CN205677645U - 悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统 - Google Patents

Abstract

悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统，该系统包括悬浮式单体液压支柱、支柱传感节点、读卡器、网关、监控中心，支柱传感节点与悬浮式单体液压支柱连接并检测悬浮式单体液压支柱内压，通过支柱传感节点的无线通信功能与读卡器连接，将悬浮式单体液压支柱的内压检测信号通过读卡器、网关以及以太网发送至监控中心，实现悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测。优点：1）简化系统布线，避免布线扯断，易于增加检测节点；2）低功耗、较高精度、长时间连续工作；3）实现利用无线通信功能的在线监测与预警，提高煤矿井下生产的可靠性和安全性。

Description

悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统

技术领域

本实用新型涉及悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统，特别是带有无线通信功能的悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统。

背景技术

在煤炭生产过程中提供井下煤炭开采的支护设备主要有单体液压支柱和液压支架，而井下煤炭开采中绝大部分采用单体液压支柱。单体液压支柱作为井下主要支护设备，要满足良好的支护功能，这不仅需要良好的产品优化设计，更重要的是在日常支护中的可靠性和安全性管理。因此单体液压支柱的健康安全是煤矿井下工作人员和采煤设备的安全可靠运行提供有利环境保障，为保证煤矿井下安全生产具有极其重要的意义。

目前国内悬浮式单体液压支柱内压检测普遍采用传统的现场定期采压方式，部分产品借鉴液压支架的压力检测方式采用有线网络压力检测方式。但有线网络压力检测方式存在检测点少同时随开采工作面的推进、移架、升降架等操作导致系统布线复杂、系统布线容易被扯断等缺陷，很难得到广泛普及应用，给煤矿井下生产留下严重安全隐患，不能为煤矿井下安全生产提供保障。

发明内容

本实用新型的目的是提供悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统，特别是带有无线通信功能的悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统，可以有效地解决了上述问题，利用无线通信功能实时监测分布单体液压支柱的实际工作状况，早期发现并及时更换损坏单体液压支柱，全面掌握煤矿井下支护状况，提高单体液压支柱的可靠性和安全性，实现井下工作面单体液压支柱在线监测与预警，为煤矿井下生产提供安全而可靠地工作环境，保证煤矿井下设备的正常运行和煤矿井下安全生产。

本实用新型的目的是这样实现的：悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统，其特征是：该系统包括悬浮式单体液压支柱、支柱传感节点、读卡器、网关、监控中心，悬浮式单体液压支柱还包括底座、油缸、三用阀、活柱、顶盖，悬浮式单体液压支柱的三用阀与支柱传感节点连接，用于悬浮式单体液压支柱的内压检测；支柱传感节点通过无线通信与读卡器连接，用于发送悬浮式单体液压支柱的内压检测信号；读卡器通过CAN总线与网关连接，网关通过以太网与监控中心连接，将读卡器接收的悬浮式单体液压支柱的内压检测信号传送至监控中心，用于悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测。

所述的支柱传感节点包括取压接头、悬浮式单体液压支柱内压检测装置，取压接头与悬浮式单体液压支柱的三用阀连接，将悬浮式单体液压支柱的内压传送至悬浮式单体液压支柱内压检测装置。

所述的取压接头包括取压接头本体（S201）、接头锁紧套（S202）、密封圈2（S203）、顶针（S204）、通液孔（S205）、顶针座（S206），接头锁紧套（S202）与取压接头本体（S201）螺纹连接，用于取压接头和三用阀的连接固定；密封圈2（S203）位于三用阀（S100）与接头锁紧套（S202）之间，用于取压接头本体（S201）和三用阀（S100）之间的密封。

所述的悬浮式单体液压支柱内压检测装置包括装置壳体、外置天线、主控单元、内压显示、工作显示灯、导管、硅胶导线、传感器锁紧套、压力传感器，传感器锁紧套通过内螺纹固定连接压力传感器和导管；主控单元内置于装置壳体，分别与外置天线、内压显示、工作显示灯连接；硅胶导线连接主控单元和压力传感器，传递流入压力传感器注液口的悬浮式单体液压支柱内压检测信号到主控单元；外置天线将发送主控单元接收的悬浮式单体液压支柱内压检测信号。

所述的悬浮式单体液压支柱内压检测装置的主控单元包括温度传感器、传感器信号检测模块、A/D转换模块即模拟数字转换模块、矩阵按钮、微控制器、无线通信模块、内压显示模块、工作显示灯模块、本安电源模块，传感器信号检测模块还包括压力信号检测、温度信号检测、电源电压检测，用于检测信号的去噪、放大；A/D转换模块即模拟数字转换模块为多输入模拟/数字转换开关电路，由微处理器选择确定模拟/数字转换；微处理器与无线通信模块连接。

