一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它包括：檢測(cè)模塊，用于對(duì)液壓鉆機(jī)的翻滾角、俯仰角、方位角、震動(dòng)、搬運(yùn)狀態(tài)和行進(jìn)深度進(jìn)行檢測(cè)，與信號(hào)采集處理模塊電連接；信號(hào)采集處理模塊，用于采集檢測(cè)模塊各個(gè)傳感器的信息，并將各個(gè)傳感器的信息進(jìn)行匯總、處理、存儲(chǔ)及發(fā)送至監(jiān)控模塊，與監(jiān)控模塊電連接；監(jiān)控模塊，根據(jù)信號(hào)采集處理模塊上傳的數(shù)據(jù)信息對(duì)液壓鉆機(jī)的位置信息和工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；解決了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)液壓鉆機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)和監(jiān)控還很不完善，大部分均采用單機(jī)人工記錄等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，不能對(duì)液壓鉆機(jī)進(jìn)行有效的檢測(cè)和監(jiān)控，由此引發(fā)了很多的礦難，造成很大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失等問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控技術(shù)，尤其涉及一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓鉆機(jī)是礦井下大量使用的裝備，主要用于井下鉆進(jìn)瓦斯抽(排)放孔、注漿防滅火孔、煤層注水孔、防突卸壓孔、地質(zhì)勘探孔及其它工程孔；適用于巖石堅(jiān)固性系數(shù)f8的各種煤層和巖層，鉆機(jī)機(jī)械部分包括機(jī)架和立柱框架組成，液壓系統(tǒng)主要由泵站、動(dòng)力頭、機(jī)架、立柱框架、操縱臺(tái)和鉆具等6大部分組成，隨著煤礦礦難時(shí)有發(fā)生和國(guó)家礦難問(wèn)責(zé)機(jī)制的嚴(yán)格執(zhí)行，煤礦企業(yè)對(duì)井下安全生產(chǎn)越來(lái)越重視，瓦斯和礦井垮塌是近年礦難常見(jiàn)原因，而對(duì)井下煤層液壓鉆機(jī)檢測(cè)監(jiān)控是預(yù)防瓦斯和礦井垮塌的一個(gè)至為重要的手段，然后在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于經(jīng)濟(jì)或技術(shù)原因，導(dǎo)致對(duì)液壓鉆機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控還很不完善，大部分均采用單機(jī)人工記錄等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，不能對(duì)液壓鉆機(jī)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，由此引發(fā)了很多的礦難，造成很大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題:提供一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)液壓鉆機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)和監(jiān)控還很不完善，大部分均采用單機(jī)人工記錄等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，不能對(duì)液壓鉆機(jī)進(jìn)行有效的檢測(cè)和監(jiān)控，由此引發(fā)了很多的礦難，造成很大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失等問(wèn)題。
[0004]提供發(fā)明技術(shù)方案:
一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它包括:
檢測(cè)模塊，用于對(duì)液壓鉆機(jī)的翻滾角、俯仰角、方位角、震動(dòng)、搬運(yùn)狀態(tài)、和行進(jìn)深度進(jìn)行檢測(cè)，與信號(hào)采集處理模塊電連接；
信號(hào)采集處理模塊，用于采集檢測(cè)模塊各個(gè)傳感器的信息，并將各個(gè)傳感器的信息進(jìn)行匯總、處理、存儲(chǔ)并發(fā)送至監(jiān)控模塊，與監(jiān)控模塊電連接；
監(jiān)控模塊，根據(jù)信號(hào)采集處理模塊上傳的數(shù)據(jù)信息對(duì)液壓鉆機(jī)的位置信息和工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0005]檢測(cè)模塊包括:
