一種智能單體液壓支柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能單體液壓支柱，屬于支護設備【技術領域】。支柱主體(1)上設置人機交互單元(2)和主控模塊(3)；所述主控模塊(3)控制人機交互單元(2)；所述主控模塊(3)通過模數(shù)轉換模塊監(jiān)測壓力傳感器信號；所述主控模塊(3)控制顯示電路、報警電路和喚醒電路。本智能單體液壓支柱能夠有效監(jiān)測單體液壓支柱的壓力情況，能夠提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，增強了安全性能；同時實現(xiàn)了單體液壓支柱的人機交互功能，使單體液壓支柱的使用更加的智能化，人性化。
【專利說明】一種智能單體液壓支柱

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓支柱，具體是一種智能單體液壓支柱，屬于支護設備【技術領域】。

【背景技術】
[0002]隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，支護技術和設備也得到了較大的發(fā)展，目前回采工作面使用的支護類設備有木支柱、單體金屬摩擦支柱、單體液壓支柱及液壓支架。由我國具體的煤層情況所限，大部分回采工作面的頂板支護均使用單體支護設備。木支柱和單體金屬摩擦支柱的初撐力小且不均勻，而且保證不了恒增阻降距，影響工作面安全生產(chǎn)，因此，其使用量逐年減少，逐漸被淘汰，而單體液壓支柱初撐力大而且均勻，且能保證支柱的恒增阻降距，因此其被廣泛使用。
[0003]目前傳統(tǒng)的單體液壓支柱類產(chǎn)品存在的問題是不能夠?qū)崟r監(jiān)測壓力的變化情況，也不能實時反映過載情況；同時傳統(tǒng)的單體液壓支柱類產(chǎn)品的工作模式單一，操作方式枯燥，無法實現(xiàn)人機交互功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種智能單體液壓支柱，能夠有效監(jiān)測單體液壓支柱的壓力情況，能夠提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，增強安全性；同時實現(xiàn)單體液壓支柱的人機交互功能，使單體液壓支柱的使用更加智能化，人性化。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本智能單體液壓支柱在支柱主體上設置人機交互單元和主控模塊；
[0006]所述主控模塊控制人機交互單元；
[0007]所述主控模塊通過模數(shù)轉換模塊監(jiān)測壓力傳感器信號；
[0008]所述主控模塊控制顯示電路、報警電路和喚醒電路。
[0009]進一步，所述主控模塊為STC51單片機。
[0010]進一步，所述人機交互單元由語音對話模塊、識別記憶模塊和語音提示模塊構成。
[0011]進一步，所述模數(shù)轉換模塊為ADC0809模數(shù)轉換芯片。
[0012]進一步，所述顯示電路由三極管和數(shù)碼管構成。
[0013]進一步，所述報警電路由三極管連接蜂鳴器構成。
[0014]進一步，所述喚醒電路由三極管和光敏電阻構成。
[0015]與傳統(tǒng)單體液壓支柱相比，本智能單體液壓支柱具有如下有益效果:
[0016]1、實時監(jiān)測壓力:智能型單體液壓支柱通過主控模塊與壓力傳感器結合，能夠?qū)崟r監(jiān)測液壓支柱的壓力值；
[0017]2、壓力超限報警(超上下限報警):當單體液壓支柱的壓力大于設定數(shù)值，或小于設定數(shù)值時，通過主控模塊控制報警電路實現(xiàn)報警功能，并通過數(shù)碼管實時顯示當前的壓力值，處于常壓力范圍時，數(shù)碼管不顯示，降低能量消耗；
[0018]3、記憶壓力最大值最小值:在監(jiān)測壓力的整個過程中，通過主控模塊能夠記憶壓力的最大值與最小值，能夠通過數(shù)碼管顯示整個過程記憶的壓力最大值與最小值；
[0019]4、休眠功能與喚醒功能:處于正常壓力狀態(tài)時，數(shù)碼管不顯示，降低能量消耗，當有強光照射時，進行喚醒顯示，實時反映當前的壓力值，強光喚醒的同時具有壓力超限報警、記憶壓力最大值與最小值的功能，顯示一段時間后，數(shù)碼管會自動關閉，降低能量消耗；
[0020]5、人機交互功能:通過主控模塊實現(xiàn)人機對話、識別記憶和語音提示功能。
