CN206619344U

CN206619344U - 一种矿井综合自动化实验平台

Info

Publication number: CN206619344U
Application number: CN201720262598.0U
Authority: CN
Inventors: 狄常馨; 柴钰
Original assignee: Xian University of Science and Technology
Current assignee: Xian University of Science and Technology
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2017-11-07
Anticipated expiration: 2027-03-17

Abstract

本实用新型公开了一种矿井综合自动化实验平台，包括矿井综合实验平台和监控计算机，所述矿井综合实验平台包括矿井提升控制系统实训台、矿井通风控制系统实训台和矿井排水控制系统实训台，所述矿井提升控制系统实训台包括模拟提升机构和矿井提升控制装置，所述矿井通风控制系统实训台包括模拟通风机构和矿井通风控制装置，所述矿井排水控制系统实训台包括模拟排水机构和矿井排水控制装置。本实用新型结构简单，设计合理，操作便捷，供学生手动操作矿井实验，实现矿井提升、矿井通风和矿井排水的实践操作，并了解矿井提升、矿井通风和矿井排水的工作过程，有助于学生将理论知识与实践结合，适应矿井行业发展需求，实用性强。

Description

一种矿井综合自动化实验平台

技术领域

本实用新型属于教学装置技术领域，具体涉及一种矿井综合自动化实验平台。

背景技术

近年来随着我国经济发展方式的转变，针对于煤炭企业要求其生产环节做到节能减排，为了实现这一目标，企业应坚持走技术创新之路，同时煤矿井下特殊的作业环境以及工作方式，没有科技作支撑，安全生产便失去保障。因此针对煤炭行业的安全生产、高效生产、节能生产，科技创新是具有现实意义的。作为致力于人才培养的高校在这方面有着不可推卸的责任，针对于本科教学，培养具有初步的工程实践技术的毕业生，为科技创新奠定基础是高等工科类院校教育的任务。

目前高校机电类实验教学中使用的矿井实验平台普遍存在功能单一、工程实践性弱、综合性差、实验内容单一化等缺点。矿井中自动控制类实验只侧重于控制原理和控制模式的培养，对于控制对象都是简单模拟化与实际原型相差较远，导致学生学习以及分析矿井工程问题时与真实矿井知识脱节；另一方面为了提高本科毕业生教学质量，缩短学生从学校到工作岗位的过渡期，针对于机电、采矿类学生特安排相关专业的校外实习，考虑到安全问题实习接待方常常禁止学生动手操作，学生学习的理论知识没有经过实践操作或者模拟实验操作，使得知识掌握能力不强，对于煤炭企业更是如此。陕西省煤炭行业运行走势与开采前景展望分析报告中指出专业的机、电类人才的缺失是限制煤炭行业发展的一个因素。作为一所具有煤炭行业办学背景的高校如何为企业培养出专业的机电类人才成为了一个亟待解决的问题。因此，现如今缺少一种结构简单、成本低、设计合理的矿井综合自动化实验平台，供学生手动操作矿井实验，实现矿井提升、矿井通风和矿井排水的实践操作，并了解矿井提升、矿井通风和矿井排水的工作过程，有助于学生将理论知识与实践结合，适应矿井行业发展需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种矿井综合自动化实验平台，其结构简单，设计合理，操作便捷，供学生手动操作矿井实验，实现矿井提升、矿井通风和矿井排水的实践操作，并了解矿井提升、矿井通风和矿井排水的工作过程，有助于学生将理论知识与实践结合，适应矿井行业发展需求，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种矿井综合自动化实验平台，其特征在于：包括供学生模拟操作矿井实验的矿井综合实验平台和对所述矿井综合实验平台进行远程监控的监控计算机，所述矿井综合实验平台包括矿井提升控制系统实训台、矿井通风控制系统实训台和矿井排水控制系统实训台，所述矿井提升控制系统实训台、矿井通风控制系统实训台和矿井排水控制系统实训台均通过无线通信模块与监控计算机进行数据通信，所述矿井提升控制系统实训台包括模拟提升机构和用于控制所述模拟提升机构的矿井提升控制装置，所述矿井通风控制系统实训台包括模拟通风机构和用于控制所述模拟通风机构的矿井通风控制装置，所述矿井排水控制系统实训台包括模拟排水机构和用于控制所述模拟排水机构的矿井排水控制装置，所述矿井提升控制装置、所述矿井通风控制装置和所述矿井排水控制装置均与无线通信模块连接。