液壓鉆機(jī)工作姿態(tài)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)液壓鉆機(jī)的翻滾角、俯仰角、方位角信息，與信號(hào)采集模塊電連接；
液壓鉆機(jī)震動(dòng)和搬動(dòng)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)液壓鉆機(jī)的震動(dòng)和搬運(yùn)狀態(tài)，與信號(hào)采集模塊電連接；
液壓鉆機(jī)行進(jìn)深度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)液壓鉆機(jī)的行進(jìn)深度，與信號(hào)采集模塊電連接。
[0006]液壓鉆機(jī)工作姿態(tài)檢測(cè)單元為捷聯(lián)式慣導(dǎo)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，它包括三軸光纖陀螺儀、三軸磁場(chǎng)計(jì)、三軸加速度計(jì)和溫度傳感器，均安裝在液壓鉆機(jī)上。
[0007]液壓鉆機(jī)震動(dòng)和搬動(dòng)檢測(cè)單元包括加速度計(jì)和角速度計(jì)，均安裝在液壓鉆機(jī)上。[0008]液壓鉆機(jī)行進(jìn)深度檢測(cè)單元包括接近開(kāi)關(guān)，安裝在鉆桿加載裝置處。
[0009]信號(hào)采集處理模塊包括信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路與AD模塊導(dǎo)線連接，AD模塊與單片機(jī)導(dǎo)線連接，單片機(jī)與DSP處理芯片導(dǎo)線連接，DSP處理芯片與存儲(chǔ)模塊、以太網(wǎng)模塊、外設(shè)接口模塊和備用DA模塊導(dǎo)線連接。
[0010]監(jiān)控模塊包括車(chē)載監(jiān)控終端和地面遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
[0011]檢測(cè)模塊還包括:張力或壓力檢測(cè)傳感器、氣體檢測(cè)傳感器和開(kāi)關(guān)傳感器，均與信號(hào)采集處理模塊電連接。
[0012]本發(fā)明有益效果:
本發(fā)明在常規(guī)液壓鉆機(jī)基礎(chǔ)上增加液壓鉆機(jī)工作姿態(tài)檢測(cè)單元、液壓鉆機(jī)震動(dòng)和搬動(dòng)檢測(cè)單元、液壓鉆機(jī)行進(jìn)深度檢測(cè)單元，采用三軸光纖陀螺儀、三軸磁場(chǎng)計(jì)、三軸加速度計(jì)和溫度傳感器、加速度計(jì)和角速度計(jì)、接近開(kāi)關(guān)張力或壓力檢測(cè)傳感器、氣體檢測(cè)傳感器和開(kāi)關(guān)傳感器等檢測(cè)元件對(duì)鉆機(jī)的翻滾角、俯仰角、方位角、震動(dòng)、搬運(yùn)狀態(tài)和行進(jìn)深度等進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并送至信號(hào)采集處理模塊，進(jìn)行集中匯總處理存儲(chǔ)后送至監(jiān)控模塊，進(jìn)行監(jiān)控，以便于工作人員實(shí)時(shí)掌握了解鉆機(jī)的工作狀態(tài)，解決了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)液壓鉆機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)和監(jiān)控還很不完善，大部分均采用單機(jī)人工記錄等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，不能對(duì)液壓鉆機(jī)進(jìn)行有效的檢測(cè)和監(jiān)控，由此引發(fā)了很多的礦難，造成很大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失等問(wèn)題。
[0013]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明信號(hào)采集處理模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]【具體實(shí)施方式】:
一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它包括(見(jiàn)圖1):
檢測(cè)模塊，用于對(duì)液壓鉆機(jī)的翻滾角、俯仰角、方位角、震動(dòng)、搬運(yùn)狀態(tài)、和行進(jìn)深度進(jìn)行檢測(cè)，與信號(hào)采集處理模塊采用屏蔽導(dǎo)線連接；
信號(hào)采集處理模塊，用于采集檢測(cè)模塊各個(gè)傳感器的信息，并將各個(gè)傳感器的信息進(jìn)行匯總、處理、存儲(chǔ)并發(fā)送至監(jiān)控模塊，與監(jiān)控模塊通過(guò)屏蔽導(dǎo)線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接；