[0021]綜上所述，本智能單體液壓支柱能夠有效監(jiān)測單體液壓支柱的壓力情況，能夠提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，增強了安全性能；同時實現(xiàn)了單體液壓支柱的人機交互功能，使單體液壓支柱的使用更加的智能化，人性化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的主體結構示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明的工作原理框圖；
[0024]圖3是主控模塊電路原理圖；
[0025]圖4是模數(shù)轉換電路原理圖；
[0026]圖5是報警電路原理圖；
[0027]圖6是顯示電路原理圖；
[0028]圖7是喚醒電路原理圖。

【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0030]如圖1所示，本智能單體液壓支柱在支柱主體I上設置人機交互單元2和主控模塊3 ;如圖2所示，所述主控模塊3控制人機交互單元2 ;所述主控模塊3控制顯示電路、報警電路和喚醒電路。通過主控模塊3控制人機交互單元2以及外圍電路的運行。
[0031]如圖3所示，所述主控模塊3為STC51單片機。如圖4所示，所述模數(shù)轉換模塊為ADC0809模數(shù)轉換芯片。所述主控模塊3通過模數(shù)轉換模塊監(jiān)測壓力傳感器信號。模數(shù)轉換模塊ADC0809監(jiān)測壓力傳感器的信號，并將壓力傳感器的信號轉換為二進制數(shù)據(jù)信息，主控模塊3的STC51單片機采集來自模數(shù)轉換模塊ADC0809的二進制數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)壓力的實時監(jiān)測。
[0032]本智能單體液壓支柱的壓力監(jiān)測的功能主要使用STC51單片機與模數(shù)轉換芯片ADC0809結合壓力傳感器來實現(xiàn)，由模數(shù)轉換芯片ADC0809檢測壓力傳感器的信號，將信號轉換為數(shù)據(jù)信息，STC51單片機讀取數(shù)據(jù)并處理，配合顯示電路、報警電路和喚醒電路等相應的外部電路，能夠?qū)崿F(xiàn)壓力超限報警、記憶最大最小壓力值、休眠、強光喚醒的功能。STC51單片機能夠按照設置采集來自模數(shù)轉換模塊ADC0809的數(shù)據(jù)后，會將采集到的數(shù)據(jù)信息，通過計算轉換為壓力值，同時STC51單片機會進行壓力最大值與最小值的判斷，找出壓力最大值與最小值并存儲記憶。
[0033]本智能單體液壓支柱的壓力監(jiān)測的工作過程是:STC51單片機控制ADC0809采集傳感器輸出的信號，STC51單片機將得到的數(shù)據(jù)轉換為壓力值，與上一循環(huán)時記憶的壓力最大值與最小值進行比較，比較后記憶壓力的最大值與最小值；接著STC51單片機進行判斷，判斷壓力是否處于正常范圍，處于正常范圍時STC51單片機不動作，超出范圍時STC51單片機驅(qū)動報警電路，進行報警，并打開顯示電路中的數(shù)碼管，進行動態(tài)刷新顯示，同時通過壓力傳感器進行壓力的實時監(jiān)測；并通過喚醒電路循環(huán)監(jiān)測是否有強光監(jiān)測電路送來的強光信號，如果有強光，則從節(jié)能模式中退出，實時顯示當前壓力，強光喚醒的同時并具有壓力上下限報警功能，記憶壓力最大值與最小值功能，當處于正常壓力范圍一段時間后，會關閉顯示，以達到節(jié)能的目的。
[0034]進一步，所述人機交互單元2由語音對話模塊、識別記憶模塊和語音提示模塊構成。
[0035]通過語音對話模塊實現(xiàn)了人機對話的功能，通過人機對話實現(xiàn)了對液壓支柱的控制，人對單體液壓支柱的工作給以引導或限定，監(jiān)督任務的執(zhí)行。這種方式有利于將人的意圖、判斷和經(jīng)驗，納入單體液壓支柱的工作過程，增強了單體液壓支柱應用的靈活性。
[0036]識別記憶模塊是通過STC51單片機對外來的語音信號進行采樣量化，經(jīng)過處理之后變成一種特定的信號，只有在外在信號符合這種信號時，單體液壓支柱才會進行一系列的工作與處理。通過增加這種語音識別功能，可以減少由于誤操作而引起的工作事故；此夕卜，單體液壓支柱的工作時間很長，工作人員不可能隨時隨刻在觀察單體液壓支柱的工作參數(shù)，這就要求單體液壓支柱需要記憶工作參數(shù)，通過STC51單片機結合識別記憶模塊，工作人員可以隨時隨刻觀察在沒有人看守的時間里單體液壓支柱的工作參數(shù)，而且能在出現(xiàn)事故后看到發(fā)生事故時單體液壓支柱的事故參數(shù)。
