CN209214578U - 一种基于气压计测量溜井深度装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于气压计测量溜井深度装置，包括主机，与主机电连接的探测器、服务器、电机、电子围栏、报警器，其特征在于：所述探测器包括第一微控制器，与第一微控制器电连接的气压计和超声波传感器，第一微控制器通过通讯器与主机电连接；所述主机包括第二微控制器，与该第二微控制器电连接的LCD显示屏、实时时钟、存储器，且该第二微控制器通过网络收发器与服务器相连、通过通讯器与探测器的第一微控制器电连接、通过电子围栏接收器与电子围栏相连、通过继电器与电机和报警器相连；电机与电缆卷绕器电连接，探测器安装于电缆上，主机安装在控制室内，电子围栏安装在溜井放矿设备出入口处，可准确测量溜井深度。

Description

一种基于气压计测量溜井深度装置

技术领域

本实用新型涉及电子信息中微电子技术领域，特别是一种基于气压计测量溜井深度装置。

背景技术

目前，在实际矿山开采生产过程中，对溜井矿石料位的实时检测非常重要，准确的料位检测，可防止溜井矿物排空或溜井矿物溢出，从而避免因溜井料位测量不准带来的经济损失和生产事故。目前溜井具有料位深、卸放矿物时杨起的灰尘大、溜井形状不规则、溜井上方装有栅格状阻挡物等实际问题，且传统的重锤式料位计又属于接触式测量，因此存在自动化程度低、耐用可靠性差、损坏率高等缺点。而激光料位计则属于非接触式测量，耐用可靠性优于重锤式料位计，但受粉尘的强烈干扰、极易受深色被测物吸收。因此，有必要对现有技术加以改进。

发明内容

本实用新型的目的克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于气压计测量溜井深度装置。

本实用新型通过下列技术方案实现：一种基于气压计测量溜井深度装置，包括主机，与主机电连接的探测器、服务器、电机、电子围栏、报警器，其特征在于：

所述探测器包括第一微控制器，与第一微控制器电连接的气压计和超声波传感器，第一微控制器通过通讯器与主机电连接；

所述主机包括第二微控制器，与该第二微控制器电连接的LCD显示屏、实时时钟、存储器，且该第二微控制器通过网络收发器与服务器相连、通过通讯器与探测器的第一微控制器电连接、通过电子围栏接收器与电子围栏相连、通过继电器与电机和报警器相连；

电机与电缆卷绕器电连接，探测器安装于电缆上，主机安装在控制室内，电子围栏安装在溜井放矿设备出入口处；

以便通过电子围栏将溜井放矿设备完成放矿并使运矿设备驶出电子围栏区域时，向主机发送放矿完毕信号，由主机发出探测器放入溜井的指令，并通过继电器控制电机正转，将固定有探测器的电缆由溜井顶部垂直放入溜井底部后，探测器通过超声波传感器检测到溜井底部的矿物后，将该矿物所在深度位置通过通讯器发送给主机，由主机通过继电器控制电机停止转动而终止电缆继续放出，同时探测器通过气压计获取溜井底部的气压值上传给主机，由主机通过运算获得溜井深度值后显示在LCD屏上，之后通过继电器控制电机反转，将固定有探测器的电缆收回溜井顶部，同时主机将获得的溜井深度数据存储到存储器中，同时通过网络收发器将溜井深度数据远距离传送给服务器，通过服务器将数据形成报表或曲线展示给管理者。

所述主机的第二微处理器采用型号为STM32F103CBT6的芯片，其中的：25脚、26脚分别与型号为12864的LCD液晶显示屏的5脚、6脚连接，用于将测量数值及设备状态显示出来。

所述实时时钟采用型号为PCF8563的芯片，存储器采用型号为AT24C256的芯片，实时时钟及存储器的5脚、6脚分别与第二微处理器27脚、28脚连接，当测量到溜井深度信息后，第二微处理器从实时时钟获取当前时间，并将该当前时间及测量信息保存至存储器中。

所述网络收发器型号为ENC28J60，实现以太网通讯功能，其6脚、7脚、8脚、9脚、10脚分别与第二微处理器的14脚、15脚、16脚、17脚、18脚连接，使服务器通过以太网与第二微处理器相连，用于将测量数据上传到服务器，服务器也可通过以太网对第二微处理器进行控制。

所述通讯电路采用型号为AMD2485的芯片，其3脚、5脚、6脚分别与第二微处理器20脚、21脚、22脚连接实现主机与探测器数据通讯，主机接收探测器的电机控制指令及探测深度数据。

