專利名稱：礦井全自動采集儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
礦井全自動采集儀
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，特別涉及一種礦井全自動采集儀。背景技術(shù)：
煤礦井下由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，水文情況不明，會對開采方案的設(shè)定，開采效率的提升和開采人員生命安全保證帶想來極大困難，而煤礦巷道內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，施工也不方便，所以必須采取相應(yīng)技術(shù)措施來獲取技術(shù)資料，為煤礦生產(chǎn)提供安全保證。目前井下物探儀器主要有礦井直流電法儀、井下瞬變電磁儀、坑道無線電波透視儀、槽波地震勘探儀等。礦井直流電法儀，主要應(yīng)用于解決巷道垂向上頂、底板內(nèi)及迎頭前方的局部地質(zhì)體或特征層位的探測問題。但是對工作面回采時的突水構(gòu)造卻無法勘探；井下瞬變電磁儀，它接收的是二次場，對低電阻更敏感，探測方向性強，探測深度大，對尋找金屬礦更有利。但是在井下工作有以下不足1、防爆性能不成熟；2、存在淺部盲區(qū)；3、井下抗干擾能力差?？拥罒o線電波透視儀，主要用于探測兩條巷道之間同一煤層內(nèi)的地質(zhì)異常體(地質(zhì)構(gòu)造)。其不足是1、探測范圍有限；2、井下抗干擾能力差。槽波地震勘探儀，是在煤層內(nèi)激發(fā)，而又在同一煤層中傳播和接收的一種地震波， 進行透射和反射測量，以達到探測煤層的不連續(xù)性(斷層、沖刷帶、陷落住等能造成煤層中斷的地質(zhì)異常體)的目的。其不足是1、不能解決水害問題；2、井下防爆中安全系數(shù)不高； 3、理論基礎(chǔ)不成熟有待進一步研究。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種礦井全自動采集儀，以解決上述技術(shù)問題。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種礦井全自動采集儀，包括數(shù)據(jù)采集板和殼體，所述數(shù)據(jù)采集板安裝于所述殼體內(nèi)；所述數(shù)據(jù)采集板包括電源模塊、第一電壓轉(zhuǎn)換模塊、微控制單元、電壓采集模塊、電流采集模塊和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊；所述微控制單元通過輸出電路與第二電壓轉(zhuǎn)換模塊連接； 所述微控制單元通過輸入電路分別與第一電壓轉(zhuǎn)換模塊、電壓采集模塊、電流采集模塊連接；所述電源模塊連接所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊，電源模塊與電源接口連接。本實用新型更進一步的改進在于所述電壓采集模塊由電極選擇模塊、偏置模塊、 電壓放大模塊、陷波模塊、帶通選頻模塊、相敏檢波模塊、低通濾波模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊依次連接組成。本實用新型更進一步的改進在于所述礦井全自動采集儀還包括32個采集電極， 所述32個采集電極連接所述電壓采集模塊的電極選擇模塊。本實用新型更進一步的改進在于所述礦井全自動采集儀還包括限流電位器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、第一供電電極、第二供電電極、第三供電電極和+⑴遠電極；所述電流采集模塊、限流電位器、轉(zhuǎn)換開關(guān)依次連接；所述第一供電電極、第二供電電極、第三供電電極和+①遠電極連接所述轉(zhuǎn)換開關(guān)。本實用新型更進一步的改進在于所述礦井全自動采集儀還包括設(shè)置于殼體內(nèi)的控制主板，所述控制主板包括CPU、顯示輸出模塊、USB輸出模塊、鍵盤鼠標控制模塊、內(nèi)存插槽、電源接口和I/O接口 ；所述電源模塊和電源接口相連接；所述數(shù)據(jù)采集板包括一信號輸出接口，所述信號輸出接口與控制主板的I/O接口連接。本實用新型更進一步的改進在于所述殼體上設(shè)有第一航空插頭和第二航空插頭，所述32個采集電極通過第一航空插頭連接電壓采集模塊的電極選擇模塊；所述第一供電電極、第二供電電極、第三供電電極和+⑴遠電極通過第二航空插頭連接所述轉(zhuǎn)換開關(guān)。