻头14包括叶片Ⅰ19、钻尖Ⅰ20、螺旋转杆Ⅰ21、装置前部螺旋钻头的控制电路95；其中叶片Ⅰ19、钻尖Ⅰ20镶嵌于螺旋转杆Ⅰ21上，置前部螺旋钻头的控制电路95的光缆数据线Ⅳ85连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8，电源线Ⅱ90连接电源线Ⅰ9。
实施例5：如图1-11所示，一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，与实施例3基本相同，其不同之处在于：
所述爪部螺旋钻头6包括连接槽22、螺旋转杆Ⅱ23、叶片Ⅱ24、螺纹钻头25、钻尖Ⅱ26、爪部螺旋钻头的控制电路99；其中，连接槽22是前行驱动爪7与爪部螺旋钻头6的连接点，螺旋转杆Ⅱ23与连接槽22相连，螺纹钻头25连接钻尖Ⅱ26，叶片Ⅱ24、螺纹钻头25镶嵌于螺旋转杆Ⅱ23上，爪部螺旋钻头的控制电路99的光缆数据线Ⅷ89连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8，电源线Ⅵ94连接连接电源线Ⅰ9。
实施例6：如图1-11所示，一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，与实施例3基本相同，其不同之处在于：
所述通信模块15包括LM78L05芯片64，光缆数据线Ⅲ84，输入口P1，输出口P2，接口P3、接口P4，二极管D7，放大器OP1、放大器OP2、放大器OP3、放大器OP4，NPN型三极管T3、NPN型三极管T4，电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14，电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25；其中接口P3连接光缆数据线Ⅲ84、电阻R12的一端、电容C7的一端、电阻R15的一端、输入口P1的一端、NPN型三极管T3的C极、放大器OP2的正负电源、电阻R17的一端、电阻R18的一端；电阻R12的另一端连接二极管D7的阴极、放大器OP1的反相输入端，二极管D7的阳极连接NPN型三极管T3的E极，NPN型三极管T3的B极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接放大器OP1的输出端、电阻R16的一端，放大器OP1的同相输入端连接放大器OP2的输出端，放大器OP2的反相输入端连接电阻R14的一端、电阻R16的另一端，电阻R14的另一端连接电容C7的另一端，放大器OP2的同相输入端连接电阻R15的另一端、电容C8的一端、电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接电阻R18的一端、放大器OP2的负电源、NPN型三极管T3的C极；电阻R18的另一端连接电容C8的另一端、输入口P1的另一端；接口P4连接光缆数据线Ⅲ84、LM78L05芯片64的Vin脚且接地；LM78L05芯片64的GND脚接地，LM78L05芯片64的Vout脚接电阻R19的一端、NPN型三极管T4的C极、电阻R21的一端、放大器OP3的负电源；电阻R19的另一端接地，NPN型三极管T4的E极连接电阻R20的一端、电容C11的一端，电阻R20的另一端接地，电容C11的另一端接电阻R21的另一端、电阻R22的一端、放大器OP3的同相输入端，电阻R22的另一端接地；放大器OP3的反相输入端连接电阻R23的一端、电阻R24的一端，电阻R23的另一端接电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电阻R24的另一端接放大器OP3的输出端、电容C13的一端，放大器OP3的正电源接地；电容C13的另一端接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接电容C14的一端、放大器OP4的同相输入端，电容C14的另一端接地，放大器OP4的负电源接地，放大器OP4的正电源接电容C10的一端，电容C10的另一端接地，放大器OP4的输出端连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接输出口P2的一端，输出口P2的另一端接地。