所述电子围栏接收器由光电耦合器TP521-2构成，其5脚、7脚 分别与第二微处理器39脚、40脚连接，当电子围栏中央有物体遮挡，光电耦合器改变其输出状态值，由二组电子围栏状态变化先后，可判断放矿设备运动状态。

所述继电器包括达林顿阵列ULN2003A及继电器SRD-5VDC-SL-C，达林顿阵列ULN2003A的1脚、2脚、3脚、4脚分别与第二微处理器29脚、30脚、31脚、32脚连接，第二微处理器改变其管脚状态，控制达林顿阵列ULN2003A改变其响应输出管脚电压，驱动对应继电器的开或关，以对继电器进行控制。其中两个继电器分别与电机的正转、反转开关连接，另外两个继电器分别与报警设备连接。当需要探测器探测溜井深度时，控制继电器闭合而使电机正转，以将固定有探测器的电缆放下；若溜井深度达到其最大或最小深度，控制报警继电器闭合，报警器响起，并通过以太网将报警信息发送至服务器，避免事故发生；

所述探测器的第一微处理器采用型号为STM32F030F4Px的芯片，其13脚与型号为HC-SR04的超声波传感器2脚连接，用于测量探测器下到溜井底部的距离；其11脚、12脚与型号为BMP280的气压计3脚、4脚连接，用于获取探测器的气压值；当探测器由溜井顶部下放至底部时，超声波传感器测量探测器距溜井底部小于3米时，探测器向主机发送停止信号，待平稳后，记录当前气压值及超声波传感器测距值，通过运算可获得当前溜井深度。

所述溜井深度测量是由两部分构成：气压数据变化量、超声波传感器测量量。所述探测器的第一微处理器与气压计连接，获取当前气压值，根据当前气压值按常规方法换算为海拔高度。具体换算方式如下：当探测器处于溜井顶部时，获取一个顶部气压值，将顶部气压值按常规方法换算为海拔高度为；当探测器处于溜井底部时，获取一个底部气压值，将底部气压值按常规方法换算为海拔高度为，两个海拔高度差即为溜井液度；通过探测器的第一微处理器与超声波传感器的连接，可获取由超声波传感器测量的距离，具体是：获取超声波向某一方向发射并接收所经历的时间后，根据超声波传输速度340 m/s，就可按下式算出溜井深度：溜井深度=获取超声波向某一方向发射并接收所经历的时间 ✕340 m/s。

本实用新型具有下列优点和效果：采用上述方案可方便地通过气压计与超声波传感器结合的方式，测量溜井深度。即通过探测器及超声波传感器的升降完成非接触式测量，避免探测器被物料掩埋风险，通过气压计测量，摆脱测量长度的局限，并不会因机械形变而带来测量误差，通过电子围栏来判断放矿设备运行轨迹，每次在放矿结束后再放下探测器进行自动测量，提高测量数据的实时性，可设置最大深度和最小深度范围，若测量超过最大深度或低于最小深度，则触发报警器报警，另外测量结果可通过网络传输至服务器，形成报表及曲线，方便管理人员记录、分析。

附图说明

图1为本实用新型结构方框图；

图2为主机结构方框图；

图3为探测器结构方框图；

图4为主机的第二微处理器电路图；

图5为LCD显示屏电路图；

图6为实时时钟及存储器电路图；

图7为网络收发器电路图；

图8为通讯器电路图；

图9为电子围栏接收器电路图；

图10为继电器电路图；

图11为探测器的第一微处理器电路图；

图12为探测器气压计及超声波传感器电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

本实用新型提供的基于气压计测量溜井深度装置，包括主机，与主机电连接的探测器、服务器、电机、电子围栏、报警器，如图1，其中：所述探测器包括第一微控制器，与第一微控制器电连接的气压计和超声波传感器，第一微控制器通过通讯器与主机电连接，如图3；所述主机包括第二微控制器，与该第二微控制器电连接的LCD显示屏、实时时钟、存储器，且该第二微控制器通过网络收发器与服务器相连、通过通讯器与探测器的第一微控制器电连接、通过电子围栏接收器与电子围栏相连、通过继电器与电机和报警器相连，如图2；电机与电缆卷绕器电连接，探测器安装于电缆上，主机安装在控制室内，电子围栏安装在溜井放矿设备出入口处；

所述主机的第二微处理器采用型号为STM32F103CBT6的芯片U5，其中的：25脚、26脚分别与型号为LCD12864的液晶显示屏J2的5脚、6脚连接，如图4、图5，用于将测量数值及设备状态显示出来；