上述的一种矿井综合自动化实验平台，其特征在于：所述模拟通风机构包括模拟巷道和设置在所述模拟巷道内的风量调节板，所述模拟排水机构包括储水仓、排水仓和连接于所述储水仓和所述排水仓间的排水管。

上述的一种矿井综合自动化实验平台，其特征在于：所述矿井提升控制装置包括第一微控制器和第一电源模块，所述第一微控制器的输入端接有用于检测所述模拟提升机构开合状态的位置传感器、用于检测所述模拟提升机构提升高度的激光测距模块和用于检测所述模拟提升机构达到设定位置的接近开关，以及用于手动操作的第一按键操作模块，所述第一微控制器的输出端接有第一液晶显示屏、第一报警模块和用于驱动所述模拟提升机构提升的电动机模块，所述电动机模块包括第一变频器和与所述第一变频器输出端相接的三相异步电动机，所述第一变频器由第一微控制器进行控制，所述第一微控制器通过无线通信模块与监控计算机进行数据通信。

上述的一种矿井综合自动化实验平台，其特征在于：所述矿井通风控制装置包括第二微控制器和第二电源模块，所述第二微控制器的输入端接有用于检测所述模拟巷道内风量的风量传感器、用于检测所述模拟巷道内温度的温度传感器和用于手动操作的第二按键操作模块，所述第二微控制器的输出端接有第二液晶显示屏、第二报警模块和用于给所述模拟巷道内通风的风机模块，所述风机模块包括第二变频器和与所述第二变频器输出端相接的风机，所述第二变频器由第二微控制器进行控制，所述第二微控制器通过无线通信模块与监控计算机进行数据通信。

上述的一种矿井综合自动化实验平台，其特征在于：所述矿井排水控制装置包括第三微控制器和第三电源模块，所述第三微控制器的输入端接有用于检测所述排水管内流量的流量传感器、用于检测所述排水管内压力的压力传感器和用于手动操作的第三按键操作模块，所述第三微控制器的输出端接有第三液晶显示屏、第三报警模块和用于将所述储水仓内水通过所述排水管排入所述排水仓的排水泵模块，所述排水泵模块包括接触器和与所述接触器输出端相接的排水泵，所述排水管上设置有电动阀，所述电动阀和接触器均由第三微控制器进行控制，所述第三微控制器通过无线通信模块与监控计算机进行数据通信。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型所采用的矿井综合自动化实验平台，结构简单，设计合理，投入成本较低，方便学生实践操作且安全。

2、本实用新型所采用的矿井综合自动化实验平台，通过设置矿井提升控制系统实训台、矿井通风控制系统实训台和矿井排水控制系统实训台，解决现有矿井实验实验室缺乏综合性、实验内容单一化、工程实践性弱的实验平台，为学生提供综合性、实验内容多样化、工程实践性强的操作实验平台，实现矿井提升、矿井通风和矿井排水的实践操作，并了解矿井提升、矿井通风和矿井排水的工作过程，有助于学生将理论知识与实践结合，满足工作岗位需求。

3、本实用新型所采用的矿井提升控制系统实训台、矿井通风控制系统实训台和矿井排水控制系统实训台，是一套完整的实验平台，使学生在学习理论知识后能亲自动手操作，熟悉各部分控制的关系，并能够让学生在操作过程中发现问题并解决问题，很好地锻炼了学生的学习和运用能力，适应矿井行业发展需求。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，操作便捷，供学生手动操作矿井实验，实现矿井提升、矿井通风和矿井排水的实践操作，并了解矿井提升、矿井通风和矿井排水的工作过程，有助于学生将理论知识与实践结合，适应矿井行业发展需求，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型中矿井提升控制装置的电路原理框图。

