一種煤礦超聲波自動監(jiān)測排水系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于煤礦安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦超聲波自動監(jiān)測排水 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤炭消耗在我國的整個能源消耗中占有很大的比例，隨著經(jīng)濟發(fā)展，國家對煤炭 能源的需求也越來越大，然而煤礦事故常有發(fā)生，政府和人民都為此付出了巨大的代價，因 此煤礦的安全生產(chǎn)越來越受重視。水，瓦斯，火，煤塵和頂板災(zāi)害是煤礦生產(chǎn)的五大災(zāi)害，水 害作為煤礦五大災(zāi)害之一，對井下作業(yè)人員的生命安全和國家的財產(chǎn)安全帶來嚴重威脅。 在煤礦開發(fā)的過程中，由于雨水和地表水不斷滲透到井下，匯集形成大量積水。如果不能及 時將積水排送到井上，情況嚴重的會造成重大事故，因此，煤礦水害給國家和人民帶來的經(jīng) 濟損失和事故傷亡十分嚴重，不可輕視。
[0003] 目前煤礦排水系統(tǒng)使用的傳統(tǒng)設(shè)備存在著自動化程度較低、可靠性不高、人工勞 動強度大、應(yīng)急能力差等問題，這些問題始終制約著煤礦排水系統(tǒng)的發(fā)展，為了適應(yīng)煤礦井 下惡劣環(huán)境，因此需要一種煤礦超聲波自動監(jiān)測排水系統(tǒng)，利用檢測技術(shù)和自動控制原理 取代傳統(tǒng)的人工檢測，對水位進行實時檢測，實現(xiàn)非接觸測量液位信息，利用繼電器控制水 栗排水，實現(xiàn)水栗房的無人值守，降低工人的勞動時間和勞動強度，并能夠?qū)崿F(xiàn)地面監(jiān)控與 故障報警，提高了系統(tǒng)的可靠性，具有十分重要的實際意義。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種煤礦 超聲波自動監(jiān)測排水系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，實現(xiàn)了非接觸測量且減小液位測量誤差， 并能實現(xiàn)煤礦自動排水，對預(yù)防煤礦水災(zāi)具有重要意義，且使用效果好，便于推廣使用。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種煤礦超聲波自動監(jiān)測 排水系統(tǒng)，其特征在于:包括微控制器以及與微控制器相接的按鍵控制電路和串口通信電 路，所述微控制器的輸入端接有復(fù)位電路、用于測量礦井水位的超聲波測距電路和用于采 集當前環(huán)境溫度以此補償超聲波傳播速度的超聲波補償電路，所述微控制器的輸出端接有 水栗驅(qū)動電路、聲光報警電路和用于顯示液位和溫度信息的LED顯示電路，所述水栗驅(qū)動電 路的輸出端接有水栗，所述串口通信電路接有用于監(jiān)控井下液位和溫度的上位機;所述超 聲波測距電路包括超聲波模塊HC-RS04,所述超聲波模塊HC-RS04的TRIG引腳和ECHO引腳均 與微控制器相接，超聲波模塊HC-RS04的VCC引腳與5V電源相接。
[0006] 上述的一種煤礦超聲波自動監(jiān)測排水系統(tǒng)，其特征在于:所述超聲波補償電路包 括芯片DS18B20,所述芯片DS18B20的DQ引腳與微控制器相接，芯片DS18B20的VCC引腳與5V 電源相接。
[0007] 上述的一種煤礦超聲波自動監(jiān)測排水系統(tǒng)，其特征在于:水栗驅(qū)動電路包括三極 管Q2和繼電器K1，所述三極管Q2的基極與微控制器相接，三極管Q2的集電極分三路，一路與 繼電器K1的第1引腳相接，第二路與二極管D5的陽極相接，第三路與經(jīng)電阻R2與二極管D4的 陽極相接;繼電器K1的第2引腳分兩路，一路與二極管D5的陰極相接，另一路與二極管D4的 陰極相接，繼電器K1的常開觸點與220V電源相接，繼電器K1的動觸點與水栗的正接線端相 接，所述水栗的負接線端接地。
[0008] 上述的一種煤礦超聲波自動監(jiān)測排水系統(tǒng)，其特征在于:所述串口通信電路包括 芯片MAX323和接口RS232,所述芯片MAX323的T1IN引腳和R10UT引腳均與微控制器相接，芯 片MAX323的H0UT引腳與接口RS232的第8引腳相接，芯片MAX323的R1IN引腳與接口RS232的 第2引腳相接。