監(jiān)控模塊，根據(jù)信號(hào)采集處理模塊上傳的數(shù)據(jù)信息對(duì)液壓鉆機(jī)的位置信息和工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控模塊包括車(chē)載監(jiān)控終端和地面遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，車(chē)載監(jiān)控終端采用工業(yè)液晶屏。
[0015]檢測(cè)模塊包括:
液壓鉆機(jī)工作姿態(tài)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)液壓鉆機(jī)的翻滾角、俯仰角、方位角信息，液壓鉆機(jī)工作姿態(tài)檢測(cè)單元為捷聯(lián)式慣導(dǎo)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，它包括三軸光纖陀螺儀、三軸磁場(chǎng)計(jì)、三軸加速度計(jì)和溫度傳感器，均安裝在液壓鉆機(jī)上，位于液壓鉆機(jī)后端部，對(duì)鉆機(jī)姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；本發(fā)明采用先進(jìn)可靠的捷聯(lián)式三軸光纖陀螺儀和三軸加速度計(jì)作為基本測(cè)量元件。它具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、動(dòng)態(tài)性能好、耗電少、成本低、使用方便、不用維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)光纖陀螺儀是一種固態(tài)陀螺，對(duì)井下惡劣環(huán)境的適應(yīng)性比較強(qiáng)，加速度計(jì)采用MEMS加速度計(jì)，它以集成電路工藝和微加工工藝為基礎(chǔ)，其體積小、重量輕、功耗小、成本低、易集成、過(guò)載能力強(qiáng)且可批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
[0016]液壓鉆機(jī)震動(dòng)和搬動(dòng)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)液壓鉆機(jī)的震動(dòng)和搬運(yùn)狀態(tài)，液壓鉆機(jī)震動(dòng)和搬動(dòng)檢測(cè)單元包括加速度計(jì)和角速度計(jì)，均安裝在液壓鉆機(jī)上，通過(guò)對(duì)液壓鉆機(jī)的分析可以實(shí)現(xiàn)更精確的鉆深判定和姿態(tài)判定。
[0017]液壓鉆機(jī)行進(jìn)深度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)液壓鉆機(jī)的行進(jìn)深度，與液壓鉆機(jī)行進(jìn)深度檢測(cè)單元包括接近開(kāi)關(guān)，安裝在鉆桿加載裝置處。
[0018]檢測(cè)模塊還包括:張力或壓力檢測(cè)傳感器、氣體檢測(cè)傳感器和開(kāi)關(guān)傳感器，張力與壓力傳感器主要是用于采集礦山機(jī)械設(shè)備，如傳送帶，吊裝機(jī)器等設(shè)備的工作負(fù)載與運(yùn)行負(fù)載數(shù)據(jù)；氣體傳感器主要是采集在礦業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中有毒氣體，易燃、易爆氣體的散發(fā)與分布情況；主要是監(jiān)測(cè)設(shè)備操作與重要開(kāi)關(guān)繼合器的開(kāi)關(guān)情況；以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井下各種設(shè)備和環(huán)境的實(shí)時(shí)檢測(cè)，進(jìn)行集中統(tǒng)一監(jiān)控。
[0019]信號(hào)采集處理模塊包括信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路與AD模塊導(dǎo)線連接，AD模塊與單片機(jī)導(dǎo)線連接，單片機(jī)與DSP處理芯片導(dǎo)線連接，DSP處理芯片與存儲(chǔ)模塊、以太網(wǎng)模塊、外設(shè)接口模塊和備用DA模塊導(dǎo)線連接，信號(hào)調(diào)理電路對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行放大濾波等處理，以提高信號(hào)的強(qiáng)度和準(zhǔn)確度，信號(hào)采集處理模塊采用主從式耦合導(dǎo)航的方式，即采用DSP芯片加單片機(jī)的主從式雙處理器結(jié)構(gòu)，DSP處理器主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的解算和信息的處理，并通過(guò)外設(shè)接口(如RS232或USB等)把解算結(jié)果上傳，單片機(jī)則用來(lái)實(shí)現(xiàn)板級(jí)信號(hào)的控制，并把AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果寫(xiě)入DSP的存儲(chǔ)空間，液壓鉆機(jī)的信號(hào)采集處理模塊由于要實(shí)時(shí)計(jì)算振