实施例7：如图1-11所示，一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，与实施例3基本相同，其不同之处在于：
所述三维声纳成像装置18包括主板模块27、装置内部数据线36、子板模块37、光缆数据线Ⅵ83；所述主板模块27包括嵌入式处理器MPC831328、Nor Flash29、Nand Flash30、接口FPGA31、主板FPGA模块33，所述子板模块37包括子板FPGA35、DAC57、二阶带通滤波器58、时间增益控制器59、高通滤波器60、ADC61、运算放大器62、换能器63；所述接口FPGA31包括差分信号转成单端信号模块Ⅰ34、发射脉冲信号模块38、触发子板开始工作信号模块39、数据合并并发射中断信号模块40、激发声学信号模块41、子板接口42，所述主板FPGA模块33包括单端信号转成差分信号模块Ⅰ32、差分信号转成单端信号模块Ⅱ43、数据存储模块45、一级波束形成模块46、中间数据存储模块47、二级波束形成模块48、数据转换模块49、输入端的FIFO50、DATA_WR模块51、DDR2读写控制模块52、输出端的FIFO53；所述子板FPGA35包括单端信号转成差分信号模块Ⅱ44、A/D采样控制模块54、数据处理模块55、RAM模块56；
其中嵌入式处理器MPC831328的I/O端连接数据合并并发射中断信号模块40、光缆数据线Ⅵ83、Nor Flash29与Nand Flash30，输出端分别连接发射脉冲信号模块38的输入端、触发子板开始工作信号模块39的输入端；发射脉冲信号模块38的输出端连接激发声学信号模块41的输入端，触发子板开始工作信号模块39的输出端连接子板接口42的输入端，数据合并并发射中断信号模块40的输入端连接差分信号转成单端信号模块Ⅰ34的输出端，激发声学信号模块41的输出端、子板接口42的输出端分别连接装置内部数据线36，差分信号转成单端信号模块Ⅰ34的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ32的输出端；装置内部数据线36还连接差分信号转成单端信号模块Ⅱ43的输入端，差分信号转成单端信号模块Ⅱ43的输出端连接数据存储模块45的输入端，数据存储模块45的输出端连接一级波束形成模块46的输入端，一级波束形成模块46的输出端连接中间数据存储模块47的输入端，中间数据存储模块47的输出端连接二级波束形成模块48的输入端，二级波束形成模块48的输出端连接输入端的FIFO50的输入端，输入端的FIFO50的输出端连接DATA_WR模块51的输入端，DATA_WR模块51的输出端连接DDR2读写控制模块52的输入端，DDR2读写控制模块52的输出端连接输出端的FIFO53的输入端，输出端的FIFO53的输出端连接数据转换模块49的输入端，数据转换模块49的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ32的输入端；RAM模块56的输出端连接装置内部数据线36与DAC57的输入端，RAM模块56的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ44的输出端，DAC57的输出端与高通滤波器60的输出端连接时间增益控制器59的输入端，时间增益控制器59的输出端连接二阶带通滤波器58的输入端；高通滤波器60的输入端与换能器63相连；二阶带通滤波器58的输出端连接运算放大器62的输入端，运算放大器62的输出端连接ADC61的输入端，ADC61的输出端连接A/D采样控制模块54的输入端，A/D采样控制模块54的输出端连接数据处理模块55的输入端，数据处理模块55的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ44的输入端；光缆数据线Ⅵ83、装置内部数据线36分别连接装置后部3的光缆数据线Ⅰ8。
实施例8：如图1-11所示，一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，与实施例3基本相同，其不同之处在于：
