專利名稱：一種礦山井架安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種礦山井架安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)礦山井架安全監(jiān)測(cè)采用的是幾何觀測(cè)方法，即選擇若干個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，借助于光學(xué)測(cè)量?jī)x器對(duì)井架和左、右天輪的傾斜進(jìn)行定期觀測(cè)。但這種定期觀測(cè)方法幾個(gè)月監(jiān)測(cè)一次，在大多數(shù)情況下，幾個(gè)月一次的定期測(cè)量無(wú)法及時(shí)地反映出井架和天輪的傾斜量，防止事故發(fā)生的效果不明顯。而且，幾何觀測(cè)的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)存在難選、難建的問(wèn)題，嚴(yán)重影響幾何觀測(cè)方法在礦山推廣使用。
本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是一種測(cè)量礦山井架安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，包括傳感器及信號(hào)調(diào)理電路，其關(guān)鍵是設(shè)有重力擺，重力擺安裝在井架的頂部或接近頂部的地方，傳感器安裝在重力擺上，且與重力擺垂直，傳感器的測(cè)量點(diǎn)設(shè)有測(cè)量擋板，測(cè)量擋板固定在井架上，傳感器的輸出端與信號(hào)調(diào)理電路的輸入端相接。
上述傳感器為差動(dòng)型傳感器，差動(dòng)型傳感器由傳感器盤(pán)、垂直方向和水平方向設(shè)置在傳感器盤(pán)上的兩組位移傳感器組成，傳感器盤(pán)安裝在重力擺上，豎直懸掛在測(cè)量擋板前方，傳感器盤(pán)、位移傳感器、測(cè)量擋板一起構(gòu)成組合式傾斜傳感器。
上述測(cè)量擋板固聯(lián)在井架的天輪軸上。
所述信號(hào)調(diào)理電路由濾波電路、放大器、整形電路、隔離電路構(gòu)成；濾波電路的輸出端連接放大器的輸入端，放大器的輸出端連接整形電路的輸入端，整形電路的輸出端連接隔離電路的輸入端；設(shè)有下位機(jī)，隔離電路的輸出端連接下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡輸入端。
本實(shí)用新型設(shè)有伺服電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)傳感器盤(pán)進(jìn)入或脫離工作位置。
本實(shí)用新型還設(shè)有上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器、礦山內(nèi)部電話線與下位機(jī)連接。
所述的信號(hào)調(diào)理電路由集成電路所構(gòu)成；所述的上位機(jī)和下位機(jī)為工控機(jī)。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果①目前所采用的幾何觀測(cè)，是一種周期性的人工監(jiān)測(cè)，而本實(shí)用新型是一種自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，可對(duì)礦山井架安全進(jìn)行連續(xù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
②本監(jiān)測(cè)裝置不受地理環(huán)境等因素的限制，全天候監(jiān)測(cè)并能保存監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
③不僅可以數(shù)字顯示各監(jiān)測(cè)參數(shù)基準(zhǔn)值和絕對(duì)偏差，還可以顯示各監(jiān)測(cè)量的趨勢(shì)曲線。
④越限自動(dòng)報(bào)警功能；⑤不受監(jiān)測(cè)人員等隨機(jī)因素的影響，測(cè)量可靠且精度高。
⑥可靠的雙機(jī)監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)的上位機(jī)與前置機(jī)的分工明確。系統(tǒng)的信號(hào)采集由前置機(jī)承擔(dān)；上位機(jī)主要負(fù)責(zé)顯示、保存及分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。前置機(jī)置于控制柜中，一般無(wú)需人員操作；上位機(jī)放在中心控制室。監(jiān)測(cè)人員只需操作上位機(jī)，即使操作失誤也不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成損害。
上述傳感器1為差動(dòng)型傳感器，差動(dòng)型傳感器由傳感器盤(pán)7、垂直方向和水平方向設(shè)置在傳感器盤(pán)7上的兩組位移傳感器8(8.1、8.2、8.3、8.4)組成，傳感器盤(pán)7安裝在重力擺2上，豎直懸掛在測(cè)量擋板3前方，傳感器盤(pán)7、位移傳感器8、測(cè)量擋板3一起構(gòu)成組合式傾斜傳感器。測(cè)量擋板3固聯(lián)在井架4的天輪軸5上。
本實(shí)用新型還可同時(shí)在井架的頂部或接近頂部的地方安裝重力擺和位移傳感器及測(cè)量檔板；在井架上安裝重力擺和差動(dòng)型傳感器，及在天輪軸上安裝測(cè)量檔板。