所述实时时钟采用型号为PCF8563的芯片U4，存储器采用型号为AT24C256的芯片U6，实时时钟及存储器的5脚、6脚分别与第二微处理器U5的27脚、28脚连接，如图4、图6，当测量到溜井深度信息后，第二微处理器从实时时钟获取当前时间，并将该当前时间及测量信息保存至存储器中；

所述网络收发器采用型号为ENC28J60的芯片U1，实现以太网通讯功能，其6脚、7脚、8脚、9脚、10脚分别与第二微处理器U5的14脚、15脚、16脚、17脚、18脚连接，如图4、图7，使服务器通过以太网收发器U1与第二微处理器U5相连，用于将测量数据上传到服务器，服务器也可通过以太网对第二微处理器进行控制；

所述通讯器采用型号为ADM2485的芯片U8，其3脚、5脚、6脚分别与第二微处理器U5的20脚、21脚、22脚连接，如图4、图8，实现主机与探测器数据通讯，主机接收探测器的电机控制指令及探测深度数据；

所述电子围栏接收器包括型号为TP521-2的光电耦合器，其5脚、7脚分别与第二微处理器U5的39脚、40脚连接，如图4、图9，当电子围栏中央有物体遮挡，光电耦合器改变其输出状态值，用于判断放矿设备运动状态；

所述继电器包括达林顿阵列ULN2003X及继电器SRD-5VDC-SL-C，达林顿阵列ULN2003A的1脚、2脚、3脚、4脚分别与第二微处理器U5的29脚、30脚、31脚、32脚连接，如图4、图10，通过第二微处理器控制达林顿阵列ULN2003X，驱动对应继电器的开或关，以对继电器进行控制。其中继电器设置四个，其中的两个分别与电机的正转、反转开关连接，另外两个继电器分别与报警设备连接；当需要探测器探测溜井深度时，控制继电器闭合而使电机正转或反转，以将固定有探测器的电缆放下或收回；若溜井深度达到其最大或最小深度，控制报警继电器闭合，使报警器发出声响，并通过以太网将报警信息发送至服务器，避免事故发生；

所述探测器的第一微处理器采用型号为STM32F030F4Px的芯片U3，其13脚与型号为HC-SR04的超声波传感器J1的2脚连接，如图11、图12，用于测量探测器下到溜井底部的距离；其11脚、12脚与型号为BMP280的气压计U9的3脚、4脚连接，如图11、图12，用于获取探测器的气压值；当探测器由溜井顶部下放至底部时，超声波传感器测量探测器距溜井底部小于3米时，探测器向主机发送停止信号，待平稳后，记录当前气压值及超声波传感器测距值，具体如下：

当探测器处于溜井顶部时，获取一个顶部气压值，将顶部气压值按常规方法换算为海拔高度为；当探测器处于溜井底部时，获取一个底部气压值，将底部气压值按常规方法换算为海拔高度为，两个海拔高度差即为溜井液度；

获取超声波向某一方向发射并接收所经历的时间后，根据超声波传输速度340 m/s，就可按下式算出溜井深度：溜井深度=获取超声波向某一方向发射并接收所经历的时间✕ 340 m/s。

Claims (6)

1.一种基于气压计测量溜井深度装置，包括主机，与主机电连接的探测器、服务器、电机、电子围栏、报警器，其特征在于：

所述探测器包括第一微控制器，与第一微控制器电连接的气压计和超声波传感器，第一微控制器通过通讯器与主机电连接；

所述主机包括第二微控制器，与该第二微控制器电连接的LCD显示屏、实时时钟、存储器，且该第二微控制器通过网络收发器与服务器相连、通过通讯器与探测器的第一微控制器电连接、通过电子围栏接收器与电子围栏相连、通过继电器与电机和报警器相连；

电机与电缆卷绕器电连接，探测器安装于电缆上，主机安装在控制室内，电子围栏安装在溜井放矿设备出入口处。

2.根据权利要求1所述的基于气压计测量溜井深度装置，其特征在于所述第二微控制器型号为STM32F103CBT6。

3.根据权利要求1所述的基于气压计测量溜井深度装置，其特征在于所述第一微控制器型号为STM32F030F4P6。

4.根据权利要求1所述的基于气压计测量溜井深度装置，其特征在于所述气压计型号为BMP280。

5.根据权利要求1所述的基于气压计测量溜井深度装置，其特征在于所述通讯器型号为AMD2485。

6.根据权利要求1所述的基于气压计测量溜井深度装置，其特征在于所述网络收发器型号为ENC28J60。