专利名称：矿井全自动采集仪的制作方法
技术领域：
矿井全自动采集仪
技术领域：
本实用新型涉及数据采集领域，特别涉及一种矿井全自动采集仪。背景技术：
煤矿井下由于地质构造复杂，水文情况不明，会对开采方案的设定，开采效率的提升和开采人员生命安全保证带想来极大困难，而煤矿巷道内构造复杂，施工也不方便，所以必须采取相应技术措施来获取技术资料，为煤矿生产提供安全保证。目前井下物探仪器主要有矿井直流电法仪、井下瞬变电磁仪、坑道无线电波透视仪、槽波地震勘探仪等。矿井直流电法仪，主要应用于解决巷道垂向上顶、底板内及迎头前方的局部地质体或特征层位的探测问题。但是对工作面回采时的突水构造却无法勘探；井下瞬变电磁仪，它接收的是二次场，对低电阻更敏感，探测方向性强，探测深度大，对寻找金属矿更有利。但是在井下工作有以下不足1、防爆性能不成熟；2、存在浅部盲区；3、井下抗干扰能力差。坑道无线电波透视仪，主要用于探测两条巷道之间同一煤层内的地质异常体(地质构造)。其不足是1、探测范围有限；2、井下抗干扰能力差。槽波地震勘探仪，是在煤层内激发，而又在同一煤层中传播和接收的一种地震波， 进行透射和反射测量，以达到探测煤层的不连续性(断层、冲刷带、陷落住等能造成煤层中断的地质异常体)的目的。其不足是1、不能解决水害问题；2、井下防爆中安全系数不高； 3、理论基础不成熟有待进一步研究。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种矿井全自动采集仪，以解决上述技术问题。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种矿井全自动采集仪，包括数据采集板和壳体，所述数据采集板安装于所述壳体内；所述数据采集板包括电源模块、第一电压转换模块、微控制单元、电压采集模块、电流采集模块和第二电压转换模块；所述微控制单元通过输出电路与第二电压转换模块连接； 所述微控制单元通过输入电路分别与第一电压转换模块、电压采集模块、电流采集模块连接；所述电源模块连接所述第一电压转换模块和第二电压转换模块，电源模块与电源接口连接。本实用新型更进一步的改进在于所述电压采集模块由电极选择模块、偏置模块、 电压放大模块、陷波模块、带通选频模块、相敏检波模块、低通滤波模块、AD转换模块依次连接组成。本实用新型更进一步的改进在于所述矿井全自动采集仪还包括32个采集电极， 所述32个采集电极连接所述电压采集模块的电极选择模块。本实用新型更进一步的改进在于所述矿井全自动采集仪还包括限流电位器、转换开关、第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极和+⑴远电极；所述电流采集模块、限流电位器、转换开关依次连接；所述第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极和+①远电极连接所述转换开关。本实用新型更进一步的改进在于所述矿井全自动采集仪还包括设置于壳体内的控制主板，所述控制主板包括CPU、显示输出模块、USB输出模块、键盘鼠标控制模块、内存插槽、电源接口和I/O接口 ；所述电源模块和电源接口相连接；所述数据采集板包括一信号输出接口，所述信号输出接口与控制主板的I/O接口连接。本实用新型更进一步的改进在于所述壳体上设有第一航空插头和第二航空插头，所述32个采集电极通过第一航空插头连接电压采集模块的电极选择模块；所述第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极和+⑴远电极通过第二航空插头连接所述转换开关。本实用新型更进一步的改进在于所述32个采集电极、第三供电电极、第二供电电极和第一供电电极依次沿直线排布，相邻两个电极间的间距为4米。本实用新型更进一步的改进在于所述+⑴远电极设置于距所述壳体500米处。本实用新型更进一步的改进在于所述壳体上设有充电接口和USB接口 ；所述充电接口连接所述电源模块；所述USB接口连接所述USB输出模块。本实用新型更进一步的改进在于所述壳体上设有液晶显示屏和按键，所述液晶显示屏连接所述显示输出模块；所述按键连接所述键盘鼠标控制模块。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型一种矿井全自动采集仪以岩、矿石与含水地质体之间的电性差异为物质基础，通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间的稳定人工电场，该稳定电场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态，再通过测量电极观察和研究地壳周围人工电场的变化和分布规律，使用全空间电场理论处理和解释，进而得到巷道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等状况；从而为矿化带的开采方案和设计提供技术资料，减少钻探工作量，提高巷道掘进效率，避免发生突水事故，确保巷道掘进安全。而且，本实用新型进行一次布线施工后，可实现自动采集功能。本实用新型矿井全方位探测仪具有安全性能好、技术性能优越、探水性高、 施工简单、操作使用方便、体积小、重量轻等显著特点，特别适用于井下水害探测预报，是煤矿安全生产的有力保障。
