CN212320696U - 一种物位倾角传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子、通信、自动化技术领域，尤其涉及一种物位倾角传感器,包括该传感器的主要组成部分为外壳、快速接插式连接器、超声波模块、倾角模块、主控模块。快速接插式连接器安装在外壳上；在主控板上有电源接口、通信接口分别与外壳上的连接器相连；在外壳盖板内侧安装了两组超声波模块，通过串口与主控模块通信；在外壳内部安装了一组倾角模块，通过RS485总线与主控模块通信。该物位倾角传感器具有支架动作人员闭锁，可提高支架工人、煤机司机的生命安全，传感器安装在液压支架顶梁和底座上，可同时检测本液压支架和相连液压支架之间的角度状态和液压支架与刮板机的距离信息，可用于工作面液压支架的调直。

Description

一种物位倾角传感器

技术领域

本实用新型涉及电子、通信、自动化技术领域，尤其涉及一种物位倾角传感器。

背景技术

物位倾角传感器主要应用于煤矿井下综采工作面，安装在液压支架上，需要随着设备的动作而输出相应的数据信息，可用于对液压支架进行调直，同时可对液压支架下的行人进行闭锁保护。目前综采工作面的行人闭锁和调直存在以下不足：

1、现综采工作面基本没有行人闭锁功能，少量自动化程度较高的工作面行人闭锁装置采用红外热释电传感器，其表面容易受到煤灰的影响，可靠性不高，还容易受到温度的影响，造成误动作。

2、现综采工作面基本没有调直功能，大部门矿井都是通过支架控制器来手动对液压支架进行控制调直，一条工作面的长度在200米左右，人工调直效率低，而且调直效果不佳。

3、有些综采工作面采用惯性导航进行调直，但成本太高，一条工作面其安装使用费用在3000万元。其效果在实际工况应用来看，也不能达到调直要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种物位倾角传感器，具有支架动作人员闭锁，可提高支架工人、煤机司机的生命安全，传感器安装在液压支架顶梁和底座上，可同时检测本液压支架和相连液压支架之间的角度状态和液压支架与刮板机的距离信息，可用于工作面液压支架的调直。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种物位倾角传感器，包括闭锁报警指示灯1、通信指示灯2、2号超声波探头3、1号超声波探头4、外壳盖板5、快接插式电缆连接器6、超声波模块7、倾角模块8、主控板9、外壳箱体10、防水插头11；

所述超声波模块7、倾角模块8和主控板9分别安装在所述外壳箱体10内部，且超声波模块7、倾角模块8分别通过电缆与所述主控板9连接，所述闭锁报警指示灯1、通信指示灯2和快接插式电缆连接器6分别安装在所述外壳箱体10上，并分别通过电缆与所述主控板9连接，所述2号超声波探头3和1号超声波探头4均安装在所述外壳盖板5上。

优选的，所述超声波模块7包括1号超声波模块和2号超声波模块。

优选的，所述主控板9上的主控模块连接所述1号超声波模块,所述主控模块连接所述2号超声波模块，所述1号超声波模块连接所述1号超声波探头4，所述2号超声波模块连接所述2号超声波探头3，所述主控模块通过串行总线a连接所述倾角模块8，所述主控模块通过对外输出的串行总线b连接所述快接插式电缆连接器6的接口，所述主控模块还分别通过电缆连接所述闭锁报警指示灯1和所述通信指示灯2。

优选的，所述主控模块通过串口通信a连接所述1号超声波模块,所述主控模块通过串口通信b连接所述2号超声波模块。

优选的，所述主控板9通过CAN通信或I2C通信或RS485通信与所述超声波模块7连接。

优选的，所述主控模块通过RS485总线a连接所述倾角模块8，所述主控模块通过对外输出的RS485总线b连接所述快接插式电缆连接器6的接口。

优选的，所述主控模块通过CAN总线a连接所述倾角模块8，所述主控模块通过对外输出的CAN总线b连接所述快接插式电缆连接器6的接口。

优选的，所述外壳盖板5和所述外壳箱体10均采用304不锈钢制造。

优选的，所述外壳盖板5和所述外壳箱体10采用碳钢或塑料制造。

本实用新型的有益效果是：

1、提出了液压支架自动化行人闭锁的设计，采用检测相邻液压支架和本液压支架的人员动态的双重行人闭锁方法，可有效保证支架工人和煤机司机的人身安全。

2、使用超声波探测行人的动态特征，其响应速度和可靠性高。

3、通过支架姿态和支架与刮板的位置信息进行分析计算，在整个综采工作面形成姿态数据库，从而对工作面的液压支架进行调直。

4、行人闭锁功能和调直功能在一个传感器中集成，通过RS485总线方式输出，减少了工作面电缆的铺设，节约了成本，同时也减少了可能存在的故障节点。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种物位倾角传感器的物位倾角传感器三维模型图；