图3为本实用新型中矿井通风控制装置的电路原理框图。

图4为本实用新型中矿井排水控制装置的电路原理框图。

附图标记说明:

1—矿井提升控制系统实训台； 2—矿井通风控制系统实训台；

3—矿井排水控制系统实训台； 4—无线通信模块；

5—监控计算机； 1-1—第一微控制器；

1-2—第一电源模块； 1-3—位置传感器；

1-4—接近开关； 1-5—激光测距模块；

1-6—第一按键操作模块； 1-7—第一液晶显示屏；

1-8—第一变频器； 1-9—三相异步电动机；

1-10—第一报警模块； 2-1—第二微控制器；

2-2—第二电源模块； 2-3—风量传感器；

2-4—温度传感器； 2-5—第二按键操作模块；

2-6—第二液晶显示屏； 2-7—第二变频器；

2-8—风机； 2-9—第二报警模块；

3-1—第三微控制器； 3-2—第三电源模块；

3-3—流量传感器； 3-4—压力传感器；

3-5—第三按键操作模块； 3-6—第三液晶显示屏；

3-7—接触器； 3-8—排水泵；

3-9—电动阀； 3-10—第三报警模块。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括供学生模拟操作矿井实验的矿井综合实验平台和对所述矿井综合实验平台进行远程监控的监控计算机5，所述矿井综合实验平台包括矿井提升控制系统实训台1、矿井通风控制系统实训台2和矿井排水控制系统实训台3，所述矿井提升控制系统实训台1、矿井通风控制系统实训台2和矿井排水控制系统实训台3均通过无线通信模块4与监控计算机5进行数据通信，所述矿井提升控制系统实训台1包括模拟提升机构和用于控制所述模拟提升机构的矿井提升控制装置，所述矿井通风控制系统实训台2包括模拟通风机构和用于控制所述模拟通风机构的矿井通风控制装置，所述矿井排水控制系统实训台3包括模拟排水机构和用于控制所述模拟排水机构的矿井排水控制装置，所述矿井提升控制装置、所述矿井通风控制装置和所述矿井排水控制装置均与无线通信模块4连接。

本实施例中，所述模拟通风机构包括模拟巷道和设置在所述模拟巷道内的风量调节板，所述模拟排水机构包括储水仓、排水仓和连接于所述储水仓和所述排水仓间的排水管。

如图2所示，本实施例中，所述矿井提升控制装置包括第一微控制器1-1和第一电源模块1-2，所述第一微控制器1-1的输入端接有用于检测所述模拟提升机构开合状态的位置传感器1-3、用于检测所述模拟提升机构提升高度的激光测距模块1-5和用于检测所述模拟提升机构达到设定位置的接近开关1-4，以及用于手动操作的第一按键操作模块1-6，所述第一微控制器1-1的输出端接有第一液晶显示屏1-7、第一报警模块1-10和用于驱动所述模拟提升机构提升的电动机模块，所述电动机模块包括第一变频器1-8和与所述第一变频器1-8输出端相接的三相异步电动机1-9，所述第一变频器1-8由第一微控制器1-1进行控制，所述第一微控制器1-1通过无线通信模块4与监控计算机5进行数据通信。

如图3所示，本实施例中，所述矿井通风控制装置包括第二微控制器2-1和第二电源模块2-2，所述第二微控制器2-1的输入端接有用于检测所述模拟巷道内风量的风量传感器2-3、用于检测所述模拟巷道内温度的温度传感器2-4和用于手动操作的第二按键操作模块2-5，所述第二微控制器2-1的输出端接有第二液晶显示屏2-6、第二报警模块2-9和用于给所述模拟巷道内通风的风机模块，所述风机模块包括第二变频器2-7和与所述第二变频器2-7输出端相接的风机2-8，所述第二变频器2-7由第二微控制器2-1进行控制，所述第二微控制器2-1通过无线通信模块4与监控计算机5进行数据通信。