本實用新型更進一步的改進在于所述32個采集電極、第三供電電極、第二供電電極和第一供電電極依次沿直線排布，相鄰兩個電極間的間距為4米。本實用新型更進一步的改進在于所述+⑴遠電極設(shè)置于距所述殼體500米處。本實用新型更進一步的改進在于所述殼體上設(shè)有充電接口和USB接口 ；所述充電接口連接所述電源模塊；所述USB接口連接所述USB輸出模塊。本實用新型更進一步的改進在于所述殼體上設(shè)有液晶顯示屏和按鍵，所述液晶顯示屏連接所述顯示輸出模塊；所述按鍵連接所述鍵盤鼠標控制模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點本實用新型一種礦井全自動采集儀以巖、礦石與含水地質(zhì)體之間的電性差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，通過布置在巷道內(nèi)的供電電極在巷道周圍巖層中建立起全空間的穩(wěn)定人工電場，該穩(wěn)定電場特征取決于巷道周圍巖石的電性特征及其賦存狀態(tài)，再通過測量電極觀察和研究地殼周圍人工電場的變化和分布規(guī)律，使用全空間電場理論處理和解釋，進而得到巷道周圍巖石中引起電場變化的水文、地質(zhì)構(gòu)造等狀況；從而為礦化帶的開采方案和設(shè)計提供技術(shù)資料，減少鉆探工作量，提高巷道掘進效率，避免發(fā)生突水事故，確保巷道掘進安全。而且，本實用新型進行一次布線施工后，可實現(xiàn)自動采集功能。本實用新型礦井全方位探測儀具有安全性能好、技術(shù)性能優(yōu)越、探水性高、 施工簡單、操作使用方便、體積小、重量輕等顯著特點，特別適用于井下水害探測預(yù)報，是煤礦安全生產(chǎn)的有力保障。

圖1是本實用新型自動采集儀的外觀圖；圖2是本實用新型自動采集儀數(shù)據(jù)采集板的電路框圖；圖3是本實用新型自動采集儀控制主板的電路框圖；圖4是本實用新型自動采集儀的微控制單元的電路圖；圖5是電壓采集電路的電路框圖；圖6是本實用新型自動采集儀的測試連線圖；圖7是巷道掘進頭超前探測法的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。[0029]請參閱圖1、圖2和圖3所示，本實用新型礦井全自動采集儀33包括數(shù)據(jù)采集板、 控制主板和殼體14，數(shù)據(jù)采集板和控制主板安裝于殼體14內(nèi)。數(shù)據(jù)采集板包括電源模塊1、第一電壓轉(zhuǎn)換模塊2、微控制單元3、電壓采集模塊4、 電流采集模塊5、第二電壓轉(zhuǎn)換模塊6和信號輸出接口 34 ；微控制單元3通過輸出電路與第二電壓轉(zhuǎn)換模塊6連接；微控制單元3通過輸入電路分別與第一電壓轉(zhuǎn)換模塊2、電壓采集模塊4、電流采集模塊5連接。電源模塊1為10. 8V 6. 5Ah鎳氫電池組；第一電壓轉(zhuǎn)換模塊 2為12V至5V DC-DC轉(zhuǎn)換模塊；第二電壓轉(zhuǎn)換模塊6為12V至85V DC-DC轉(zhuǎn)換模塊?？刂浦靼灏–PU 7、顯示輸出模塊8、USB輸出模塊9、鍵盤鼠標控制模塊10、內(nèi)存插槽11、電源接口 12和I/O接口 13。電源模塊1和電源接口 12相連接。數(shù)據(jù)采集板的信號輸出接口 ；34與控制主板的I/O接口 13連接。請參閱圖1及圖2所示，電壓采集通過電壓采集模塊4、安裝在第二面板M上的第一航空插頭20、第一連接線與采集電極Bi、B2、B3、B4......B32連接進行。請參閱圖5所示，電壓采集模塊4由電極選擇模塊25、偏置模塊26、電壓放大模塊27、陷波模塊觀、帶通選頻模塊四、相敏檢波模塊30、低通濾波模塊31、AD轉(zhuǎn)換模塊32
依次連接組成。第一連接線為32芯，將采集電極B1、B2、B3、B4......B32通過第一航空插
頭20均連接至電極選擇模塊25，電極選擇模塊25用于控制依次連接兩個相鄰電極導(dǎo)通，如先控制采集電極Bi、B2導(dǎo)通，采集采集電極Bi、B2間的電位差；再控制采集電極B2、B3導(dǎo)通，采集采集電極B2、B3間的電位差；再控制采集電極B3、B4導(dǎo)通，采集采集電極B3、B4間的電位差；依次類推，直到測到B31、B32間的電位差。