專利名稱：膏體充填管道壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦等使用的膏體充填系統(tǒng)，特別與膏體充填系統(tǒng)中的膏體充填管道 壓力監(jiān)測(cè)部分有關(guān)。
背景技術(shù)：
膏體充填管道即膏體輸送管道是煤礦采空區(qū)膏體充填系統(tǒng)成套設(shè)備的重要組成 部分。由于受到輸送管道的管線長(zhǎng)、膏體流速不均勻等因素影響，容易出現(xiàn)管道堵塞、凝結(jié) 等問(wèn)題，嚴(yán)重影響輸送管道的安全運(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)的一些檢測(cè)管道壓力的設(shè)備(系統(tǒng))對(duì) 輸送大粒徑膏體材料的管道壓力不能進(jìn)行正常監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種膏體充填管道壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其技術(shù)解決方案是一種膏體充填管道壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器，井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器采用工業(yè)級(jí)PC擴(kuò)展RDS或光纖接口，辦公局域 網(wǎng)用戶通過(guò)電話線、光纖或/和以太環(huán)網(wǎng)方式接入井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器；井下監(jiān)測(cè)主站，井下監(jiān)測(cè)主站負(fù)責(zé)巡測(cè)各井下監(jiān)測(cè)分站，并將巡測(cè)數(shù)據(jù)傳送到井 上監(jiān)測(cè)服務(wù)器；若干個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站，一個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站對(duì)應(yīng)膏體充填管道上的一個(gè)壓力監(jiān)測(cè) 點(diǎn)，膏體輸送管道沿線布置與監(jiān)測(cè)分站數(shù)量相同的壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)；各井下監(jiān)測(cè)分站設(shè)置有硅 壓阻壓力傳感器，硅壓阻壓力傳感器采用法蘭盤接入膏體充填管道，硅壓阻壓力傳感器上 的監(jiān)測(cè)壓力腔與流經(jīng)膏體充填管道中的被測(cè)膏體隔離，各井下監(jiān)測(cè)分站將采集到的數(shù)據(jù)通 過(guò)數(shù)據(jù)總線回傳到井下監(jiān)測(cè)主站。上述井下監(jiān)測(cè)主站與各井下監(jiān)測(cè)分站分別配置一臺(tái)防爆兼本安型電源，上述防爆 兼本安型電源的輸入端采用127V交流供電。上述井下監(jiān)測(cè)主站也可設(shè)置有若干個(gè)，每一個(gè)井下監(jiān)測(cè)主站對(duì)應(yīng)多個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站。上述硅壓阻壓力傳感器所輸出的毫伏級(jí)電壓信號(hào)由變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出 給所在井下監(jiān)測(cè)分站的數(shù)據(jù)采集電路。上述各井下監(jiān)測(cè)分站采用16位計(jì)算機(jī)控制，實(shí)時(shí)采集膏體充填管道內(nèi)的壓力值 以及流量值，并通過(guò)顯示器翻屏顯示出當(dāng)前膏體充填管道內(nèi)的壓力值和流量值，當(dāng)采集到 的數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的報(bào)警值時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。上述井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器在上述某個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站進(jìn)行聲光報(bào)警的同時(shí)也同步作出
聲光報(bào)警。上述井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器預(yù)留控制接口，通過(guò)控制接口連接輸送控制單元，其在進(jìn)行 聲光報(bào)警的同時(shí)，通過(guò)輸送控制單元控制膏體充填管道上游的充填泵停止運(yùn)行。
本發(fā)明可具有以下有益技術(shù)效果1、本發(fā)明采用多級(jí)總線分布式結(jié)構(gòu)，本質(zhì)安全型設(shè)計(jì)，系統(tǒng)最大監(jiān)測(cè)容量可達(dá) 1000測(cè)點(diǎn)，首次在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了膏體充填管道在線壓力監(jiān)測(cè)。2、本發(fā)明中，各井下監(jiān)測(cè)分站采用了硅壓阻壓力傳感器，監(jiān)測(cè)壓力腔與被測(cè)介質(zhì) 隔離，可監(jiān)測(cè)管道內(nèi)瞬間的脈動(dòng)沖擊，安全又可靠；還特別適用于對(duì)輸送大粒徑膏體材料的 管道壓力監(jiān)測(cè)。3、本發(fā)明中，井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器及通訊接口可安裝在輸送泵站控制機(jī)房?jī)?nèi)及調(diào)度室 內(nèi)，監(jiān)測(cè)服務(wù)器與設(shè)備控制單元連接后可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守運(yùn)行和遠(yuǎn)程操作，能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)到管道壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警功能及可能情況下關(guān)閉充填泵，以免引起管道