图1是本实用新型自动采集仪的外观图；图2是本实用新型自动采集仪数据采集板的电路框图；图3是本实用新型自动采集仪控制主板的电路框图；图4是本实用新型自动采集仪的微控制单元的电路图；图5是电压采集电路的电路框图；图6是本实用新型自动采集仪的测试连线图；图7是巷道掘进头超前探测法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。[0029]请参阅图1、图2和图3所示，本实用新型矿井全自动采集仪33包括数据采集板、 控制主板和壳体14，数据采集板和控制主板安装于壳体14内。数据采集板包括电源模块1、第一电压转换模块2、微控制单元3、电压采集模块4、 电流采集模块5、第二电压转换模块6和信号输出接口 34 ；微控制单元3通过输出电路与第二电压转换模块6连接；微控制单元3通过输入电路分别与第一电压转换模块2、电压采集模块4、电流采集模块5连接。电源模块1为10. 8V 6. 5Ah镍氢电池组；第一电压转换模块 2为12V至5V DC-DC转换模块；第二电压转换模块6为12V至85V DC-DC转换模块。控制主板包括CPU 7、显示输出模块8、USB输出模块9、键盘鼠标控制模块10、内存插槽11、电源接口 12和I/O接口 13。电源模块1和电源接口 12相连接。数据采集板的信号输出接口 ；34与控制主板的I/O接口 13连接。请参阅图1及图2所示，电压采集通过电压采集模块4、安装在第二面板M上的第一航空插头20、第一连接线与采集电极Bi、B2、B3、B4......B32连接进行。请参阅图5所示，电压采集模块4由电极选择模块25、偏置模块26、电压放大模块27、陷波模块观、带通选频模块四、相敏检波模块30、低通滤波模块31、AD转换模块32
依次连接组成。第一连接线为32芯，将采集电极B1、B2、B3、B4......B32通过第一航空插
头20均连接至电极选择模块25，电极选择模块25用于控制依次连接两个相邻电极导通，如先控制采集电极Bi、B2导通，采集采集电极Bi、B2间的电位差；再控制采集电极B2、B3导通，采集采集电极B2、B3间的电位差；再控制采集电极B3、B4导通，采集采集电极B3、B4间的电位差；依次类推，直到测到B31、B32间的电位差。其中，每个部分的功能如下电极选择模块25 通过微控制单元控制，对32个采集电极相邻两个进行依次选择接通；偏置模块沈保证电路输入值的一致性；电压放大模块27 对于小信号，进行放大；陷波模块观滤除工频(50HZ)信号的干扰；带通选频模块四频率选择，带通滤波，滤除干扰；相敏检波模块30 锁定发射相位并将采集到的交流信号转换为直流信号； 低通滤波模块31 低通滤波；AD转换模块32 将采集的模拟信号转换为数字信号，输出至微控制单元3。电流采集模块5连接第二电压转换模块6的输出端，实时监测探测仪的输出电流大小；第二电压转换模块6、限流电位器16、转换开关17、安装在第二面板M上的第二航空插头19、第二连接线与供电电极(Al、A2、A3)和+⑴远电极C连接；第二连接线为4芯，将供电电极A1、A2、A3和+⑴远电极C通过第二航空插头19均连接至转换开关17，转换开关 17设有Al、A2、A3档位；旋转转换开关17至Al、A2、A3档位，可以使+⑴远电极C与供电电极A1、A2、A3电连接；供电电极A1、A2、A3分别与+ c 远电极C连接，分别构成回路；分别连接々1(、42(、43(，可以往地下供入交流电建立人工电场。连接显示输出模块8的液晶显示屏21、连接键盘鼠标控制模块10的按键22、限流电位器16、转换开关17安装于第一面板15上。微控制单元3的电路图如图4所示，由MCU芯片，电压采集电路，电流采集电路，MCU调试电路组成。微控制单元3中带有的固件程序，可以实现对供电电极A1、A2、A3所发射的功率信号经过岩层等地质构造衰减后的功率信号进行采集和计算。第二面板M上固定有充电接口 18，所述充电接口 18连接电源模块1用于对电源模块1进行充电。请参阅图6及图7所示，对矿井全自动采集仪进行接线，供电电极Al、A2、A3、采
集电极Bi、B2、B3、B4......B31、B32从右至左依次排列，相邻电极间的间距为4m,即相邻
供电电极Al、A2、A3间的间距为細，供电电极A3与采集电极Bl间的间距为^!，采集电极
Bi、B2、B3、B4......B31、B32中相邻的两个采集电极的间距为4m ；+①电极C距离探测仪