如图4所示，本实施例中，所述矿井排水控制装置包括第三微控制器3-1和第三电源模块3-2，所述第三微控制器3-1的输入端接有用于检测所述排水管内流量的流量传感器3-3、用于检测所述排水管内压力的压力传感器3-4和用于手动操作的第三按键操作模块3-5，所述第三微控制器3-1的输出端接有第三液晶显示屏3-6、第三报警模块3-10和用于将所述储水仓内水通过所述排水管排入所述排水仓的排水泵模块，所述排水泵模块包括接触器3-7和与所述接触器3-7输出端相接的排水泵3-8，所述排水管上设置有电动阀3-9，所述电动阀3-9和接触器3-7均由第三微控制器3-1进行控制，所述第三微控制器3-1通过无线通信模块4与监控计算机5进行数据通信。

本实用新型使用时，学生可手动操作所述矿井综合实验平台中矿井提升、矿井通风和矿井排水等三个系统的操作实验，当学生操作矿井提升实验时，操作者通过操作第一按键操作模块1-6中电源按键，第一电源模块1-2为第一微控制器1-1供电，所述矿井提升控制装置进入工作状态，操作者通过第一按键操作模块1-6预先设定所述模拟提升机构达到的设定位置，操作者通过第一按键操作模块1-6操作电动机按键，第一微控制器1-1通过第一变频器1-8控制三相异步电动机1-9转动，三相异步电动机1-9转动带动所述模拟提升机构竖直向上提升，在所述模拟提升机构竖直向上提升前，位置传感器1-3实时检测所述模拟提升机构的开合状态并将采集到的开合状态发送至第一微控制器1-1，第一微控制器1-1将接收到开合状态通过第一液晶显示屏1-7进行显示，便于操作者查看，第一微控制器1-1将开合状态通过无线通信模块4发送至监控计算机5，便于老师远距离监控操作者的实验情况，当位置传感器1-3采集到的所述模拟提升机构处于关合状态时，第一微控制器1-1通过第一报警模块1-10进行报警，提醒操作者不能再给所述模拟提升机构中手动操作放置物体，避免操作者被所述模拟提升机构夹住；在所述模拟提升机构竖直向上提升的过程中，激光测距模块1-5实时检测所述模拟提升机构距地面的高度并将采集到的高度发送至第一微控制器1-1，第一微控制器1-1将接收到的高度通过第一液晶显示屏1-7进行显示，便于操作者查看，第一微控制器1-1将接收到的高度通过无线通信模块4发送至监控计算机5，便于老师远距离监控操作者的实验情况；接近开关1-4实时检测所述模拟提升机构是否达到设定位置，当所述模拟提升机构达到设定位置时，接近开关1-4产生电信号并发送至第一微控制器1-1，操作者通过第一按键操作模块1-6再次操作电动机按键，第一微控制器1-1通过第一变频器1-8控制三相异步电动机1-9停止转动，完成矿井提升操作实验；