图2为本实用新型提出的一种物位倾角传感器的物位倾角传感器正视图；

图3为本实用新型提出的一种物位倾角传感器的物位倾角传感器A-A剖面图；

图4为本实用新型提出的一种物位倾角传感器的物位倾角传感器B-B剖面图；

图5为本实用新型提出的一种物位倾角传感器的物位倾角传感器连接框图。

图中：

1-闭锁报警指示灯、2-通信指示灯、3-2号超声波探头、4-1号超声波探头、5-外壳盖板、6-快接插式电缆连接器、7-超声波模块、8-倾角模块、9-主控板、10-外壳箱体、11-防水插头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种物位倾角传感器，包括闭锁报警指示灯1、通信指示灯2、2号超声波探头3、1号超声波探头4、外壳盖板5、快接插式电缆连接器6、超声波模块7、倾角模块8、主控板9、外壳箱体10、防水插头11；

主控板9安装在外壳箱体10内部，闭锁报警指示灯1、通信指示灯2安装在外壳箱体10上，并分别通过电缆与主控板9连接；2号超声波探头3、1号超声波探头4安装在外壳盖板5上，快接插式电缆连接器6安装在外壳箱体10上，并通过电缆与主控板9连接；超声波模块7、倾角模块8安装在外壳箱体10内部，并通过电缆与主控板9连接。

超声波模块7包括1号超声波模块和2号超声波模块，主控板9上的主控模块通过串口通信a连接1号超声波模块,主控模块通过串口通信b连接2号超声波模块，1号超声波模块连接1号超声波探头4，2号超声波模块连接2号超声波探头3，主控模块通过RS485总线a连接倾角模块8，主控模块通过对外输出的RS485总线b连接快接插式电缆连接器6的接口，主控模块还分别通过电缆连接闭锁报警指示灯1和通信指示灯2。

作为优选的，外壳盖板5、外壳箱体10采用304不锈钢制造，如果有不同需求，还可以使用碳钢、塑料等其他金属、非金属材料制造。

该物位倾角传感器使用快接插式电缆连接器6接口，不需要对设备进行开盖接线，保证了产品在出厂时的一致性。减少了用户开盖后带来的不稳定性。

在本实施例中，2号超声波探头3、1号超声波探头4，检测到液压支架顶梁下或液支架正前方有行人经过时，会将信号传输至超声波模块7，超声波模块7将超声波信号处理后转化为串口信号转输给主控板9。主控板在接收到人员闭锁数据后会对闭锁报警指示灯1进行控制，让其进行闪烁警示，同时通过快接插式电缆连接器6将信号传输给液压支架控制，液压支架控制会令支架进行停止动作闭锁保护，主控模块对超声波模块7、倾角模块8的数据采集与处理其闭锁及报警效率在100ms以内。

除使用串口信号外，还可以使用CAN信号，I2C信号，RS485信号将数据从超声波模块7传输给主控板9。

该物位倾角传感器工作通过液压支架控制器发射校准命令，对传感器的初始姿态，超声波距离进行自动标校。增加了标校的效率，提高设备检测的稳定性。

在本实施例中，倾角模块8上安装有水平方向和垂直方向两种加速度传感器，可以检测液压支架三维姿态信息，倾角模块8会检测数据并通过RS485总线将数据传输给主控板9，主控板9中的MCU会对每个液压支架形成三维姿态数据库。安装在液压支架底座的物位倾角传感器的2号超声波探头3、1号超声波探头4会检测液压支架与刮板机的距离信息，并将信息传输给主控板9。主控板9会根据每个支架的三维姿态数据和与刮板机的距离数据，记录每个液压支架的空间坐标信息，通过快接插式电缆连接器6将信号传输给液压支架控制，液压支架控制会对整个综采工作面的液压支架进行调直。