堵塞事故。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明圖為本發(fā)明一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)原理示意框圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，一種膏體充填管道壓力在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器1、井下監(jiān) 測(cè)主站2與若干個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站3。井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器1采用工業(yè)級(jí)PC擴(kuò)展RDS或光纖接 口，辦公局域網(wǎng)用戶通過(guò)電話線、光纖或/和以太環(huán)網(wǎng)方式接入井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器，由客戶端 模式或IE模式共享井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器的監(jiān)測(cè)信息。井下監(jiān)測(cè)主站2負(fù)責(zé)巡測(cè)各井下監(jiān)測(cè)分 站3，并巡測(cè)數(shù)據(jù)傳送到井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器。一個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站對(duì)應(yīng)膏體充填管道上的一個(gè) 壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，膏體輸送管道沿線布置與監(jiān)測(cè)分站數(shù)量相同的壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)；各井下監(jiān)測(cè)分站 設(shè)置有硅壓阻壓力傳感器，硅壓阻壓力傳感器采用法蘭盤接入膏體充填管道，硅壓阻壓力 傳感器上的監(jiān)測(cè)壓力腔與流經(jīng)膏體充填管道中的被測(cè)膏體隔離。上述井下監(jiān)測(cè)主站與各 井下監(jiān)測(cè)分站分別配置一臺(tái)防爆兼本安型電源，上述防爆兼本安型電源的輸入端采用127V 交流供電。上述硅壓阻壓力傳感器所輸出的毫伏級(jí)電壓信號(hào)由變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸 出給所在監(jiān)測(cè)分站的數(shù)據(jù)采集電路；上述各井下監(jiān)測(cè)分站采用16位計(jì)算機(jī)控制，實(shí)時(shí)采集 輸送管道內(nèi)的壓力值以及流量值，并通過(guò)顯示器翻屏顯示出當(dāng)前輸送管道的壓力值和流量 值，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的報(bào)警值時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。上述井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器在上述某個(gè) 井下監(jiān)測(cè)分站進(jìn)行聲光報(bào)警的同時(shí)也同步進(jìn)行聲光報(bào)警。上述井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器預(yù)留控制接 口，通過(guò)控制接口連接輸送控制單元，其在進(jìn)行聲光報(bào)警的同時(shí)，通過(guò)輸送控制單元控制膏 體充填管道上游的充填泵停止運(yùn)行。上述方式采用多級(jí)總線分布式結(jié)構(gòu)，本質(zhì)安全型設(shè)計(jì)，系統(tǒng)最大監(jiān)測(cè)容量可達(dá) 1000測(cè)點(diǎn)。井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器可通過(guò)OPC或FTP方式接入礦井局域網(wǎng)，井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器軟件采 用C/S+B/S結(jié)構(gòu)，辦公局域網(wǎng)用戶可通過(guò)客戶端模式或IE模式共享監(jiān)測(cè)信息。井下監(jiān)測(cè)主 站內(nèi)置RDS、NPORT接口，用戶可選擇電話線、光纖、環(huán)網(wǎng)方式與井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器連接。上述 井下監(jiān)測(cè)分站具有數(shù)據(jù)顯示、總線通訊、報(bào)警功能，分站與分站之間通過(guò)RS485總線連接。監(jiān)測(cè)過(guò)程及方法等如下上述井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器及通訊接口安裝在輸送泵站控制機(jī)房?jī)?nèi)，由值班員監(jiān)控操作
4運(yùn)行，監(jiān)測(cè)服務(wù)器與設(shè)備控制單元連接后可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守運(yùn)行。井下在車場(chǎng)部分設(shè)一臺(tái)井 下監(jiān)測(cè)主站，負(fù)責(zé)巡測(cè)各井下監(jiān)測(cè)分站的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器，可選擇電 話線、光纖、以太環(huán)網(wǎng)其中一種通訊方式。膏體充填管道沿線布置5個(gè)以上的壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)， 由各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的一個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，當(dāng)分站接收到主站的巡測(cè)指令時(shí)將數(shù)據(jù) 發(fā)送到主站。當(dāng)某個(gè)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)壓力異常時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)井下監(jiān)測(cè)分站及井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器會(huì) 即時(shí)作出自動(dòng)報(bào)警。