其中，每個部分的功能如下電極選擇模塊25 通過微控制單元控制，對32個采集電極相鄰兩個進行依次選擇接通；偏置模塊沈保證電路輸入值的一致性；電壓放大模塊27 對于小信號，進行放大；陷波模塊觀濾除工頻(50HZ)信號的干擾；帶通選頻模塊四頻率選擇，帶通濾波，濾除干擾；相敏檢波模塊30 鎖定發(fā)射相位并將采集到的交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號； 低通濾波模塊31 低通濾波；AD轉(zhuǎn)換模塊32 將采集的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸出至微控制單元3。電流采集模塊5連接第二電壓轉(zhuǎn)換模塊6的輸出端，實時監(jiān)測探測儀的輸出電流大??；第二電壓轉(zhuǎn)換模塊6、限流電位器16、轉(zhuǎn)換開關(guān)17、安裝在第二面板M上的第二航空插頭19、第二連接線與供電電極(Al、A2、A3)和+⑴遠電極C連接；第二連接線為4芯，將供電電極A1、A2、A3和+⑴遠電極C通過第二航空插頭19均連接至轉(zhuǎn)換開關(guān)17，轉(zhuǎn)換開關(guān) 17設(shè)有Al、A2、A3檔位；旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)17至Al、A2、A3檔位，可以使+⑴遠電極C與供電電極A1、A2、A3電連接；供電電極A1、A2、A3分別與+ c 遠電極C連接，分別構(gòu)成回路；分別連接々1(、42(、43(，可以往地下供入交流電建立人工電場。連接顯示輸出模塊8的液晶顯示屏21、連接鍵盤鼠標控制模塊10的按鍵22、限流電位器16、轉(zhuǎn)換開關(guān)17安裝于第一面板15上。微控制單元3的電路圖如圖4所示，由MCU芯片，電壓采集電路，電流采集電路，MCU調(diào)試電路組成。微控制單元3中帶有的固件程序，可以實現(xiàn)對供電電極A1、A2、A3所發(fā)射的功率信號經(jīng)過巖層等地質(zhì)構(gòu)造衰減后的功率信號進行采集和計算。第二面板M上固定有充電接口 18，所述充電接口 18連接電源模塊1用于對電源模塊1進行充電。請參閱圖6及圖7所示，對礦井全自動采集儀進行接線，供電電極Al、A2、A3、采
集電極Bi、B2、B3、B4......B31、B32從右至左依次排列，相鄰電極間的間距為4m,即相鄰
供電電極Al、A2、A3間的間距為細，供電電極A3與采集電極Bl間的間距為^!，采集電極
Bi、B2、B3、B4......B31、B32中相鄰的兩個采集電極的間距為4m ；+①電極C距離探測儀
500m,接線完成后按面板上的開始鍵，探測儀即進入開機界面，按工作開并旋轉(zhuǎn)限流器使液晶屏上顯示電流范圍在40 65mA，即可進行測試工作首先將限流器的轉(zhuǎn)換開關(guān)17打至 Al檔，連接供電電極Al和+ c 電極C，按顯示屏上的開始測試鍵，探測儀即進行數(shù)據(jù)采集， 電極選擇模塊23控制依次連接兩個相鄰電極導(dǎo)通，先控制采集電極Bi、B2導(dǎo)通，采集采集電極B1、B2間的電位差；再控制采集電極B2、B3導(dǎo)通，采集采集電極B2、B3間的電位差；再控制采集電極B3、B4導(dǎo)通，采集采集電極B3、B4間的電位差；依次類推，直到測到B31、B32 件的電位差；并自動進行數(shù)據(jù)存儲。然后將限流器的轉(zhuǎn)換開關(guān)17分別轉(zhuǎn)至A2、A3檔位，按照上述方法將A2、A3電極在B1-B32點的數(shù)據(jù)進行采集存儲。存儲于儀器內(nèi)存中的數(shù)據(jù)可通過USB接口 23導(dǎo)出，通過安裝在電腦中的分析軟件就能夠?qū)Σ杉男畔⑦M行分析。
權(quán)利要求1.一種礦井全自動采集儀，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集板和殼體(14)，所述數(shù)據(jù)采集板安裝于所述殼體(14)內(nèi)；所述數(shù)據(jù)采集板包括電源模塊(1)、第一電壓轉(zhuǎn)換模塊O)、微控制單元(3)、電壓采集模塊G)、電流采集模塊(5)和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊(6)；所述微控制單元C3)通過輸出電路與第二電壓轉(zhuǎn)換模塊(6)連接；所述微控制單元C3)通過輸入電路分別與第一電壓轉(zhuǎn)換模塊O)、電壓采集模塊G)、電流采集模塊(5)連接；所述電源模塊 ⑴連接所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊⑵和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊(6)，電源模塊⑴與電源接口 (12)連接。