所述的无线通信模块采用ZigBee通信模块，通过ZigBee通信模块的无线通信功能发送微处理器接收的压力检测信号，用于悬浮式单体液压支柱内压检测。

所述的本安电源模块包括数字电源和模拟电源，数字电源供给A/D转换模块即模拟数字转换模块、微处理器和无线通信模块；模拟电源供给传感器信号检测模块和内压显示模块和工作显示灯模块。

所述的内压显示模块采用LCD显示模块或LED七段码显示模块，用于显示悬浮式单体液压支柱的内压信息。

所述的工作显示灯模块采用LED显示灯模块，有三种工作显示灯：红灯显示内压为超压、绿灯显示内压为正常工作压、黄灯显示内压为低压，用于显示单体液压支柱的内压状态。

优点：1）简化系统布线，避免布线扯断，易于增加检测节点；2）低功耗、较高精度、长时间连续工作；3）实现利用无线通信功能的在线监测与预警，提高煤矿井下生产的可靠性和安全性。

附图说明

图1本实用新型的系统结构图；

图2本实用新型的支柱传感节点结构图；

图3本实用新型的三用阀、取压接头和压力传感器连接结构图；

图4本实用新型的悬浮式单体液压支柱内压检测装置结构图；

图5本实用新型的悬浮式单体液压支柱内压检测装置的主控单元结构图；

图中：S100、三用阀；S200、取压接头；S300、压力传感器；S101、三用阀阀筒；S102、密封圈1；S103、注液阀体；S104、阀体内腔；S105、锥形弹簧；S106、球形单向阀；S201、取压接头本体；S202、接头锁紧套；S203、密封圈2；S204、顶针；S205、通液孔；S206、顶针座；S301、本体；S302、注液口；S303、硅胶导线。

具体实施方式

实施例1：悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统，其特征是：该系统包括悬浮式单体液压支柱、支柱传感节点、读卡器、网关、监控中心，悬浮式单体液压支柱还包括底座、油缸、三用阀、活柱、顶盖，悬浮式单体液压支柱的三用阀与支柱传感节点连接，用于悬浮式单体液压支柱的内压检测；支柱传感节点通过无线通信与读卡器连接，用于发送悬浮式单体液压支柱的内压检测信号；读卡器通过CAN总线与网关连接，网关通过以太网与监控中心连接，将读卡器接收的悬浮式单体液压支柱的内压检测信号传送至监控中心，用于悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测。

所述的支柱传感节点包括取压接头、悬浮式单体液压支柱内压检测装置，取压接头与悬浮式单体液压支柱的三用阀连接，将悬浮式单体液压支柱的内压传送至悬浮式单体液压支柱内压检测装置。

所述的取压接头包括取压接头本体（S201）、接头锁紧套（S202）、密封圈2（S203）、顶针（S204）、通液孔（S205）、顶针座（S206），接头锁紧套（S202）与取压接头本体（S201）螺纹连接，用于取压接头和三用阀的连接固定；密封圈2（S203）位于三用阀（S100）与接头锁紧套（S202）之间，用于取压接头本体（S201）和三用阀（S100）之间的密封。

所述的悬浮式单体液压支柱内压检测装置包括装置壳体、外置天线、主控单元、内压显示、工作显示灯、导管、硅胶导线、传感器锁紧套、压力传感器，传感器锁紧套通过内螺纹固定连接压力传感器和导管；主控单元内置于装置壳体，分别与外置天线、内压显示、工作显示灯连接；硅胶导线连接主控单元和压力传感器，传递流入压力传感器注液口的悬浮式单体液压支柱内压检测信号到主控单元；外置天线将发送主控单元接收的悬浮式单体液压支柱内压检测信号。

所述的悬浮式单体液压支柱内压检测装置的主控单元包括温度传感器、传感器信号检测模块、A/D转换模块即模拟数字转换模块、矩阵按钮、微控制器、无线通信模块、内压显示模块、工作显示灯模块、本安电源模块，传感器信号检测模块还包括压力信号检测、温度信号检测、电源电压检测，用于检测信号的去噪、放大；A/D转换模块即模拟数字转换模块为多输入模拟/数字转换开关电路，由微处理器选择确定模拟/数字转换；微处理器与无线通信模块连接。

所述的无线通信模块采用ZigBee通信模块，通过ZigBee通信模块的无线通信功能发送微处理器接收的压力检测信号，用于悬浮式单体液压支柱内压检测。

所述的本安电源模块包括数字电源和模拟电源，数字电源供给A/D转换模块即模拟数字转换模块、微处理器和无线通信模块；模拟电源供给传感器信号检测模块和内压显示模块和工作显示灯模块。