所述循环移动板的控制电路96包括循环移动板的发动机67，光缆数据线Ⅴ86，电源线Ⅲ91，开关K10、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、开关K17、开关K18、开关K19、开关K20，热继电器H5、热继电器H6、热继电器H7、热继电器H8，继电器J4、继电器J5，交流接触器M4、交流接触器M5；其中电源线Ⅲ91连接开关K16、K17、K18、K19、K20，以及继电器J4、J5；继电器J5再连接热继电器H5，热继电器H5再连接开关K10、K11、K12、K13、K14、K15，开关K10、K11、K12再连接交流接触器M4后连接光缆数据线Ⅴ86，开关K13、K14、K15再连接交流接触器M5后连接光缆数据线Ⅴ86，光缆数据线Ⅴ86连接继电器J4，开关K16、K21连接热继电器H8，开关K17、K20连接热继电器H7，开关K18、K19连接热继电器H6，热继电器H6、H7、H8再连接循环移动板的发动机67，循环移动板的发动机67连接电源线Ⅲ91。
实施例9：如图1-11所示，一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，与实施例3基本相同，其不同之处在于：
所述可旋转关节的控制电路97包括可旋转关节的电动机68，可旋转关节的控制器69，全桥电机驱动70，可旋转关节的控制芯片71，磁旋转编码器72，开关稳压器73，光缆数据线Ⅵ87，电源线Ⅳ92，电容C15、电容C16、电容C17，电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31；其中光缆数据线Ⅵ87连接可旋转关节的控制器69的R口与D口，可旋转关节的控制器69的V+口接Vcc，并且连接电容C15后接地，可旋转关节的控制器69的GND口接地，可旋转关节的控制器69的Rs口接电阻R26后接地；可旋转关节的控制器69的CANH口与CANL口接入可旋转关节的控制芯片71的CAN控制器接口，并且可旋转关节的控制器69的CANH口与CANL口并联电阻R27；可旋转关节的控制芯片71的串口连接光缆数据线Ⅵ87，可旋转关节的控制芯片71的I/O口分别连接全桥电机驱动70与磁旋转编码器72，并且向全桥电机驱动70输出MODE信号、PHASE信号、ENABLE信号，全桥电机驱动70向可旋转关节的控制芯片71输入AD信号；可旋转关节的控制芯片71向磁旋转编码器72输入CLR信号与CSn信号，并且磁旋转编码器72的CLR口与CSn口并联且分别串联电阻R28与电阻R29，其中CSn口接入可旋转关节的控制芯片71的I/O口前多串联电容C16；磁旋转编码器72向可旋转关节的控制芯片71输入DATA信号，且DATA口接电阻R30后接入可旋转关节的控制芯片71的I/O口；开关稳压器73连接电源线Ⅳ92与可旋转关节的控制芯片71；磁旋转编码器72的Mode口连接光缆数据线Ⅵ87，V+口连接电容C17后连接电源线Ⅳ92，GND脚接地，Prog脚接电阻R31后接地；全桥电机驱动70连接可旋转关节的电动机68，可旋转关节的电动机68连接磁旋转编码器72及电源线Ⅳ92。
实施例10：如图1-11所示，一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，与实施例3基本相同，其不同之处在于：
所述伸缩杆的控制电路98包括伸缩杆的控制芯片74，缩回控制器75，伸出控制器76，电磁换向阀77，光缆数据线Ⅶ88，电源线Ⅴ93，开关K21、开关K22、开关K23；其中光缆数据线Ⅶ88连接开关K21、K22、K23及伸缩杆的控制芯片74的X1与X2脚，其中X1脚控制伸缩杆上限，X2控制伸缩杆下限；开关K21连接伸缩杆的控制芯片74的UP脚，开关K22连接伸缩杆的控制芯片74的STOP脚，开关K23连接伸缩杆的控制芯片74的DOWN脚；伸缩杆的控制芯片74的COM1、COM2连接电源线Ⅴ93，GND脚接地；伸缩杆的控制芯片74的S1脚接缩回控制器75，S2脚接伸出控制器76；缩回控制器75与伸出控制器76并联于伸缩杆的控制芯片74的COM1脚并连接电源线Ⅴ93，且缩回控制器75与伸出控制器76并联于电磁换向阀77。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (11)
1.一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：由装置前部（1）、装置中部（2）和装置后部（3）组成；