500m,接线完成后按面板上的开始键，探测仪即进入开机界面，按工作开并旋转限流器使液晶屏上显示电流范围在40 65mA，即可进行测试工作首先将限流器的转换开关17打至 Al档，连接供电电极Al和+ c 电极C，按显示屏上的开始测试键，探测仪即进行数据采集， 电极选择模块23控制依次连接两个相邻电极导通，先控制采集电极Bi、B2导通，采集采集电极B1、B2间的电位差；再控制采集电极B2、B3导通，采集采集电极B2、B3间的电位差；再控制采集电极B3、B4导通，采集采集电极B3、B4间的电位差；依次类推，直到测到B31、B32 件的电位差；并自动进行数据存储。然后将限流器的转换开关17分别转至A2、A3档位，按照上述方法将A2、A3电极在B1-B32点的数据进行采集存储。存储于仪器内存中的数据可通过USB接口 23导出，通过安装在电脑中的分析软件就能够对采集的信息进行分析。
权利要求1.一种矿井全自动采集仪，其特征在于，包括数据采集板和壳体(14)，所述数据采集板安装于所述壳体(14)内；所述数据采集板包括电源模块(1)、第一电压转换模块O)、微控制单元(3)、电压采集模块G)、电流采集模块(5)和第二电压转换模块(6)；所述微控制单元C3)通过输出电路与第二电压转换模块(6)连接；所述微控制单元C3)通过输入电路分别与第一电压转换模块O)、电压采集模块G)、电流采集模块(5)连接；所述电源模块 ⑴连接所述第一电压转换模块⑵和第二电压转换模块(6)，电源模块⑴与电源接口 (12)连接。
2.如权利要求1所述一种矿井全自动采集仪，其特征在于，所述电压采集模块(4)由电极选择模块(25)、偏置模块(沈)、电压放大模块(27)、陷波模块(观)、带通选频模块(四)、 相敏检波模块(30)、低通滤波模块(31)、AD转换模块(3 依次连接组成。
3.如权利要求2所述一种矿井全自动采集仪，其特征在于，所述矿井全自动采集仪还包括32个采集电极(B1-B32)，所述32个采集电极(B1-B32)连接所述电压采集模块(4)的电极选择模块05)。
4.如权利要求3所述一种矿井全自动采集仪，其特征在于，所述矿井全自动采集仪还包括限流电位器(16)、转换开关(17)、第一供电电极(Al)、第二供电电极(A2)、第三供电电极(A3)和+ c 远电极(C)；所述电流采集模块(5)、限流电位器(16)、转换开关(17)依次连接；所述第一供电电极(Al)、第二供电电极(A2)、第三供电电极(A3)和+ c 远电极(C) 连接所述转换开关(17)。
5.如权利要求1所述一种矿井全自动采集仪，其特征在于，所述矿井全自动采集仪还包括设置于壳体(14)内的控制主板，所述控制主板包括CPU(7)、显示输出模块(8)、USB输出模块(9)、键盘鼠标控制模块(10)、内存插槽(11)、电源接口 (12)和I/O接口 (13)；所述电源模块(1)和电源接口(1 相连接；所述数据采集板包括一信号输出接口(34)，所述信号输出接口(34)与控制主板的I/O接口(13)连接。
6.如权利要求4所述一种矿井全自动采集仪，其特征在于，所述壳体(14)上设有第一航空插头00)和第二航空插头(19)，所述32个采集电极(B1-B32)通过第一航空插头 (20)连接电压采集模块的电极选择模块0 ；所述第一供电电极(Al)、第二供电电极m、第三供电电极(Α； )和+⑴远电极(C)通过第二航空插头(19)连接所述转换开关 (17)。
7.如权利要求4所述一种矿井全自动采集仪，其特征在于，所述32个采集电极 (B1-B32)、第三供电电极(Α； )、第二供电电极m和第一供电电极(Al)依次沿直线排布， 相邻两个电极间的间距为4米。
8.如权利要求7所述一种矿井全自动采集仪，其特征在于，所述+c 远电极(C)设置于距所述壳体(14)500米处。
9.如权利要求5所述一种矿井全自动采集仪，其特征在于，所述壳体(14)上设有充电接口(18)和USB接口 ；所述充电接口(18)连接所述电源模块(1)；所述USB接口 Q3) 连接所述USB输出模块(9)。
10.如权利要求5所述一种矿井全自动采集仪，其特征在于，所述壳体(14)上设有液晶显示屏和按键(22)，所述液晶显示屏连接所述显示输出模块(8)；所述按键02) 连接所述键盘鼠标控制模块(10)。
专利摘要本实用新型提供一种矿井全自动采集仪，包括数据采集板和壳体，所述数据采集板安装于所述壳体内；所述数据采集板包括电源模块、第一电压转换模块、微控制单元、电压采集模块、电流采集模块和第二电压转换模块；所述微控制单元通过输出电路与第二电压转换模块连接；所述微控制单元通过输入电路分别与第一电压转换模块、电压采集模块、电流采集模块连接；所述电源模块连接所述第一电压转换模块和第二电压转换模块，电源模块与电源接口连接。本实用新型矿井全方位探测仪具有安全性能好、技术性能优越、探水性高、施工简单、操作使用方便、体积小、重量轻等显著特点，特别适用于井下水害探测预报，是煤矿安全生产的有力保障。
文档编号G01V3/08GK202049245SQ20112014294
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者卫国强, 杨南辉, 毕瑞军, 王学立 申请人:王学立