參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型設(shè)有伺服電機(jī)13及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)9、10、11、12、15，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)13驅(qū)動(dòng)的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)11、12、與蝸桿11套合的支撐件10及與支撐件10導(dǎo)鍵連接的撥叉15，撥叉15與蝸桿11活套連接，即蝸桿11只將軸向運(yùn)動(dòng)傳遞給撥叉15。為了使傳感器盤(pán)7進(jìn)入或脫離工作位置后，停止傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)傳感器盤(pán)7的作用，本實(shí)用新型還設(shè)有行程開(kāi)關(guān)9。工作時(shí)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪12進(jìn)而帶動(dòng)蝸桿11轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿11在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)沿軸向移動(dòng)，此時(shí)撥叉15在導(dǎo)鍵14的作用下只隨蝸桿11移動(dòng)，從而使撥叉15帶動(dòng)傳感器盤(pán)7進(jìn)入或脫離工作位置，傳感器盤(pán)7進(jìn)入或脫離工作位置時(shí)，撥叉15觸碰行程開(kāi)關(guān)9使伺服電機(jī)13停止運(yùn)行。上述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也可采用其他結(jié)構(gòu)，如齒輪齒條機(jī)構(gòu)等。
上述信號(hào)調(diào)理電路16由濾波電路17、放大器18、整形電路19、隔離電路20構(gòu)成；濾波電路17的輸出端連接放大器18的輸入端，放大器18的輸出端連接整形電路19的輸入端，整形電路19的輸出端連接隔離電路20的輸入端；設(shè)有下位機(jī)21，隔離電路20的輸出端連接下位機(jī)21的數(shù)據(jù)采集卡輸入端。下位機(jī)21的串行接口連接調(diào)制解調(diào)器22，上位機(jī)24的串行接口連接調(diào)制解調(diào)器23，依靠調(diào)制解調(diào)器22和調(diào)制解調(diào)器23的握手，通過(guò)礦山內(nèi)部電話線實(shí)現(xiàn)下位機(jī)21和上位機(jī)24之間的通信。下位機(jī)21還將輸出啟動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)伺服電機(jī)13，使傳感器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，將傳感器盤(pán)7推到測(cè)量位置或拉離測(cè)量擋板3。
所述的信號(hào)調(diào)理電路16由集成電路所構(gòu)成；所述的下位機(jī)21和上位機(jī)24均為工控機(jī)。
本實(shí)用新型應(yīng)用傳感器的基本原理，基于將傾斜測(cè)量轉(zhuǎn)換為位移測(cè)量的基本思想，提出組合式傾斜傳感器的構(gòu)想，利用位移傳感器實(shí)現(xiàn)傾斜測(cè)量，傳感器將感受到的傾斜量轉(zhuǎn)換為位移量，并且輸出相應(yīng)的電信號(hào)，送至信號(hào)調(diào)離電路進(jìn)行濾波、放大、整形和隔離處理，再通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)際反映出井架和左、右天輪傾斜的大小和方向。任何一個(gè)傾斜測(cè)量值超過(guò)預(yù)先設(shè)定值，計(jì)算機(jī)自動(dòng)報(bào)警。
按上述結(jié)構(gòu)，傳感器1安裝在重力擺2上，相互之間呈垂直關(guān)系。重力擺2受到重力作用始終尋找垂直方向。將組合式傾斜傳感器安裝在井架4的頂部或接近頂部的地方，用于測(cè)量井架4的傾斜。當(dāng)井架4未發(fā)生傾斜時(shí)，測(cè)量擋板3與重力擺2平行都處于鉛直方向，并且與傳感器1之間沒(méi)有相對(duì)位移，即組合式傾斜傳感器1的輸出為零；當(dāng)井架4發(fā)生傾斜時(shí)，測(cè)量擋板3隨之傾斜一個(gè)角度θ，而重力擺2保持垂直方向，測(cè)量擋板3與傳感器1之間就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移ΔL。已知重力擺2的長(zhǎng)度L，根據(jù)下列公式計(jì)算出θθ=tan-1ΔLL]]>另外，如圖3所示，本實(shí)用新型可將位移傳感器8.1和位移傳感器8.2、位移傳感器8.3和位移傳感器8.4配對(duì)，嚴(yán)格對(duì)稱地安裝在傳感器盤(pán)7上，構(gòu)成垂直方向和水平方向兩組十字交叉的差動(dòng)型傳感器，同時(shí)測(cè)量天輪6的垂直偏移與水平偏移。傳感器盤(pán)7安裝在重力擺2上，豎直懸掛在測(cè)量擋板3前方，測(cè)量擋板3與天輪6同軸并與天輪6平行。當(dāng)天輪6未發(fā)生傾斜時(shí)，組合式傾斜傳感器的輸出為零；當(dāng)天輪6發(fā)生傾斜時(shí)，測(cè)量擋板3也隨之傾斜，組合式傾斜傳感器的輸出為Y垂直＝Y(jié)1-Y2Y水平＝Y(jié)3-Y4式中Y1-位移傳感器8.1的輸出(Hz)；Y2-位移傳感器8.2的輸出(Hz)；Y3-位移傳感器8.3的輸出(Hz)；Y4-位移傳感器8.4的輸出(Hz)。