井下的供電采用KDW^型隔爆兼本安型直流電源。井下監(jiān)測(cè)主站及各 井下監(jiān)測(cè)分站配置一臺(tái)本安型電源。硅壓阻壓力傳感器及其變換器輸出的模擬信號(hào)接入井下監(jiān)測(cè)分站的輸入通道，上 述井下監(jiān)測(cè)分站的單片計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集輸入通道的數(shù)據(jù)，并通過(guò)顯示器翻屏顯示出當(dāng)前輸 送管道的壓力值和流量值，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的報(bào)警值時(shí)可以進(jìn)行聲光報(bào)警。井下 監(jiān)測(cè)主站的計(jì)算機(jī)定時(shí)向其所轄的井下監(jiān)測(cè)分站發(fā)出指令，分站根據(jù)指令的不同將不同的 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給井下監(jiān)測(cè)主站。上述井下監(jiān)測(cè)分站將采集得到的數(shù)據(jù)通過(guò)RS485總線回傳 到井下監(jiān)測(cè)主站，井下監(jiān)測(cè)主站能夠?qū)?shù)據(jù)通過(guò)光纖、礦用電纜或者井下環(huán)網(wǎng)連接到井上 數(shù)據(jù)通訊接口，接口將收到的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232 口傳輸?shù)骄媳O(jiān)測(cè)服務(wù)器。井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器 的監(jiān)測(cè)分析軟件，采用組態(tài)模擬顯示膏體充填管道各部位的壓力、流量；當(dāng)數(shù)據(jù)超限時(shí)自動(dòng) 報(bào)警并記錄報(bào)警事件信息，并通過(guò)輸送控制單元自動(dòng)停止輸送設(shè)備。上述硅壓阻壓力傳感 器具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍，頻響范圍達(dá)到5KHz，可監(jiān)測(cè)膏體充填管道內(nèi)瞬間的脈動(dòng)沖擊； 壓力傳感器輸出的毫伏級(jí)電壓信號(hào)由變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出給監(jiān)測(cè)分站的數(shù)據(jù)采集 電路，壓力傳感器選型上要考慮過(guò)載特性，管道輸送過(guò)程因水錘慣性效應(yīng)產(chǎn)生的脈動(dòng)沖擊 可能達(dá)到正常壓力的數(shù)倍以上，傳感單元隔離組件設(shè)計(jì)時(shí)采用儲(chǔ)能緩沖設(shè)計(jì)。上述方式中，有關(guān)部分可采取下述更為具體的指標(biāo)參數(shù)系統(tǒng)綜合技術(shù)指標(biāo)1)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)< 1 點(diǎn)3)系統(tǒng)通訊距離< 20km4)巡測(cè)周期< 5S5)傳輸接口 RDS-100 1200bps 串行異步OPTS-SC/ST 9600bps (光纖)DE311 RJ45 9600bps (環(huán)網(wǎng))6)通訊速率 600-19200BPS硅壓阻壓力傳感器(變送器)1)量程 0-20MPa2)測(cè)量精度FS3)輸出信號(hào) 0-5V、4_20mA4)響應(yīng)時(shí)間20mS5)顯示方式LCD6)電源 DC 18V7)防爆形式本質(zhì)安全型井下監(jiān)測(cè)主站1)站點(diǎn)容量1——16
2)顯示方式IXD中文顯示16*4LED背光3)通訊方式RDS1200bpsMWF201-SC/ST 9600bps DE311 RJ45 9600bos4)巡測(cè)周期< 3S5)通訊距離5km (下位分站)；20km (井上)6)電源 DCl8V (本安電源 U5OmA7)防爆形式本質(zhì)安全型Exibl井下監(jiān)測(cè)分站1)輸入信號(hào) 0-5V ；4-20mA2)轉(zhuǎn)換顯示精度0.2%3)采樣周期 IOOmS4)顯示方式LCD中文顯示16*4 LED背光5)通訊方式 RS-485 1200bps6)通訊距離5km (至主站)7)電源 DCl8V (本安電源 U5OmA8)防爆形式本質(zhì)安全型Exibl監(jiān)測(cè)分析控制軟件的編制井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器的監(jiān)測(cè)分析軟件，采用組態(tài)實(shí)時(shí)模擬顯示出管道各部位的壓力、 流量的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)數(shù)據(jù)超限時(shí)自動(dòng)報(bào)警并記錄報(bào)警事件信息。監(jiān)測(cè)分析軟件可以將數(shù)據(jù) 進(jìn)行存儲(chǔ)，形成歷史數(shù)據(jù)，供用戶查詢。還可以顯示輸送管道某段時(shí)間的壓力值和流量值的 曲線圖，具有報(bào)表輸出、打印等功能。除上述方式外，井下監(jiān)測(cè)主站也可設(shè)置有若干個(gè)，每一個(gè)井下監(jiān)測(cè)主站對(duì)應(yīng)多個(gè) 井下監(jiān)測(cè)分站。
權(quán)利要求