所述装置前部（1）包括一个装置前部螺旋钻头（14），装置前部螺旋钻头（14）与装置中部（2）连接；
所述装置中部（2）由可旋转关节（4）、伸缩杆（5）、爪部螺旋钻头（6）、前行驱动爪（7）、外设声源接收装置（13）、通信模块（15）、循环移动板（16）、LED光源（17）、三维声纳成像装置（18）组成；装置中部（2）前后两侧都设有可旋转关节（4）、伸缩杆（5）、爪部螺旋钻头（6）、前行驱动爪（7）、循环移动板（16），可旋转关节（4）分别与循环移动板（16）、伸缩杆（5）的一端连接，伸缩杆（5）的另一端连接前行驱动爪（7），通过前行驱动爪（7）连接爪部螺旋钻头（6），三维声纳成像装置（18）连接通信模块（15）、LED光源（17）及两个外设声源接收装置（13）；所述循环移动板（16）内有循环移动板的控制电路（96），可旋转关节（4）内有可旋转关节的控制电路（97），伸缩杆（5）内有伸缩杆的控制电路（98）；循环移动板的控制电路（96）的光缆数据线Ⅴ（86）与光缆数据线Ⅰ（8）相连，电源线Ⅲ（91）与电源线Ⅰ（9）相连；可旋转关节的控制电路（97）的光缆数据线Ⅵ（87）与光缆数据线Ⅰ（8）相连，电源线Ⅳ（92）与电源线Ⅰ（9）相连；伸缩杆的控制电路（98）的光缆数据线Ⅶ（88）与光缆数据线Ⅰ（8）相连，电源线Ⅴ（93）与电源线Ⅰ（9）相连；通信模块（15）的光缆数据线Ⅲ（84）与光缆数据线Ⅰ（8）相连；
所述装置后部（3）包括光缆数据线Ⅰ（8）、电源线Ⅰ（9）、通风管道（10）、救援物资仓（11）、声音收发装置（12）；其中电源线Ⅰ（9）位于装置后部（3）的底部，电源线Ⅰ（9）的上方为光缆数据线Ⅰ（8），光缆数据线Ⅰ（8）的上方为通风管道（10），救援物资仓（11）位于通风管道（10）的凹形部分，救援物资仓（11）的一侧放置声音收发装置（12），声音收发装置（12）与通信模块（15）连接。
2.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述装置前部螺旋钻头（14）包括叶片Ⅰ（19）、钻尖Ⅰ（20）、螺旋转杆Ⅰ（21）、装置前部螺旋钻头的控制电路（95）；其中叶片Ⅰ（19）、钻尖Ⅰ（20）镶嵌于螺旋转杆Ⅰ（21）上，装置前部螺旋钻头的控制电路（95）的光缆数据线Ⅳ（85）连接装置后部（3）的光缆数据线Ⅰ（8），电源线Ⅱ（90）连接电源线Ⅰ（9）。
3.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述爪部螺旋钻头（6）包括连接槽（22）、螺旋转杆Ⅱ（23）、叶片Ⅱ（24）、螺纹钻头（25）、钻尖Ⅱ（26）、爪部螺旋钻头的控制电路（99）；其中，连接槽（22）是前行驱动爪（7）与爪部螺旋钻头（6）的连接点，螺旋转杆Ⅱ（23）与连接槽（22）相连，螺纹钻头（25）连接钻尖Ⅱ（26），叶片Ⅱ（24）、螺纹钻头（25）镶嵌于螺旋转杆Ⅱ（23）上，爪部螺旋钻头的控制电路（99）的光缆数据线Ⅷ（89）连接装置后部（3）的光缆数据线Ⅰ（8），电源线Ⅵ（94）连接电源线Ⅰ（9）。
4.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述通信模块（15）包括LM78L05芯片（64），光缆数据线Ⅲ（84），输入口P1，输出口P2，接口P3、接口P4，二极管D7，放大器OP1、放大器OP2、放大器OP3、放大器OP4，NPN型三极管T3、NPN型三极管T4，电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14，电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25；其中接口P3连接光缆数据线Ⅲ（84）、电阻R12的一端、电容C7的一端、电阻R15的一端、输入口P1的一端、NPN型三极管T3的C极、放大器OP2的正负电源、电阻R17的一端、电阻R18的一端；电阻R12的另一端连接二极管D7的阴极、放大器OP1的反相输入端，二极管D7的阳极连接NPN型三极管T3的E极，NPN型三极管T3的B极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接放大器OP1的输出端、电阻R16的一端，放大器OP1的同相输入端连接放大器OP2的