一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，其技術特點是：包括無線超聲波堆煤傳感器、接收基站和主控設備，無線超聲波堆煤傳感器通過2.4G無線頻率與接收基站進行通信實現傳感器數據的上傳功能，所述的接收基站通過以太網與主控設備相連接，主控設備對傳感器數據進行處理并將處理結果進行顯示。本發明利用超聲波測距和無線通信技術實現無接觸傳感檢測技術，大大提高了井下監控的實時性，提前進行預警，并最大程度上減少皮帶機頭的堆煤風險，提高井下突發狀況調度應急處理速度，并且提高危險狀況預判斷時間。
【專利說明】一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統【技術領域】
[0001]本發明屬于傳感器【技術領域】，尤其是一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統。【背景技術】
[0002]在煤礦井運煤過程中，經常需要將煤堆傳感器安裝在帶式運輸機上進行煤位高低的檢測。現有的堆煤傳感器通常采用接觸式堆煤傳感器，其存在的問題是檢測速度慢、精度低且容易損壞，難以滿足產煤機械化程度高、單位時間內產煤量大的場合，尤其是當皮帶機頭一旦堆煤，其處理困難，以致影響正常的生產。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種檢測速度快、精度高且不易損壞的礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，解決了接觸式傳感技術由于煤礦粉塵環境失效或誤動作問題。
[0004]本發明解決現有的技術問題是采取以下技術方案實現的:
[0005]一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，包括無線超聲波堆煤傳感器、接收基站和主控設備，無線超聲波堆煤傳感器通過2.4G無線頻率與接收基站進行通信實現傳感器數據的上傳功能，所述的接收基站通過以太網與主控設備相連接，主控設備對傳感器數據進行處理并將處理結果進行顯示。
[0006]而且，所述的無線超聲波堆煤傳感器包括超聲波諧振頻率調理電路、超聲波回波接收處理電路、單片機處理電路、電池及無線發射裝置，電池與各個模塊相連接提供工作電源，單片機處理電路與超聲波諧振頻率調理電路、超聲波回波接收處理電路相連接實現超聲測距功能，所述單片機處理電路與無線發射裝置相連接實現向接收基站上傳傳感器數據的功能。
[0007]而且，所述的單片機處理電路由單片機及其外圍電路連接構成，該外圍電路包括晶振輸入模塊、鎖相環外圍電路、復位電路、顯示及放音電路、電源轉換電路。
[0008]而且，所述的超聲波諧振頻率調理電路由⑶4059芯片及其外圍電路連接構成，該電路對單片機產生的40Hz的方波信號進行調理并產生波信號。
[0009]而且，所述的超聲波回波接收處理電路由前級NE5532放大器電路和后級LM311比較器電路連接構成。
[0010]而且，所述無線發射裝置由驅動芯片和天線部分組成，其采用Wifi或藍牙模式與接收基站進行通信。
[0011]而且，所述的接收基站由天線、接收芯片和以太網模塊連接構成，接收基站采用
2.4G無線頻率與無線超聲波堆煤傳感器進行通信，其通信模式為Wifi或藍牙模式。
[0012]而且，所述的主控設備由安裝有監控軟件的計算機及顯示設備構成，在計算機內安裝有以太網卡。[0013]本發明的優點和積極效果是:
[0014]1、本發明利用超聲波測距和無線通信技術實現無接觸傳感檢測技術，大大提高了井下監控的實時性，提前進行預警，并最大程度上減少皮帶機頭的堆煤風險，提高井下突發狀況調度應急處理速度，并且提高危險狀況預判斷時間。
[0015]2、本發明通過通過語音及顯示方式提示煤礦井下皮帶機頭或轉載機頭小于1.5m范圍內煤炭。
[0016]3、本發明使用通過無線方式接入接收基站的交換處，能夠自動識別，實時無縫切換傳輸。
[0017]4、本發明設計合理，將其應用于煤礦井下皮帶搭接或轉載機頭設備上，解決了接觸式傳感技術由于煤礦粉塵環境失效或誤動作問題，當皮帶機頭或機尾足夠數量的接收基站時，可以實現全礦井監控功能，滿足了煤礦井運煤的自動監控的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發明的系統連接示意圖；
[0019]圖2是本發明的無線超聲波堆煤傳感器的電路方框圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述。
[0021]一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，如圖1及圖2所示，包括無線超聲波堆煤傳感器、接收基站和主控設備，無線超聲波堆煤傳感器通過Wifi無線方式與接收基站進行通信，所述的接收基站與主控設備通過監控網絡與主控設備相連接，該監控網絡采用以太網。所述的無線超聲波堆煤傳感器包括超聲波諧振頻率調理電路、超聲波回波接收處理電路、單片機處理電路、電池及無線發射裝置，電池與各個模塊相連接提供工作電源，單片機處理電路與超聲波諧振頻率調理電路、超聲波回波接收處理電路相連接實現超聲測距功能，該單片機處理電路輸出的超聲波頻率為40HZ。所述單片機處理電路與無線發射裝置相連接并與接收基站實現無線通信功能，該無線發射裝置與接收基站之間采用2.4GHz的通信頻率進行通信，接收基站安裝在礦井下的不同位置用于接收各個無線超聲波堆煤傳感器數據并通過監控網絡傳送到主控設備，主控設備對傳感器數據進行處理并將處理結果顯示出來。下面對系統中的各個部分分別進行說明:
[0022]超聲波諧振頻率調理電路由CD4059芯片及其外圍電路構成，該電路能夠對單片機產生的40Hz的方波信號進行調理，從而產生諧振并發射產生波信號。
[0023]超聲波回波接收處理電路包括前級NE5532放大器電路和后級LM311比較器電路。前級電路采用NE5532構成10000倍放大器，對接收信號進行放大；后級采用LM311比較器對接收信號進行調整，比較電壓為LM311的管腳處，可由跳線選擇不同的比較電壓以選擇不同的測距模式。本系統可以采用多種測距模式，通過測距模式跳線可以選擇短距測量模式、中距測量模式或距離可調模式。而針對前兩種測量模式，提供了不同參數的范例程序，跳線選擇不同的模式時，要選用相對應的程序進行測量.[0024]無線發射裝置由驅動芯片和天線部分組成，其無線通信頻率為2.4GHz，采用Wifi節點模式進行通信，同時帶有藍牙接口可以選用。[0025]單片機處理電路包括單片機及其外圍電路，該外圍電路包括晶振輸入模塊(OSC)、鎖相環外圍電路(PLL)、復位電路(RESET)、顯示及放音電路(DAC)、電源轉換電路(DC/DC)。單片機處理電路與超聲波諧振頻率調理電路、超聲波回波接收處理電路及無線發射裝置相連接實現相應的控制功能。
[0026]接收基站由天線、接收芯片和以太網模塊組成，監控設備由PC主機及顯示部分組成，接收基站采用2.4G頻段，Wifi熱點模式，并帶有藍牙接口選用，同時加入光纖接口和以太網接口可以采用多種接口模式連接到監控網絡中。接收基站安裝在礦井下的不同位置，用于采集無線超聲波堆煤傳感器的數據。
[0027]主控設備由安裝有監控軟件的計算機及顯示設備構成，在計算機內安裝有以太網卡并連接到監控網絡中，通過接收無線超聲波堆煤傳感器的數據并通過監控軟件進行處理并通過顯示設備顯示監測結果。
[0028]本系統應用于煤礦井下皮帶搭接或轉載機頭設備，堆煤傳感器利用超聲波信號來檢測皮帶搭接或轉載機頭的煤位高低，并進行數據顯示，提前預警或停車的方式，以防止皮帶機頭堆煤，此裝置通過電池供電。另外，預警或停車的方式處理，通過堆煤傳感器中的無線發射裝置發射到基站，使用接收基站的傳輸網絡上傳至主控設備內，主控設備通過接收無線信號，下發指令給皮帶機等是否停機或預警。
[0029]本發明將無線通信和超聲波測距結合在一起，并應用于井下六大保護系統中。其采用穩定可靠的超聲波和單片機處理技術并經過無線傳輸，通過無線基站接收傳達給主控設備，主控設備接收信號后，來下達給主控設備預警及停車指令，并適時的顯示。
[0030]需要強調的是，本發明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發明保護的范圍。
【權利要求】
1.一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，其特征在于:包括無線超聲波堆煤傳感器、接收基站和主控設備，無線超聲波堆煤傳感器通過2.4G無線頻率與接收基站進行通信實現傳感器數據的上傳功能，所述的接收基站通過以太網與主控設備相連接，主控設備對傳感器數據進行處理并將處理結果進行顯示。
2.根據權利要求1所述的一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，其特征在于:所述的無線超聲波堆煤傳感器包括超聲波諧振頻率調理電路、超聲波回波接收處理電路、單片機處理電路、電池及無線發射裝置，電池與各個模塊相連接提供工作電源，單片機處理電路與超聲波諧振頻率調理電路、超聲波回波接收處理電路相連接實現超聲測距功能，所述單片機處理電路與無線發射裝置相連接實現向接收基站上傳傳感器數據的功能。
3.根據權利要求2所述的一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，其特征在于:所述的單片機處理電路由單片機及其外圍電路連接構成，該外圍電路包括晶振輸入模塊、鎖相環外圍電路、復位電路、顯示及放音電路、電源轉換電路。
4.根據權利要求2所述的一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，其特征在于:所述的超聲波諧振頻率調理電路由CD4059芯片及其外圍電路連接構成，該電路對單片機產生的40Hz的方波信號進行調理并產生波信號。
5.根據權利要求2所述的一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，其特征在于:所述的超聲波回波接收處理電路由前級NE5532放大器電路和后級LM311比較器電路連接構成。
6.根據權利要求2所述的一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，其特征在于:所述無線發射裝置由驅動芯片和天線部分組成，其采用Wifi或藍牙模式與接收基站進行通信。
7.根據權利要求1所述的一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，其特征在于:所述的接收基站由天線、接收芯片和以太網模塊連接構成，接收基站采用2.4G無線頻率與無線超聲波堆煤傳感器進行通信，其通信模式為Wifi或藍牙模式。
8.根據權利要求2所述的一種礦用本安型無線超聲波堆煤傳感器系統，其特征在于:所述的主控設備由安裝有監控軟件的計算機及顯示設備構成，在計算機內安裝有以太網卡。
【文檔編號】G01F23/296GK103604482SQ201310576339
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】張戰永, 王帥, 朱繼斌 申請人:天津華寧電子有限公司