作为优选的，物位倾角传感器具有RS485总线，每个物位倾角传感器具有唯一的设备ID编号，物位倾角传感器与液压支架控制器进行数据通信。除了RS485总线，也可以用CAN总线或其他类型的串行总线实现上述通行功能。

作为本实用新型进一步的方案：两个超声波模块人员位置监测单元独立工作，使得该物位倾角传感器具有双重人员位置监测的闭锁保护单元，当任意一块产生闭锁报警时都可以发出控制命令。

作为本实用新型进一步的方案：两个物位倾角传感器分别安装在液压支架顶梁和底座上，两个物位倾角传感器可同时检测本液压支架和相连液压支架之间的角度状态以及液压支架与刮板机的距离信息，可用于工作面液压支架的调直。

其中，安装在支架顶梁上的物位倾角传感器，可以测量相邻两个支架下的行人动作状态，以及测量顶梁的姿态。安装在支架底座上的物位倾角传感器可以测量相邻两个支架前方行人的动作状态，同时可以测量底座的姿态及测量液压支架与刮板机的距离。最终控制液压支架控制器调节液压支架与刮板机的距离，控制液支架移动的一致性，并对工作面的液压支架进行调直控制，保证采煤效率，还能够对行人的双重闭锁保护，保证了支架工人和煤车司机的人身安全。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，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，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种物位倾角传感器，其特征在于，包括闭锁报警指示灯(1)、通信指示灯(2)、2号超声波探头(3)、1号超声波探头(4)、外壳盖板(5)、快接插式电缆连接器(6)、超声波模块(7)、倾角模块(8)、主控板(9)、外壳箱体(10)、防水插头(11)；

所述超声波模块(7)、倾角模块(8)和主控板(9)分别安装在所述外壳箱体(10)内部，且超声波模块(7)、倾角模块(8)分别通过电缆与所述主控板(9)连接，所述闭锁报警指示灯(1)、通信指示灯(2)和快接插式电缆连接器(6)分别安装在所述外壳箱体(10)上，并分别通过电缆与所述主控板(9)连接，所述2号超声波探头(3)和1号超声波探头(4)均安装在所述外壳盖板(5)上。

2.根据权利要求1所述的一种物位倾角传感器，其特征在于，所述超声波模块(7)包括1号超声波模块和2号超声波模块。

3.根据权利要求2所述的一种物位倾角传感器，其特征在于，所述主控板(9)上的主控模块连接所述1号超声波模块,所述主控模块连接所述2号超声波模块，所述1号超声波模块连接所述1号超声波探头(4)，所述2号超声波模块连接所述2号超声波探头(3)，所述主控模块通过串行总线a连接所述倾角模块(8)，所述主控模块通过对外输出的串行总线b连接所述快接插式电缆连接器(6)的接口，所述主控模块还分别通过电缆连接所述闭锁报警指示灯(1)和所述通信指示灯(2)。

4.根据权利要求3所述的一种物位倾角传感器，其特征在于，所述主控模块通过串口通信a连接所述1号超声波模块,所述主控模块通过串口通信b连接所述2号超声波模块。

5.根据权利要求3所述的一种物位倾角传感器，其特征在于，所述主控板(9)通过CAN通信或I2C通信或RS485通信与所述超声波模块(7)连接。

6.根据权利要求3所述的一种物位倾角传感器，其特征在于，所述主控模块通过RS485总线a连接所述倾角模块(8)，所述主控模块通过对外输出的RS485总线b连接所述快接插式电缆连接器(6)的接口。

7.根据权利要求3所述的一种物位倾角传感器，其特征在于，所述主控模块通过CAN总线a连接所述倾角模块(8)，所述主控模块通过对外输出的CAN总线b连接所述快接插式电缆连接器(6)的接口。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种物位倾角传感器，其特征在于，所述外壳盖板(5)和所述外壳箱体(10)均采用304不锈钢制造。

9.根据权利要求1至7任一项所述的一种物位倾角传感器，其特征在于，所述外壳盖板(5)和所述外壳箱体(10)采用碳钢或塑料制造。

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