输出端，放大器OP2的反相输入端连接电阻R14的一端、电阻R16的另一端，电阻R14的另一端连接电容C7的另一端，放大器OP2的同相输入端连接电阻R15的另一端、电容C8的一端、电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接电阻R18的一端、放大器OP2的负电源、NPN型三极管T3的C极；电阻R18的另一端连接电容C8的另一端、输入口P1的另一端；接口P4连接光缆数据线Ⅲ（84）、LM78L05芯片（64）的Vin脚且接地；LM78L05芯片（64）的GND脚接地，LM78L05芯片（64）的Vout脚接电阻R19的一端、NPN型三极管T4的C极、电阻R21的一端、放大器OP3的负电源；电阻R19的另一端接地，NPN型三极管T4的E极连接电阻R20的一端、电容C11的一端，电阻R20的另一端接地，电容C11的另一端接电阻R21的另一端、电阻R22的一端、放大器OP3的同相输入端，电阻R22的另一端接地；放大器OP3的反相输入端连接电阻R23的一端、电阻R24的一端，电阻R23的另一端接电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电阻R24的另一端接放大器OP3的输出端、电容C13的一端，放大器OP3的正电源接地；电容C13的另一端接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接电容C14的一端、放大器OP4的同相输入端，电容C14的另一端接地，放大器OP4的负电源接地，放大器OP4的正电源接电容C10的一端，电容C10的另一端接地，放大器OP4的输出端连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接输出口P2的一端，输出口P2的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述三维声纳成像装置（18）包括主板模块（27）、装置内部数据线（36）、子板模块（37）、光缆数据线Ⅵ（83）；所述主板模块（27）包括嵌入式处理器MPC8313（28）、Nor Flash（29）、Nand Flash（30）、接口FPGA（31）、主板FPGA模块（33），所述子板模块（37）包括子板FPGA（35）、DAC（57）、二阶带通滤波器（58）、时间增益控制器（59）、高通滤波器（60）、ADC（61）、运算放大器（62）、换能器（63）；所述接口FPGA（31）包括差分信号转成单端信号模块Ⅰ（34）、发射脉冲信号模块（38）、触发子板开始工作信号模块（39）、数据合并并发射中断信号模块（40）、激发声学信号模块（41）、子板接口（42），所述主板FPGA模块（33）包括单端信号转成差分信号模块Ⅰ（32）、差分信号转成单端信号模块Ⅱ（43）、数据存储模块（45）、一级波束形成模块（46）、中间数据存储模块（47）、二级波束形成模块（48）、数据转换模块（49）、输入端的FIFO（50）、DATA_WR模块（51）、DDR2读写控制模块（52）、输出端的FIFO（53）；所述子板FPGA（35）包括单端信号转成差分信号模块Ⅱ（44）、A/D采样控制模块（54）、数据处理模块（55）、RAM模块（56）；
其中嵌入式处理器MPC8313（28）的I/O端连接数据合并并发射中断信号模块（40）、光缆数据线Ⅵ（83）、Nor Flash（29）与Nand Flash（30），输出端分别连接发射脉冲信号模块（38）的输入端、触发子板开始工作信号模块（39）的输入端；发射脉冲信号模块（38）的输出端连接激发声学信号模块（41）的输入端，触发子板开始工作信号模块（39）的输出端连接子板接口（42）的输入端，数据合并并发射中断信号模块（40）的输入端连接差分信号转成单端信号模块Ⅰ（34）的输出端，激发声学信号模块（41）的输出端、子板接口（42）的输出端分别连接装置内部数据线（36），差分信号转成单端信号模块Ⅰ（34）的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ（32）的输出端；装置内部数据线（36）还连接差分信号转成单端信号模块Ⅱ（43）的输入端，差分信号转成单端信号模块Ⅱ（43）的输出端连接数据存储模块（45