所述的内压显示模块采用LCD显示模块或LED七段码显示模块，用于显示悬浮式单体液压支柱的内压信息。

所述的工作显示灯模块采用LED显示灯模块，有三种工作显示灯：红灯显示内压为超压、绿灯显示内压为正常工作压、黄灯显示内压为低压，用于显示单体液压支柱的内压状态。

工作原理：煤矿井下工作面是由N个悬浮式单体液压支柱进行支护，其中悬浮式单体液压支柱内的注液通过三用阀（S100）流入到阀体内腔（S104）同时取压接头（S200）的顶针（S204）推进球形单向阀（S106），让注液经过通液孔（S206）流入到压力传感器（S300）的注液口（S302），流入到注液口的液压通过压力传感器（S300）内置压敏电阻桥式电路转换成电信号，并通过悬浮式单体液压支柱内压检测装置的硅胶导线将其传送至悬浮式单体液压支柱内压检测装置的主控单元，由主控单元的传感器信号检测模块进行去噪、放大后，再经主控单元的A/D转换模块即模拟数字转换模块输入到主控单元的微控制器进行检测信号的分析和处理，通过与微处理器连接的无线通信模块的无线通信功能，将发送微处理器的分析处理结果即压力信息，也就是通过支柱传感节点的无线通信功能将压力信息发送至与每个支柱传感节点相对应的读卡器，读卡器通过CAN总线与网关连接，网关通过以太网与监控中心连接，将读卡器接收的悬浮式单体液压支柱的内压检测信号传送至监控中心，用于悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测，以及悬浮式单体液压支柱的状态预警。

以上所述，仅为该实用新型的具体实施方法。本实用新型保护并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (4)

1.悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统，其特征是：该系统包括悬浮式单体液压支柱、支柱传感节点、读卡器、网关、监控中心，悬浮式单体液压支柱还包括底座、油缸、三用阀、活柱、顶盖，悬浮式单体液压支柱的三用阀与支柱传感节点连接，用于悬浮式单体液压支柱的内压检测；支柱传感节点通过无线通信与读卡器连接，用于发送悬浮式单体液压支柱的内压检测信号；读卡器通过CAN总线与网关连接，网关通过以太网与监控中心连接，将读卡器接收的悬浮式单体液压支柱的内压检测信号传送至监控中心，用于悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测；

所述的支柱传感节点包括取压接头、悬浮式单体液压支柱内压检测装置，取压接头与悬浮式单体液压支柱的三用阀连接，将悬浮式单体液压支柱的内压传送至悬浮式单体液压支柱内压检测装置。

2.根据权利要求1所述的悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统，其特征是：所述的取压接头包括取压接头本体（S201）、接头锁紧套（S202）、密封圈2（S203）、顶针（S204）、通液孔（S205）、顶针座（S206），接头锁紧套（S202）与取压接头本体（S201）螺纹连接，用于取压接头和三用阀的连接固定；密封圈2（S203）位于三用阀（S100）与接头锁紧套（S202）之间，用于取压接头本体（S201）和三用阀（S100）之间的密封。

3.根据权利要求1所述的悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统，其特征是：所述的悬浮式单体液压支柱内压检测装置包括装置壳体、外置天线、主控单元、内压显示、工作显示灯、导管、硅胶导线、传感器锁紧套、压力传感器，传感器锁紧套通过内螺纹固定连接压力传感器和导管；主控单元内置于装置壳体，分别与外置天线、内压显示、工作显示灯连接；硅胶导线连接主控单元和压力传感器，传递流入压力传感器注液口的悬浮式单体液压支柱内压检测信号到主控单元；外置天线将发送主控单元接收的悬浮式单体液压支柱内压检测信号。

4.根据权利要求3所述的悬浮式单体液压支柱分布受压状态监测系统，其特征是：所述的悬浮式单体液压支柱内压检测装置的主控单元包括温度传感器、传感器信号检测模块、A/D转换模块即模拟数字转换模块、矩阵按钮、微控制器、无线通信模块、内压显示模块、工作显示灯模块、本安电源模块，传感器信号检测模块还包括压力信号检测、温度信号检测、电源电压检测，用于检测信号的去噪、放大；A/D转换模块即模拟数字转换模块为多输入模拟数字转换开关电路，由微处理器选择确定模拟/数字转换；微处理器与无线通信模块连接；

所述的无线通信模块采用ZigBee通信模块，通过ZigBee通信模块的无线通信功能发送微处理器接收的压力检测信号，用于悬浮式单体液压支柱内压检测；

所述的本安电源模块包括数字电源和模拟电源，数字电源供给A/D转换模块即模拟数字转换模块、微处理器和无线通信模块；模拟电源供给传感器信号检测模块和内压显示模块和工作显示灯模块；

所述的内压显示模块采用LCD显示模块或LED七段码显示模块，用于显示悬浮式单体液压支柱的内压信息；

所述的工作显示灯模块采用LED显示灯模块，有三种工作显示灯：红灯显示内压为超压、绿灯显示内压为正常工作压、黄灯显示内压为低压，用于显示单体液压支柱的内压状态。