2.如權(quán)利要求1所述一種礦井全自動采集儀，其特征在于，所述電壓采集模塊(4)由電極選擇模塊(25)、偏置模塊(沈)、電壓放大模塊(27)、陷波模塊(觀)、帶通選頻模塊(四)、 相敏檢波模塊(30)、低通濾波模塊(31)、AD轉(zhuǎn)換模塊(3 依次連接組成。
3.如權(quán)利要求2所述一種礦井全自動采集儀，其特征在于，所述礦井全自動采集儀還包括32個采集電極(B1-B32)，所述32個采集電極(B1-B32)連接所述電壓采集模塊(4)的電極選擇模塊05)。
4.如權(quán)利要求3所述一種礦井全自動采集儀，其特征在于，所述礦井全自動采集儀還包括限流電位器(16)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(17)、第一供電電極(Al)、第二供電電極(A2)、第三供電電極(A3)和+ c 遠電極(C)；所述電流采集模塊(5)、限流電位器(16)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(17)依次連接；所述第一供電電極(Al)、第二供電電極(A2)、第三供電電極(A3)和+ c 遠電極(C) 連接所述轉(zhuǎn)換開關(guān)(17)。
5.如權(quán)利要求1所述一種礦井全自動采集儀，其特征在于，所述礦井全自動采集儀還包括設(shè)置于殼體(14)內(nèi)的控制主板，所述控制主板包括CPU(7)、顯示輸出模塊(8)、USB輸出模塊(9)、鍵盤鼠標控制模塊(10)、內(nèi)存插槽(11)、電源接口 (12)和I/O接口 (13)；所述電源模塊(1)和電源接口(1 相連接；所述數(shù)據(jù)采集板包括一信號輸出接口(34)，所述信號輸出接口(34)與控制主板的I/O接口(13)連接。
6.如權(quán)利要求4所述一種礦井全自動采集儀，其特征在于，所述殼體(14)上設(shè)有第一航空插頭00)和第二航空插頭(19)，所述32個采集電極(B1-B32)通過第一航空插頭 (20)連接電壓采集模塊的電極選擇模塊0 ；所述第一供電電極(Al)、第二供電電極m、第三供電電極(??； )和+⑴遠電極(C)通過第二航空插頭(19)連接所述轉(zhuǎn)換開關(guān) (17)。
7.如權(quán)利要求4所述一種礦井全自動采集儀，其特征在于，所述32個采集電極 (B1-B32)、第三供電電極(??； )、第二供電電極m和第一供電電極(Al)依次沿直線排布， 相鄰兩個電極間的間距為4米。
8.如權(quán)利要求7所述一種礦井全自動采集儀，其特征在于，所述+c 遠電極(C)設(shè)置于距所述殼體(14)500米處。
9.如權(quán)利要求5所述一種礦井全自動采集儀，其特征在于，所述殼體(14)上設(shè)有充電接口(18)和USB接口 ；所述充電接口(18)連接所述電源模塊(1)；所述USB接口 Q3) 連接所述USB輸出模塊(9)。
10.如權(quán)利要求5所述一種礦井全自動采集儀，其特征在于，所述殼體(14)上設(shè)有液晶顯示屏和按鍵(22)，所述液晶顯示屏連接所述顯示輸出模塊(8)；所述按鍵02) 連接所述鍵盤鼠標控制模塊(10)。
專利摘要本實用新型提供一種礦井全自動采集儀，包括數(shù)據(jù)采集板和殼體，所述數(shù)據(jù)采集板安裝于所述殼體內(nèi)；所述數(shù)據(jù)采集板包括電源模塊、第一電壓轉(zhuǎn)換模塊、微控制單元、電壓采集模塊、電流采集模塊和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊；所述微控制單元通過輸出電路與第二電壓轉(zhuǎn)換模塊連接；所述微控制單元通過輸入電路分別與第一電壓轉(zhuǎn)換模塊、電壓采集模塊、電流采集模塊連接；所述電源模塊連接所述第一電壓轉(zhuǎn)換模塊和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊，電源模塊與電源接口連接。本實用新型礦井全方位探測儀具有安全性能好、技術(shù)性能優(yōu)越、探水性高、施工簡單、操作使用方便、體積小、重量輕等顯著特點，特別適用于井下水害探測預(yù)報，是煤礦安全生產(chǎn)的有力保障。
文檔編號G01V3/08GK202049245SQ20112014294
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者衛(wèi)國強, 楊南輝, 畢瑞軍, 王學(xué)立 申請人:王學(xué)立