[0009] 上述的一種煤礦超聲波自動監(jiān)測排水系統(tǒng)，其特征在于:所述聲光報警電路包括 發(fā)光二級管D1、蜂鳴器LSI和語音芯片ISD1420,所述芯片ISD1420的A2引腳、A3引腳、A4引 腳、A5引腳、A6引腳和A7引腳均與微控制器相接;芯片ISD1420的7^元引腳與5V電源相接， 芯片ISD1420的7>Z：4TZ_引腳和REC引腳均與微控制器相接，芯片ISD1420的SP+引腳與蜂鳴器 LSI的一端相接，所述芯片ISD1420的SP-引腳與蜂鳴器LSI的另一端相接，所述芯片ISD1420 的RECLED引腳經(jīng)電阻R6與發(fā)光二級管D1的陰極相接;所述發(fā)光二級管D1的陽極與5V電源 相接。
[0010] 上述的一種煤礦超聲波自動監(jiān)測排水系統(tǒng)，其特征在于:所述LED顯示電路包括驅(qū) 動芯片MAX7219和四個7段LED管。
[0011] 上述的一種煤礦超聲波自動監(jiān)測排水系統(tǒng)，其特征在于:所述按鍵控制電路包括 按鍵S1、按鍵S2和按鍵S3,所述按鍵S1的一端、按鍵S2的一端和按鍵S3的一端均與微控制器 相接，按鍵S1的另一端經(jīng)電阻R11與5V電源相接，按鍵S2的另一端經(jīng)電阻R12與5V電源相接， 按鍵S3的另一端經(jīng)電阻R13與5V電源相接。
[0012] 上述的一種煤礦超聲波自動監(jiān)測排水系統(tǒng)，其特征在于:所述微控制器包括單片 機STC89C52。
[0013] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
[0014] 1、本實用新型的結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，實現(xiàn)及使用操作方便。
[0015] 2、本實用新型利用超聲波技術(shù)檢測液位數(shù)據(jù)，減少人員的巡檢，并增加超聲波補 償電路，減小液位測量誤差，電路簡單、設(shè)計合理、接線方便且使用操作簡單。
[0016] 3、本實用新型利用繼電器控制水栗排水，實現(xiàn)水栗房的無人值守，可靠性高，使用 效果好。
[0017] 4、本實用新型采用上位機實現(xiàn)地面監(jiān)控，實現(xiàn)了水位動態(tài)監(jiān)控，使用效果好，便于 推廣使用。
[0018] 綜上所述，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，實現(xiàn)了非接觸測量且減小液位測量誤 差，并能實現(xiàn)煤礦自動排水，對預(yù)防煤礦水災(zāi)具有重要意義，且使用效果好，便于推廣使用。
[0019] 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型的電路框圖。
[0021] 圖2為本實用新型微控制器與超聲波測距電路、超聲波補償電路和按鍵控制電路 的電路連接關(guān)系不意圖。
[0022]圖3為本實用新型水栗驅(qū)動電路和水栗的電路連接關(guān)系示意圖。
[0023]圖4為本實用新型串口通信電路的電路原理圖。
[0024]圖5為本實用新型聲光報警電路的電路原理圖。
[0025] 附圖標記說明：
[0026] 1一超聲波測距電路；2-超聲波補償電路；3-按鍵控制電路；
[0027] 4一復(fù)位電路； 5-微控制器； 6-水栗驅(qū)動電路；
[0028] 7-LED顯示電路； 8-聲光報警電路； 9一串口通信電路；
[0029] 10-水栗； 11 一上位機。
【具體實施方式】
[0030] 如圖1所示的一種煤礦超聲波自動監(jiān)測排水系統(tǒng)，包括微控制器5以及與微控制器 相接的按鍵控制電路3和串口通信電路9,所述微控制器5的輸入端接有復(fù)位電路4、用于測 量礦井水位的超聲波測距電路1和用于采集當前環(huán)境溫度以此補償超聲波傳播速度的超聲 波補償電路2,所述微控制器5的輸出端接有水栗驅(qū)動電路6、聲光報警電路8和用于顯示液 位和溫度信息的LED顯示電路7,所述水栗驅(qū)動電路6的輸出端接有水栗10,所述串口通信電 路9接有用于監(jiān)控井下液位和溫度的上位機11。
[0031 ]本實施例中，所述微控制器5包括單片機STC89C52。
[0032]如圖2所示，本實施例中，所述超聲波測距電路1包括超聲波模塊HC-RS04,所述超 聲波模塊HC-RS04的TRIG引腳與單片機STC89C52的P2.2引腳相接，超聲波模塊HC-RS04的 ECHO引腳與單片機STC89C52的P2.1引腳相接，超聲波模塊HC-RS04的VCC引腳與5V電源相 接。
[0033]如圖2所示，本實施例中，所述超聲波補償電路2包括芯片DS18