当学生操作矿井通风实验时，操作者通过操作第二按键操作模块2-5中电源按键，第二电源模块2-2为第二微控制器2-1供电，所述矿井通风控制装置进入工作状态，操作者通过第二按键操作模块2-6预先设定所述模拟巷道内的风量设定值和温度设定值，操作者通过第二按键操作模块2-6操作风机按键，第二微控制器2-1通过第二变频器2-7控制风机2-8转动为所述模拟巷道内通风，在向所述模拟巷道内通风的过程中，风量传感器2-3实时检测所述模拟巷道内的风量并将采集到的风量发送至第二微控制器2-1，温度传感器2-4实时检测所述模拟巷道内的温度并将采集到的温度发送至第二微控制器2-1，第二微控制器2-1将接收到的风量和温度通过第二液晶显示屏2-6进行显示，便于操作者查看，第二微控制器2-1将接收到的风量和温度通过无线通信模块4发送至监控计算机5，便于老师远距离监控操作者的实验情况，同时，第二微控制器2-1将接收到的风量与预先设定的风量设定值进行比较，当风量传感器2-3采集到的风量不符合与预先设定的风量设定值时，第二微控制器2-1通过第二报警模块2-9进行报警，提醒操作者手动操作调节风机2-8的风速直至符合风量设定值，当温度传感器2-4采集到的温度不符合与预先设定的温度设定值时，第二微控制器2-1将接收到的温度与预先设定的温度设定值进行比较，当温度传感器2-4采集到的温度不符合与预先设定的温度设定值时，第二微控制器2-1通过第二报警模块2-9进行报警，提醒操作者手动操作调节风机2-8，增加通风时间直至符合温度设定值，操作者通过第二按键操作模块2-6再次操作风机按键，第二微控制器2-1通过第二变频器2-7控制风机2-8停止转动，完成矿井通风操作实验；

当学生操作矿井排水实验时，操作者通过操作第三按键操作模块3-5中电源按键，第三电源模块3-2为第三微控制器3-1供电，所述矿井排水控制装置进入工作状态，操作者通过第三按键操作模块3-5预先设定流量设定值和压力设定值，操作者通过第三按键操作模块3-5操作排水泵操作按键，第三微控制器3-1通过接触器3-7控制排水泵3-8工作，同时，操作者通过第三按键操作模块3-5操作电动阀操作按键，第三微控制器3-1控制电动阀3-9打开，排水泵3-8将所述储水仓内水通过所述排水管排入所述排水仓，在排水的过程中，流量传感器3-3实时检测所述排水管内的流量并将采集到的流量发送至第三微控制器3-1，压力传感器3-3实时检测所述排水管内的压力并将采集到的压力发送至第三微控制器3-1，第三微控制器3-1将接收到的流量和压力通过第三液晶显示屏3-6进行显示，便于操作者查看，第三微控制器3-1将接收到的流量和压力通过无线通信模块4发送至监控计算机5，便于老师远距离监控操作者的实验情况，同时，第三微控制器3-1将接收到的流量与预先设定的流量设定值进行比较，当流量传感器3-3采集到的流量不符合与预先设定的流量设定值时，第三微控制器3-1通过第三报警模块3-10进行报警，提醒操作者手动操作调节排水泵3-8直至符合流量设定值；第三微控制器3-1将接收到的压力与预先设定的压力设定值进行比较，当压力传感器3-4采集到的压力不符合与预先设定的压力设定值时，第三微控制器3-1通过第三报警模块3-10进行报警，提醒操作者手动操作调节排水泵3-8直至符合压力设定值，所述储水仓内水排完时，操作者通过第三按键操作模块3-5再次操作排水泵操作按键，第三微控制器3-1通过接触器3-7控制排水泵3-8停止工作，同时，操作者通过第三按键操作模块3-5再次操作电动阀操作按键，第三微控制器3-1控制电动阀3-9关闭，完成矿井排水操作实验；该矿井综合实验平台解决现有矿井实验实验室缺乏综合性、实验内容单一化、工程实践性弱的实验平台，为学生提供综合性、实验内容多样化、工程实践性强的操作实验平台，实现矿井提升、矿井通风和矿井排水的实践操作，并了解矿井提升、矿井通风和矿井排水的工作过程，有助于学生将理论知识与实践结合，满足工作岗位需求，实用新强。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种矿井综合自动化实验平台，其特征在于：包括供学生模拟操作矿井实验的矿井综合实验平台和对所述矿井综合实验平台进行远程监控的监控计算机(5)，所述矿井综合实验平台包括矿井提升控制系统实训台(1)、矿井通风控制系统实训台(2)和矿井排水控制系统实训台(3)，所述矿井提升控制系统实训台(1)、矿井通风控制系统实训台(2)和矿井排水控制系统实训台(3)均通过无线通信模块(4)与监控计算机(5)进行数据通信，所述矿井提升控制系统实训台(1)包括模拟提升机构和用于控制所述模拟提升机构的矿井提升控制装置，所述矿井通风控制系统实训台(2)包括模拟通风机构和用于控制所述模拟通风机构的矿井通风控制装置，所述矿井排水控制系统实训台(3)包括模拟排水机构和用于控制所述模拟排水机构的矿井排水控制装置，所述矿井提升控制装置、所述矿井通风控制装置和所述矿井排水控制装置均通过无线通信模块(4)与监控计算机(5)进行数据通信。