）的输入端，数据存储模块（45）的输出端连接一级波束形成模块（46）的输入端，一级波束形成模块（46）的输出端连接中间数据存储模块（47）的输入端，中间数据存储模块（47）的输出端连接二级波束形成模块（48）的输入端，二级波束形成模块（48）的输出端连接输入端的FIFO（50）的输入端，输入端的FIFO（50）的输出端连接DATA_WR模块（51）的输入端，DATA_WR模块（51）的输出端连接DDR2读写控制模块（52）的输入端，DDR2读写控制模块（52）的输出端连接输出端的FIFO（53）的输入端，输出端的FIFO（53）的输出端连接数据转换模块（49）的输入端，数据转换模块（49）的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ（32）的输入端；RAM模块（56）的输出端连接装置内部数据线（36）与DAC（57）的输入端，RAM模块（56）的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ（44）的输出端，DAC（57）的输出端与高通滤波器（60）的输出端连接时间增益控制器（59）的输入端，时间增益控制器（59）的输出端连接二阶带通滤波器（58）的输入端；高通滤波器（60）的输入端与换能器（63）相连；二阶带通滤波器（58）的输出端连接运算放大器（62）的输入端，运算放大器（62）的输出端连接ADC（61）的输入端，ADC（61）的输出端连接A/D采样控制模块（54）的输入端，A/D采样控制模块（54）的输出端连接数据处理模块（55）的输入端，数据处理模块（55）的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ（44）的输入端；光缆数据线Ⅵ（83）、装置内部数据线（36）分别连接装置后部（3）的光缆数据线Ⅰ（8）。
6.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述循环移动板的控制电路（96）包括循环移动板的发动机（67），光缆数据线Ⅴ（86），电源线Ⅲ（91），开关K10、开关K11、开关K12、开关K13、开关K14、开关K15、开关K16、开关K17、开关K18、开关K19、开关K20，热继电器H5、热继电器H6、热继电器H7、热继电器H8，继电器J4、继电器J5，交流接触器M4、交流接触器M5；其中电源线Ⅲ（91）连接开关K16、K17、K18、K19、K20，以及继电器J4、J5；继电器J5再连接热继电器H5，热继电器H5再连接开关K10、K11、K12、K13、K14、K15，开关K10、K11、K12再连接交流接触器M4后连接光缆数据线Ⅴ（86），开关K13、K14、K15再连接交流接触器M5后连接光缆数据线Ⅴ（86），光缆数据线Ⅴ（86）连接继电器J4，开关K16、K21连接热继电器H8，开关K17、K20连接热继电器H7，开关K18、K19连接热继电器H6，热继电器H6、H7、H8再连接循环移动板的发动机（67），循环移动板的发动机（67）连接电源线Ⅲ（91）。
7.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述可旋转关节的控制电路（97）包括可旋转关节的电动机（68），可旋转关节的控制器（69），全桥电机驱动（70），可旋转关节的控制芯片（71），磁旋转编码器（72），开关稳压器（73），光缆数据线Ⅵ（87），电源线Ⅳ（92），电容C15、电容C16、电容C17，电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31；其中光缆数据线Ⅵ（87）连接可旋转关节的控制器（69）的R口与D口，可旋转关节的控制器（69）的V+口接Vcc，并且连接电容C15后接地，可旋转关节的控制器（69）的GND口接地，可旋转关节的控制器（69）的Rs口接电阻R26后接地；可旋转关节的控制器（69）的CANH口与CANL口接入可旋转关节的控制芯片（71）的CAN控制器接口，并且可旋转关节的控制器（69）的CANH口与CANL口并联电阻R27；可旋转关节的控制芯片（71）的串口连接光缆数据线Ⅵ（87），可旋转关节的控制芯片（71）的I/O口分别连接全桥电机驱动（70）与磁旋转编码器（72），并且