1.一種膏體充填管道壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特征在于其包括井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器，井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器采用工業(yè)級(jí)PC擴(kuò)展RDS或光纖接口，辦公局域網(wǎng)用 戶通過(guò)電話線、光纖或/和以太環(huán)網(wǎng)方式接入井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器；井下監(jiān)測(cè)主站，井下監(jiān)測(cè)主站負(fù)責(zé)巡測(cè)各井下監(jiān)測(cè)分站，并將巡測(cè)數(shù)據(jù)傳送到井上監(jiān) 測(cè)服務(wù)器；若干個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站，一個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站對(duì)應(yīng)膏體充填管道上的一個(gè)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，膏 體輸送管道沿線布置與監(jiān)測(cè)分站數(shù)量相同的壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)；各井下監(jiān)測(cè)分站設(shè)置有硅壓阻壓 力傳感器，硅壓阻壓力傳感器采用法蘭盤接入膏體充填管道，硅壓阻壓力傳感器上的監(jiān)測(cè) 壓力腔與流經(jīng)膏體充填管道中的被測(cè)膏體隔離，各井下監(jiān)測(cè)分站將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù) 總線回傳到井下監(jiān)測(cè)主站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膏體充填管道壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述井下監(jiān) 測(cè)主站與各井下監(jiān)測(cè)分站分別配置一臺(tái)防爆兼本安型電源，上述防爆兼本安型電源的輸入 端采用127V交流供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膏體充填管道壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述井下監(jiān) 測(cè)主站設(shè)置有若干個(gè)，每一個(gè)井下監(jiān)測(cè)主站對(duì)應(yīng)多個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膏體充填管道壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述硅壓阻 壓力傳感器所輸出的毫伏級(jí)電壓信號(hào)由變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出給所在井下監(jiān)測(cè)分站 的數(shù)據(jù)采集電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膏體充填管道壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述各井下 監(jiān)測(cè)分站采用16位計(jì)算機(jī)控制，實(shí)時(shí)采集膏體充填管道內(nèi)的壓力值以及流量值，并通過(guò)顯 示器翻屏顯示出當(dāng)前膏體充填管道內(nèi)的壓力值和流量值，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的報(bào)警 值時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膏體充填管道壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述井上監(jiān) 測(cè)服務(wù)器在上述某個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站進(jìn)行聲光報(bào)警的同時(shí)也同步作出聲光報(bào)警。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膏體充填管道壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述井上監(jiān) 測(cè)服務(wù)器預(yù)留控制接口，通過(guò)控制接口連接輸送控制單元，其在進(jìn)行聲光報(bào)警的同時(shí)，通過(guò) 輸送控制單元控制膏體充填管道上游的充填泵停止運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種膏體充填管道壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括井上監(jiān)測(cè)服務(wù)器、井下監(jiān)測(cè)主站以及若干個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站；辦公局域網(wǎng)用戶通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路接入監(jiān)測(cè)服務(wù)器，監(jiān)測(cè)主站負(fù)責(zé)巡測(cè)各監(jiān)測(cè)分站，并將巡測(cè)數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測(cè)服務(wù)器，一個(gè)監(jiān)測(cè)分站對(duì)應(yīng)管道上的一個(gè)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，管道沿線布置與監(jiān)測(cè)分站數(shù)量相同的壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)分站設(shè)置有硅壓阻壓力傳感器，傳感器上的監(jiān)測(cè)壓力腔與流經(jīng)管道中的被測(cè)膏體隔離，各監(jiān)測(cè)分站將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線回傳到監(jiān)測(cè)主站。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在線壓力監(jiān)測(cè)，具有安全可靠，適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21F15/00GK102116174SQ20101060646
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者張新國(guó), 曹忠, 李法柱, 李秀山, 李純愛(ài), 溫國(guó)惠, 王恒 申請(qǐng)人:淄博礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司