2.按照权利要求1所述的一种矿井综合自动化实验平台，其特征在于：所述模拟通风机构包括模拟巷道和设置在所述模拟巷道内的风量调节板，所述模拟排水机构包括储水仓、排水仓和连接于所述储水仓和所述排水仓间的排水管。

3.按照权利要求1或2所述的一种矿井综合自动化实验平台，其特征在于：所述矿井提升控制装置包括第一微控制器(1-1)和第一电源模块(1-2)，所述第一微控制器(1-1)的输入端接有用于检测所述模拟提升机构开合状态的位置传感器(1-3)、用于检测所述模拟提升机构提升高度的激光测距模块(1-5)和用于检测所述模拟提升机构达到设定位置的接近开关(1-4)，以及用于手动操作的第一按键操作模块(1-6)，所述第一微控制器(1-1)的输出端接有第一液晶显示屏(1-7)、第一报警模块(1-10)和用于驱动所述模拟提升机构提升的电动机模块，所述电动机模块包括第一变频器(1-8)和与所述第一变频器(1-8)输出端相接的三相异步电动机(1-9)，所述第一变频器(1-8)由第一微控制器(1-1)进行控制，所述第一微控制器(1-1)通过无线通信模块(4)与监控计算机(5)进行数据通信。

4.按照权利要求2所述的一种矿井综合自动化实验平台，其特征在于：所述矿井通风控制装置包括第二微控制器(2-1)和第二电源模块(2-2)，所述第二微控制器(2-1)的输入端接有用于检测所述模拟巷道内风量的风量传感器(2-3)、用于检测所述模拟巷道内温度的温度传感器(2-4)和用于手动操作的第二按键操作模块(2-5)，所述第二微控制器(2-1)的输出端接有第二液晶显示屏(2-6)、第二报警模块(2-9)和用于给所述模拟巷道内通风的风机模块，所述风机模块包括第二变频器(2-7)和与所述第二变频器(2-7)输出端相接的风机(2-8)，所述第二变频器(2-7)由第二微控制器(2-1)进行控制，所述第二微控制器(2-1)通过无线通信模块(4)与监控计算机(5)进行数据通信。

5.按照权利要求2所述的一种矿井综合自动化实验平台，其特征在于：所述矿井排水控制装置包括第三微控制器(3-1)和第三电源模块(3-2)，所述第三微控制器(3-1)的输入端接有用于检测所述排水管内流量的流量传感器(3-3)、用于检测所述排水管内压力的压力传感器(3-4)和用于手动操作的第三按键操作模块(3-5)，所述第三微控制器(3-1)的输出端接有第三液晶显示屏(3-6)、第三报警模块(3-10)和用于将所述储水仓内水通过所述排水管排入所述排水仓的排水泵模块，所述排水泵模块包括接触器(3-7)和与所述接触器(3-7)输出端相接的排水泵(3-8)，所述排水管上设置有电动阀(3-9)，所述电动阀(3-9)和接触器(3-7)均由第三微控制器(3-1)进行控制，所述第三微控制器(3-1)通过无线通信模块(4)与监控计算机(5)进行数据通信。