向全桥电机驱动（70）输出MODE信号、PHASE信号、ENABLE信号，全桥电机驱动（70）向可旋转关节的控制芯片（71）输入AD信号；可旋转关节的控制芯片（71）向磁旋转编码器（72）输入CLR信号与CSn信号，并且磁旋转编码器（72）的CLR口与CSn口并联且分别串联电阻R28与电阻R29，其中CSn口接入可旋转关节的控制芯片（71）的I/O口前多串联电容C16；磁旋转编码器（72）向可旋转关节的控制芯片（71）输入DATA信号，且DATA口接电阻R30后接入可旋转关节的控制芯片（71）的I/O口；开关稳压器（73）连接电源线Ⅳ（92）与可旋转关节的控制芯片（71）；磁旋转编码器（72）的Mode口连接光缆数据线Ⅵ（87），V+口连接电容C17后连接电源线Ⅳ（92），GND脚接地，Prog脚接电阻R31后接地；全桥电机驱动（70）连接可旋转关节的电动机（68），可旋转关节的电动机（68）连接磁旋转编码器（72）及电源线Ⅳ（92）。
8.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述伸缩杆的控制电路（98）包括伸缩杆的控制芯片（74），缩回控制器（75），伸出控制器（76），电磁换向阀（77），光缆数据线Ⅶ（88），电源线Ⅴ（93），开关K21、开关K22、开关K23；其中光缆数据线Ⅶ（88）连接开关K21、K22、K23及伸缩杆的控制芯片（74）的X1与X2脚；开关K21连接伸缩杆的控制芯片（74）的UP脚，开关K22连接伸缩杆的控制芯片（74）的STOP脚，开关K23连接伸缩杆的控制芯片（74）的DOWN脚；伸缩杆的控制芯片（74）的COM1、COM2连接电源线Ⅴ（93），GND脚接地；伸缩杆的控制芯片（74）的S1脚接缩回控制器（75），S2脚接伸出控制器（76）；缩回控制器（75）与伸出控制器（76）并联于伸缩杆的控制芯片（74）的COM1脚并连接电源线Ⅴ（93），且缩回控制器（75）与伸出控制器（76）并联于电磁换向阀（77）。
9.根据权利要求2所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述装置前部螺旋钻头的控制电路（95）包括装置前部螺旋钻头的控制芯片（65），装置前部螺旋钻头的发动机（66），光缆数据线Ⅳ（85），电源线Ⅱ（90），开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9，热继电器H1、热继电器H2、热继电器H3、热继电器H4，继电器J1、继电器J2、继电器J3，交流接触器M1、交流接触器M2、交流接触器M3；其中热继电器H1接光缆数据线Ⅳ（85）与电源线Ⅱ（90），通过过载保护后，接开关K1、K2、K3，开关K1、K2、K3再分别连接交流接触器M1、M2、M3，交流接触器M1再连接装置前部螺旋钻头的控制芯片（65）的X0脚，交流接触器M2接X2脚，交流接触器M3接X1脚，装置前部螺旋钻头的控制芯片（65）的GND脚接地，COM0脚与COM1脚接Vcc，装置前部螺旋钻头的控制芯片（65）的Y0、Y2、Y1脚分别接继电器J1、J2、J3，继电器J1再接开关K6、K7，继电器J2再接开关K5、K8，继电器J3再接开关K4、K9后，继电器J1接热继电器H2，继电器J2接热继电器H3，继电器J3接热继电器H4，热继电器H2、H3、H4再连接装置前部螺旋钻头的发动机（66），装置前部螺旋钻头的发动机（66）连接电源线Ⅱ（90）。
10.根据权利要求3所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述爪部螺旋钻头的控制电路（99）包括爪部螺旋钻头的控制芯片（78），ENABLE控制模块（79），爪部螺旋钻头的电动机（80），DIR-L模块（81），DIR-H模块（82），光缆数据线Ⅷ（89），电源线Ⅵ（94），二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、二极管D15，电容C18，与门器件W1、与门器件W2、与门器件W3、与门器件W4，非门器件E1、非门器件E2，NPN型三极管T6、NPN型三极管T8，PNP型三极管T5、PNP型三极管T7；其中光缆数据线Ⅷ（89）连接爪部螺旋钻头的控制芯片（78）的串口，电源线Ⅵ（94）连接爪