[0037]語音提示模塊通過STC51單片機控制，具有看人性化的設計，比如工程師在工作休息的時候，可以播放歌曲；當有人靠近單體液壓支柱，它可以向?qū)Ψ酱蛘泻魡柡?；在超過危險距離時告知對方“這屬于危險距離，請遠離?！?當有人在搬運它時，它會提醒對方“請小心”、“請慢點”、“謝謝”;在出現(xiàn)內(nèi)部事故時，它會自動提醒“我生病了，請檢查我的身體。”等。
[0038]如圖5所示，所述顯示電路由三極管和數(shù)碼管構成。三極管工作在開關狀態(tài)，采用動態(tài)刷新的顯示方式，由STC51單片機控制進行動態(tài)刷新。休眠狀態(tài)功能由STC51單片機來控制實現(xiàn)，處于液壓支柱處于正常壓力狀態(tài)時，STC51單片機會關閉顯示電路以達到節(jié)能的目的，延長設備的使用時間。
[0039]如圖6所示，所述報警電路由三極管連接蜂鳴器構成。當壓力傳感器監(jiān)測到的壓力超過設定的最大壓力值與最小壓力值時，STC51單片機會驅(qū)動報警電路，實現(xiàn)報警的功能。報警電路中的三極管工作在開關狀態(tài)，狀態(tài)的轉換由STC51單片機控制，打開三極管即可實現(xiàn)報警。
[0040]如圖7所示，所述喚醒電路由三極管和光敏電阻構成。三極管工作在開關狀態(tài)，負責向STC51單片機發(fā)出喚醒信號。正常狀態(tài)(即暗光環(huán)境)時，光敏電阻的阻值極大，與光敏電阻串聯(lián)分壓的電阻兩端的電壓不足以導通三極管，三極管向STC51單片機輸出高電平信號，此時數(shù)碼管處于關閉狀態(tài)；當強光照射時，光面電阻的阻值減小，與其串聯(lián)的電阻兩端的電壓增大，增大到足以導通三極管時，三極管導通，向STC51單片機輸出低電平信號，開啟數(shù)碼管進行喚醒顯示。顯示一段時間后STC51單片機將會關閉數(shù)碼管，進入節(jié)能模式。
[0041]本智能單體液壓支柱能夠有效監(jiān)測單體液壓支柱的壓力情況，能夠提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，增強了安全性能；同時實現(xiàn)了單體液壓支柱的人機交互功能，使單體液壓支柱的使用更加的智能化，人性化。
【權利要求】
1.一種智能單體液壓支柱，其特征在于，在支柱主體(I)上設置人機交互單元(2)和主控模塊⑶； 所述主控模塊(3)控制人機交互單元(2); 所述主控模塊(3)通過模數(shù)轉換模塊監(jiān)測壓力傳感器信號； 所述主控模塊(3)控制顯示電路、報警電路和喚醒電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種智能單體液壓支柱，其特征在于，所述主控模塊(3)為STC51單片機。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種智能單體液壓支柱，其特征在于，所述人機交互單元(2)由語音對話模塊、識別記憶模塊和語音提示模塊構成。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種智能單體液壓支柱，其特征在于，所述模數(shù)轉換模塊為ADC0809模數(shù)轉換芯片。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種智能單體液壓支柱，其特征在于，所述顯示電路由三極管和數(shù)碼管構成。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種智能單體液壓支柱，其特征在于，所述報警電路由三極管連接蜂鳴器構成。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種智能單體液壓支柱，其特征在于，所述喚醒電路由三極管和光敏電阻構成。
【文檔編號】E21D15/44GK104074532SQ201410321770
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權日:2014年7月7日
【發(fā)明者】賈傳圣, 華紅飛, 曹彥吉, 鄒敏, 陳亞東 申請人:徐州中安機械制造有限公司