組合式傾斜傳感器的輸出信號(hào)送至信號(hào)調(diào)理電路16，進(jìn)行濾波、放大整形和隔離處理；信號(hào)調(diào)理電路16輸出的信號(hào)送至下位機(jī)21進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；下位機(jī)21與上位機(jī)24依靠調(diào)制解調(diào)器22、23握手，通過(guò)礦山內(nèi)部電話線通信；上位機(jī)24將接收到的下位機(jī)21傳來(lái)的測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)換為實(shí)際的位移值，再顯示、存儲(chǔ)或打印；上位機(jī)24將測(cè)量結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的極限值進(jìn)行比較。如果測(cè)量結(jié)果超過(guò)極限值，上位機(jī)24自動(dòng)報(bào)警。整個(gè)測(cè)量過(guò)程在計(jì)算機(jī)的控制和協(xié)調(diào)下自動(dòng)進(jìn)行，無(wú)需人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了礦山井架的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型能夠及時(shí)地、可靠地監(jiān)測(cè)井架與天輪的傾斜，有效地防止井架安全事故的發(fā)生，保證礦山生產(chǎn)安全進(jìn)行，具有良好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求1.一種礦山井架安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，包括傳感器及信號(hào)調(diào)理電路，其特征是設(shè)有重力擺，重力擺安裝在井架的頂部或接近頂部的地方，傳感器安裝在重力擺上，且與重力擺垂直，傳感器的測(cè)量點(diǎn)設(shè)有測(cè)量擋板，測(cè)量擋板固定在井架上，傳感器的輸出端與信號(hào)調(diào)理電路的輸入端相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是傳感器為差動(dòng)型傳感器，差動(dòng)型傳感器由傳感器盤(pán)、垂直方向和水平方向設(shè)置在傳感器盤(pán)上的兩組位移傳感器組成，傳感器盤(pán)安裝在重力擺上，豎直懸掛在測(cè)量擋板前方，傳感器盤(pán)、位移傳感器、測(cè)量擋板一起構(gòu)成組合式傾斜傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是測(cè)量擋板固聯(lián)在井架的天輪軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述信號(hào)調(diào)理電路由濾波電路、放大器、整形電路、隔離電路構(gòu)成；濾波電路的輸出端連接放大器的輸入端，放大器的輸出端連接整形電路的輸入端，整形電路的輸出端連接隔離電路的輸入端；設(shè)有下位機(jī)，隔離電路的輸出端連接下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是設(shè)有伺服電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)傳感器盤(pán)進(jìn)入或脫離工作位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是設(shè)有上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器、礦山內(nèi)部電話線與下位機(jī)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦山井架安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的信號(hào)調(diào)理電路由集成電路所構(gòu)成；所述的上位機(jī)和下位機(jī)為工控機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種礦山井架安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，包括傳感器及信號(hào)調(diào)理電路，其關(guān)鍵是設(shè)有重力擺，重力擺安裝在井架的頂部或接近頂部的地方，傳感器安裝在重力擺上，且與重力擺垂直，傳感器的測(cè)量點(diǎn)設(shè)有測(cè)量擋板，測(cè)量擋板固定在井架上，傳感器的輸出端與信號(hào)調(diào)理電路的輸入端相接。本實(shí)用新型能夠及時(shí)地、可靠地監(jiān)測(cè)井架與天輪的傾斜，有效地防止井架安全事故的發(fā)生，保證礦山生產(chǎn)安全進(jìn)行，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E21B43/00GK2555495SQ0227854
公開(kāi)日2003年6月11日 申請(qǐng)日期2002年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月30日
發(fā)明者舒乃秋, 虞玨, 毛慧和, 李玲 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)