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等信息，并進(jìn)行信號(hào)的fft運(yùn)算，需要強(qiáng)大的處理和運(yùn)算能力，因此選用高性能DSP處理器，同時(shí)由于井下工作環(huán)境惡劣，設(shè)備為滿足防爆設(shè)計(jì)不會(huì)有電控按鈕，因此在信號(hào)采集處理模塊在實(shí)時(shí)記錄各種數(shù)據(jù)的同時(shí)，還要能夠應(yīng)對(duì)隨時(shí)的斷電情況，因此存儲(chǔ)模塊采用鐵電存儲(chǔ)器，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限次擦寫(xiě)，常用的非易失存儲(chǔ)器均有擦寫(xiě)次數(shù)限制，如常用nand flash存儲(chǔ)器的擦寫(xiě)壽命是2萬(wàn)次，EEPR0M存儲(chǔ)器是10萬(wàn)次等，液壓鉆機(jī)工作中需要不斷記錄數(shù)據(jù)，以防止意外斷電時(shí)丟失，因此需要使用無(wú)限次擦寫(xiě)的存儲(chǔ)元件，本發(fā)明中使用鐵電存儲(chǔ)器，可以實(shí)現(xiàn)每200ms —次的數(shù)據(jù)記錄，且無(wú)擦寫(xiě)壽命等優(yōu)點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它包括:檢測(cè)模塊，用于對(duì)液壓鉆機(jī)的翻滾角、俯仰角、方位角、震動(dòng)、搬運(yùn)狀態(tài)和行進(jìn)深度進(jìn)行檢測(cè)，與信號(hào)采集處理模塊電連接；信號(hào)采集處理模塊，用于采集檢測(cè)模塊各個(gè)傳感器的信息，并將各個(gè)傳感器的信息進(jìn)行匯總、處理、存儲(chǔ)及發(fā)送至監(jiān)控模塊，與監(jiān)控模塊電連接；監(jiān)控模塊，根據(jù)信號(hào)采集處理模塊上傳的數(shù)據(jù)信息對(duì)液壓鉆機(jī)的位置信息和工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:檢測(cè)模塊包括:液壓鉆機(jī)工作姿態(tài)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)液壓鉆機(jī)的翻滾角、俯仰角、方位角信息，與信號(hào)采集模塊電連接；液壓鉆機(jī)震動(dòng)和搬動(dòng)檢測(cè)單元，用于檢測(cè)液壓鉆機(jī)的震動(dòng)和搬運(yùn)狀態(tài)，與信號(hào)采集模塊電連接；液壓鉆機(jī)行進(jìn)深度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)液壓鉆機(jī)的行進(jìn)深度，與信號(hào)采集模塊電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:液壓鉆機(jī)工作姿態(tài)檢測(cè)單元為捷聯(lián)式慣導(dǎo)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，它包括三軸光纖陀螺儀、三軸磁場(chǎng)計(jì)、三軸加速度計(jì)和溫度傳感器，均安裝在液壓鉆機(jī)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:液壓鉆機(jī)震動(dòng)和搬動(dòng)檢測(cè)單元包括加速度計(jì)和角速度計(jì)，均安裝在液壓鉆機(jī)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:液壓鉆機(jī)行進(jìn)深度檢測(cè)單元包括接近開(kāi)關(guān)，安裝在鉆桿加載裝置處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:信號(hào)米集處理模塊包括信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路與AD模塊導(dǎo)線連接，AD模塊與單片機(jī)導(dǎo)線連接，單片機(jī)與DSP處理芯片導(dǎo)線連接，DSP處理芯片與存儲(chǔ)模塊、以太網(wǎng)模塊、外設(shè)接口模塊和備用DA模塊導(dǎo)線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:監(jiān)控模塊包括車(chē)載監(jiān)控終端和地面遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山液壓鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:檢測(cè)模塊還包括:張力或壓力檢測(cè)傳感器、氣體檢測(cè)傳感器和開(kāi)關(guān)傳感器，均與信號(hào)采集處理模塊電連接。
【文檔編號(hào)】E21B44/00GK103670362SQ201310647501
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】譚兵, 楊漢彬, 余濱 申請(qǐng)人:貴州盤(pán)江礦山機(jī)械有限公司