部螺旋钻头的控制芯片（78）的Vss脚、Vs脚、EN脚，爪部螺旋钻头的控制芯片（78）的GND脚接地；二极管D11、D15连接爪部螺旋钻头的控制芯片（78）的OUT1脚，二极管D10、D14连接爪部螺旋钻头的控制芯片（78）的OUT2脚，二极管D9、D13连接爪部螺旋钻头的控制芯片（78）的OUT3脚，二极管D8、D12连接爪部螺旋钻头的控制芯片（78）的OUT4脚；二极管D8、D9、D10、D11阳极接地，二极管D12、D13、D14、D15阴极连接电容C18后接电源线Ⅵ（94）；爪部螺旋钻头的控制芯片（78）的OUT1脚与OUT2脚接ENABLE控制模块（79），OUT3脚接DIR-L模块（81），OUT4脚接DIR-H模块（82）；DIR-L模块（81）连接非门器件E1后与ENABLE控制模块（79）连接与门器件W1，ENABLE控制模块（79）与DIR-L模块（81）连接与门器件W2，DIR-H模块（82）连接与门器件W4，DIR-H模块（82）连接非门器件E2后与ENABLE控制模块（79）连接与门器件W3；与门器件W1连接PNP型三极管T5的B极，与门器件W3连接PNP型三极管T7的B极，与门器件W2连接NPN型三极管T6的B极，与门器件W4连接NPN型三极管T8的B极；PNP型三极管T5的E极连接Vcc，C极连接爪部螺旋钻头的电动机（80）与NPN型三极管T6的C极；NPN型三极管T6的E极接地，C极连接接爪部螺旋钻头的电动机（80）；PNP型三极管T7的E极连接Vcc，PNP型三极管T7的C极连接爪部螺旋钻头的电动机（80）与NPN型三极管T8的C极，NPN型三极管T8的E极接地，NPN型三极管T8的C极连接爪部螺旋钻头的电动机（80）；爪部螺旋钻头的电动机（80）连接电源线Ⅵ（94）。
11.根据权利要求5所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述换能器（63）包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6，电感L1、电感L2、电感L3、电感L4，二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6，NPN型三极管T1、NPN型三极管T2，变压器TR1、变压器TR2，换能器晶振Y1；其中电阻R1与变压器TR1初级线圈之间并联电容C1，变压器TR1次级线圈的两端分别连接二极管D1、D2的阴极及二极管D3、D4的阴极，二极管D1的阳极接地且与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极与二极管D3的阴极连接，二极管D2的阳极分别连接二极管D3的阳极及电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻R4的一端、电阻R5的一端、二极管D5的阴极、NPN型三极管T1的C极、电阻R10的一端，电容C5的一端，电阻R4的另一端连接电容C2的一端、电阻R3的一端、三极管T1的B极，电容C2的另一端连接电阻R3的另一端与电感L1的一端，三极管T1的E极连接电感L1的另一端、电阻R6的一端、电阻R8的一端、电阻R5的另一端、二极管D5的阳极、二极管D6的阴极、NPN型三极管T2的C极、变压器TR2；电阻R6的另一端连接电容C3的一端、电阻R7的一端、三极管T2的B极，电容C3的另一端与电阻R7的另一端、电感L2的一端相连；电感L2的另一端接地且与三极管T2的E极、电阻R8的另一端、二极管D6的阳极、电阻R9的一端、电容C4的一端连接；电阻R9的另一端连接电容C4的另一端、电容C5的另一端、电阻R10的另一端、变压器TR2；变压器TR2再与电感L3的一端、电感L4的一端、电阻R11的一端连接，电感L4的另一端连接R11的另一端、电容C6的一端、换能器晶振Y1的一端，电容C6的另一端连接电感L3的另一端、换能器晶振Y1的另一端。
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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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |