一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，它包括：檢測模塊，用于對液壓鉆機的翻滾角、俯仰角、方位角、震動、搬運狀態(tài)和行進深度進行檢測，與信號采集處理模塊電連接；信號采集處理模塊，用于采集檢測模塊各個傳感器的信息，并將各個傳感器的信息進行匯總、處理、存儲及發(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)信號采集處理模塊上傳的數(shù)據(jù)信息對液壓鉆機的位置信息和工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控；解決了現(xiàn)有技術對液壓鉆機的狀態(tài)檢測和監(jiān)控還很不完善，大部分均采用單機人工記錄等方式進行數(shù)據(jù)匯總，不能對液壓鉆機進行有效的檢測和監(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)濟損失等問題。
【專利說明】一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于礦山液壓鉆機監(jiān)控技術，尤其涉及一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]液壓鉆機是礦井下大量使用的裝備，主要用于井下鉆進瓦斯抽(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；適用于巖石堅固性系數(shù)f8的各種煤層和巖層，鉆機機械部分包括機架和立柱框架組成，液壓系統(tǒng)主要由泵站、動力頭、機架、立柱框架、操縱臺和鉆具等6大部分組成，隨著煤礦礦難時有發(fā)生和國家礦難問責機制的嚴格執(zhí)行，煤礦企業(yè)對井下安全生產(chǎn)越來越重視，瓦斯和礦井垮塌是近年礦難常見原因，而對井下煤層液壓鉆機檢測監(jiān)控是預防瓦斯和礦井垮塌的一個至為重要的手段，然后在實際生產(chǎn)過程中，由于經(jīng)濟或技術原因，導致對液壓鉆機的狀態(tài)監(jiān)測和監(jiān)控還很不完善，大部分均采用單機人工記錄等方式進行數(shù)據(jù)匯總，不能對液壓鉆機進行有效的監(jiān)測和監(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)濟損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題:提供一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術對液壓鉆機的狀態(tài)檢測和監(jiān)控還很不完善，大部分均采用單機人工記錄等方式進行數(shù)據(jù)匯總，不能對液壓鉆機進行有效的檢測和監(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)濟損失等問題。
[0004]提供發(fā)明技術方案:
一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，它包括:
檢測模塊，用于對液壓鉆機的翻滾角、俯仰角、方位角、震動、搬運狀態(tài)、和行進深度進行檢測，與信號采集處理模塊電連接；
信號采集處理模塊，用于采集檢測模塊各個傳感器的信息，并將各個傳感器的信息進行匯總、處理、存儲并發(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)信號采集處理模塊上傳的數(shù)據(jù)信息對液壓鉆機的位置信息和工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控。
[0005]檢測模塊包括:
液壓鉆機工作姿態(tài)檢測單元，用于檢測液壓鉆機的翻滾角、俯仰角、方位角信息，與信號采集模塊電連接；
液壓鉆機震動和搬動檢測單元，用于檢測液壓鉆機的震動和搬運狀態(tài)，與信號采集模塊電連接；
液壓鉆機行進深度檢測單元，用于檢測液壓鉆機的行進深度，與信號采集模塊電連接。
[0006]液壓鉆機工作姿態(tài)檢測單元為捷聯(lián)式慣導姿態(tài)測量系統(tǒng)，它包括三軸光纖陀螺儀、三軸磁場計、三軸加速度計和溫度傳感器，均安裝在液壓鉆機上。
[0007]液壓鉆機震動和搬動檢測單元包括加速度計和角速度計，均安裝在液壓鉆機上。[0008]液壓鉆機行進深度檢測單元包括接近開關，安裝在鉆桿加載裝置處。
[0009]信號采集處理模塊包括信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路與AD模塊導線連接，AD模塊與單片機導線連接，單片機與DSP處理芯片導線連接，DSP處理芯片與存儲模塊、以太網(wǎng)模塊、外設接口模塊和備用DA模塊導線連接。
[0010]監(jiān)控模塊包括車載監(jiān)控終端和地面遠程監(jiān)控中心。
[0011]檢測模塊還包括:張力或壓力檢測傳感器、氣體檢測傳感器和開關傳感器，均與信號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)液壓鉆機基礎上增加液壓鉆機工作姿態(tài)檢測單元、液壓鉆機震動和搬動檢測單元、液壓鉆機行進深度檢測單元，采用三軸光纖陀螺儀、三軸磁場計、三軸加速度計和溫度傳感器、加速度計和角速度計、接近開關張力或壓力檢測傳感器、氣體檢測傳感器和開關傳感器等檢測元件對鉆機的翻滾角、俯仰角、方位角、震動、搬運狀態(tài)和行進深度等進行實時檢測，并送至信號采集處理模塊，進行集中匯總處理存儲后送至監(jiān)控模塊，進行監(jiān)控，以便于工作人員實時掌握了解鉆機的工作狀態(tài)，解決了現(xiàn)有技術對液壓鉆機的狀態(tài)檢測和監(jiān)控還很不完善，大部分均采用單機人工記錄等方式進行數(shù)據(jù)匯總，不能對液壓鉆機進行有效的檢測和監(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)濟損失等問題。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明信號采集處理模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]【具體實施方式】:
一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，它包括(見圖1):
檢測模塊，用于對液壓鉆機的翻滾角、俯仰角、方位角、震動、搬運狀態(tài)、和行進深度進行檢測，與信號采集處理模塊采用屏蔽導線連接；
信號采集處理模塊，用于采集檢測模塊各個傳感器的信息，并將各個傳感器的信息進行匯總、處理、存儲并發(fā)送至監(jiān)控模塊，與監(jiān)控模塊通過屏蔽導線或無線網(wǎng)絡連接；
監(jiān)控模塊，根據(jù)信號采集處理模塊上傳的數(shù)據(jù)信息對液壓鉆機的位置信息和工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控，監(jiān)控模塊包括車載監(jiān)控終端和地面遠程監(jiān)控中心，車載監(jiān)控終端采用工業(yè)液晶屏。
[0015]檢測模塊包括:
液壓鉆機工作姿態(tài)檢測單元，用于檢測液壓鉆機的翻滾角、俯仰角、方位角信息，液壓鉆機工作姿態(tài)檢測單元為捷聯(lián)式慣導姿態(tài)測量系統(tǒng)，它包括三軸光纖陀螺儀、三軸磁場計、三軸加速度計和溫度傳感器，均安裝在液壓鉆機上，位于液壓鉆機后端部，對鉆機姿態(tài)進行實時檢測；本發(fā)明采用先進可靠的捷聯(lián)式三軸光纖陀螺儀和三軸加速度計作為基本測量元件。它具有體積小、重量輕、壽命長、動態(tài)性能好、耗電少、成本低、使用方便、不用維護保養(yǎng)等優(yōu)點，同時光纖陀螺儀是一種固態(tài)陀螺，對井下惡劣環(huán)境的適應性比較強，加速度計采用MEMS加速度計，它以集成電路工藝和微加工工藝為基礎，其體積小、重量輕、功耗小、成本低、易集成、過載能力強且可批量生產(chǎn)等優(yōu)點。
[0016]液壓鉆機震動和搬動檢測單元，用于檢測液壓鉆機的震動和搬運狀態(tài)，液壓鉆機震動和搬動檢測單元包括加速度計和角速度計，均安裝在液壓鉆機上，通過對液壓鉆機的分析可以實現(xiàn)更精確的鉆深判定和姿態(tài)判定。
[0017]液壓鉆機行進深度檢測單元，用于檢測液壓鉆機的行進深度，與液壓鉆機行進深度檢測單元包括接近開關，安裝在鉆桿加載裝置處。
[0018]檢測模塊還包括:張力或壓力檢測傳感器、氣體檢測傳感器和開關傳感器，張力與壓力傳感器主要是用于采集礦山機械設備，如傳送帶，吊裝機器等設備的工作負載與運行負載數(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)測設備操作與重要開關繼合器的開關情況；以實現(xiàn)對礦井下各種設備和環(huán)境的實時檢測，進行集中統(tǒng)一監(jiān)控。
[0019]信號采集處理模塊包括信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路與AD模塊導線連接，AD模塊與單片機導線連接，單片機與DSP處理芯片導線連接，DSP處理芯片與存儲模塊、以太網(wǎng)模塊、外設接口模塊和備用DA模塊導線連接，信號調(diào)理電路對采集信號進行放大濾波等處理，以提高信號的強度和準確度，信號采集處理模塊采用主從式耦合導航的方式，即采用DSP芯片加單片機的主從式雙處理器結(jié)構(gòu)，DSP處理器主要負責數(shù)據(jù)的解算和信息的處理，并通過外設接口(如RS232或USB等)把解算結(jié)果上傳，單片機則用來實現(xiàn)板級信號的控制，并把AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果寫入DSP的存儲空間，液壓鉆機的信號采集處理模塊由于要實時計算振動、轉(zhuǎn)動等信息，并進行信號的fft運算，需要強大的處理和運算能力，因此選用高性能DSP處理器，同時由于井下工作環(huán)境惡劣，設備為滿足防爆設計不會有電控按鈕，因此在信號采集處理模塊在實時記錄各種數(shù)據(jù)的同時，還要能夠應對隨時的斷電情況，因此存儲模塊采用鐵電存儲器，可以實現(xiàn)無限次擦寫，常用的非易失存儲器均有擦寫次數(shù)限制，如常用nand flash存儲器的擦寫壽命是2萬次，EEPR0M存儲器是10萬次等，液壓鉆機工作中需要不斷記錄數(shù)據(jù)，以防止意外斷電時丟失，因此需要使用無限次擦寫的存儲元件，本發(fā)明中使用鐵電存儲器，可以實現(xiàn)每200ms —次的數(shù)據(jù)記錄，且無擦寫壽命等優(yōu)點。
【權利要求】
1.一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，它包括:檢測模塊，用于對液壓鉆機的翻滾角、俯仰角、方位角、震動、搬運狀態(tài)和行進深度進行檢測，與信號采集處理模塊電連接；信號采集處理模塊，用于采集檢測模塊各個傳感器的信息，并將各個傳感器的信息進行匯總、處理、存儲及發(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)信號采集處理模塊上傳的數(shù)據(jù)信息對液壓鉆機的位置信息和工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:檢測模塊包括:液壓鉆機工作姿態(tài)檢測單元，用于檢測液壓鉆機的翻滾角、俯仰角、方位角信息，與信號采集模塊電連接；液壓鉆機震動和搬動檢測單元，用于檢測液壓鉆機的震動和搬運狀態(tài)，與信號采集模塊電連接；液壓鉆機行進深度檢測單元，用于檢測液壓鉆機的行進深度，與信號采集模塊電連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:液壓鉆機工作姿態(tài)檢測單元為捷聯(lián)式慣導姿態(tài)測量系統(tǒng)，它包括三軸光纖陀螺儀、三軸磁場計、三軸加速度計和溫度傳感器，均安裝在液壓鉆機上。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:液壓鉆機震動和搬動檢測單元包括加速度計和角速度計，均安裝在液壓鉆機上。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:液壓鉆機行進深度檢測單元包括接近開關，安裝在鉆桿加載裝置處。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:信號米集處理模塊包括信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路與AD模塊導線連接，AD模塊與單片機導線連接，單片機與DSP處理芯片導線連接，DSP處理芯片與存儲模塊、以太網(wǎng)模塊、外設接口模塊和備用DA模塊導線連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:監(jiān)控模塊包括車載監(jiān)控終端和地面遠程監(jiān)控中心。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種礦山液壓鉆機監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:檢測模塊還包括:張力或壓力檢測傳感器、氣體檢測傳感器和開關傳感器，均與信號采集處理模塊電連接。
【文檔編號】E21B44/00GK103670362SQ201310647501
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2013年12月6日
【發(fā)明者】譚兵, 楊漢彬, 余濱 申請人:貴州盤江礦山機械有限公司