一种采矿实验教学装置的制作方法

本发明涉及采矿教学智能设备相关技术领域，具体为一种采矿实验教学装置。

背景技术：

目前，我国是能源需求大国，经济发展需要大量的煤炭等能源作为动力之源，因此，各大高校及研究所都设置有采矿专业，然而，采矿教学无法在开采现场讲解，这需要设计一个简易系统来模拟采矿现场情况，并且需要借助智能化和自动化，来便于学生理解。

本发明设计了一种智能化采矿模拟装置，形象地表示出了井下通风系统、运煤系统、运料系统及采煤区主要区段的位置及其形式，并采用不同色彩的单行道流水灯带来模拟三大系统的工作方式及各区段工作状态；另外，通过电动调节展板仰角，来形象地模拟矿井下的缓倾斜煤层和急倾斜煤层；此外，各模拟系统及各模拟采区工作面工作的同时，语音播报器可详细讲解灯带中流水亮灯位置的采矿工作方式及其特点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种采矿实验教学装置，用不同色彩的单行道流水灯带来模拟三大系统的工作方式及各区段工作状态，通过电动调节展板仰角，来形象地模拟矿井下的缓倾斜煤层和急倾斜煤层，并可详细讲解灯带中流水亮灯位置的采矿工作方式及其特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采矿实验教学装置，包括装置主体，所述装置主体包括展台、控制柜、箱体和万行轮；所述展台上表面设置有展板，所述展板上设置有回风大巷、运输上山线、车场、轨道上山线、采空区、区段运输巷、区段回风巷和运输大巷，所述灯带与stm32控制器电性相连；所述控制柜内设置有stm32控制器，所述stm32控制器内部设置有电机运行程序和三基色叠加程序，所述控制柜表面设置有人机操控屏、系统总开关和语音播报器；所述箱体内部设置有支撑杆，所述箱体底部设置有四只万行轮。

优选的，所述回风大巷、运输上山线、轨道上山线、区段运输巷、区段回风巷和运输大巷皆采用单行道流水的灯带作为模拟线路。

优选的，所述灯带采用以单像素三基色来实现不同色彩显示的ws2812型彩灯。

优选的，所述控制柜安装于箱体内部正面；所述人机操控屏、系统总开关和语音播报器皆镶嵌于箱体正面；所述人机操控屏、系统总开关和语音播报器皆与stm32控制器电性相连；所述语音播报器的播放内容与灯带中流水灯的显示位置相匹配。

优选的，所述支撑杆顶部与展台下表面固定相连，所述支撑杆正中间位置设置有铰链，所述铰链一端与调角杆滑动相连，所述调角杆与调角电机相连，所述调角电机通过驱动电路与stm32控制器电性相连。

优选的，所述驱动电路采用基于mosfet开关管的三相全桥驱动电路；所述调角电机采用1000w小型无刷直流电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的箱体应用了pvc板材料，这种材料重量轻，防水防潮，抗酸碱，价格便宜，易于加工，绿色环保。底座安装了万向轮，它的结构允许360度随意旋转，随意的前进，后退，增加了此物理模型的灵活性。采煤过程中的主要三大运输系统通过stm32控制器进行编程控制，巧妙的用单行道灯带展示了多个复杂的系统，灯带所选择的的型号为ws2812，此灯带的控制方式为单线归零码外控，每个像素点的三基色颜色可实现256级亮度显示，完成16777216种颜色的全真色彩显示。在展示各大系统及各段区域时，我们还配上了相应的语音播报系统。展板共做了三层，最底层的木板通过雕刻机，完整的将采煤中的各条巷道及车场等各区域凸显出来。中间一层采用了pvc透明塑料板。最顶层用的黑色不透明的亚克力板，比较真实的还原了采煤过程中的各段工作情况。本发明在实际运用中，能够用不同色彩的单行道流水灯带来模拟三大系统的工作方式及各区段工作状态，且可通过电动调节展板仰角，来形象地模拟矿井下的缓倾斜煤层和急倾斜煤层，并可详细讲解灯带中流水亮灯位置的采矿工作方式及其特点，适合推广运用。

附图说明

图1为本发明装置主体结构简图；

图2为本发明展台结构简图；

图3为本发明电气原理框图；

图中：1-展台；2-回风大巷；3-运输上山线；4-车场；5-轨道上山线；6-采空区；7-区段运输巷；8-区段回风巷；9-运输大巷；10-展板；11-支撑杆；12-调角杆；13-调角电机；14-控制柜；15-人机操控屏；16-系统总开关；17-铰链；18-灯带；19-万行轮；20-语音播报器；21-箱体；22-装置主体；23-stm32控制器；24-驱动电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种采矿实验教学装置，包括装置主体22，所述装置主体22包括展台1、控制柜14、箱体21和万行轮19；所述展台1上表面设置有展板10，所述展板10上设置有回风大巷2、运输上山线3、车场4、轨道上山线5、采空区6、区段运输巷7、区段回风巷8和运输大巷9，所述灯带18与stm32控制器23电性相连；所述控制柜14内设置有stm32控制器23，所述stm32控制器23内部设置有电机运行程序和三基色叠加程序，所述控制柜14表面设置有人机操控屏15、系统总开关16和语音播报器20；所述箱体21内部设置有支撑杆11，所述箱体21底部设置有四只万行轮19。

其中，所述回风大巷2、运输上山线3、轨道上山线5、区段运输巷7、区段回风巷8和运输大巷9皆采用单行道流水的灯带18作为模拟线路。

其中，所述灯带18采用以单像素三基色来实现不同色彩显示的ws2812型彩灯。

其中，所述控制柜14安装于箱体21内部正面；所述人机操控屏15、系统总开关16和语音播报器20皆镶嵌于箱体21正面；所述人机操控屏15、系统总开关16和语音播报器20皆与stm32控制器23电性相连；所述语音播报器20的播放内容与灯带18中流水灯的显示位置相匹配。

其中，所述支撑杆11顶部与展台1下表面固定相连，所述支撑杆11正中间位置设置有铰链17，所述铰链17一端与调角杆12滑动相连，所述调角杆12与调角电机13相连，所述调角电机13通过驱动电路24与stm32控制器23电性相连。

其中，所述驱动电路24采用基于mosfet开关管的三相全桥驱动电路；所述调角电机13采用1000w小型无刷直流电机。

工作原理：在教学现场，首先将本装置放置在教学合适位置，调节好角度，使展板10正对学生；然后，给系统上电，并打开系统总开关16，当需要讲解缓倾斜煤层时，通过人机操控屏15来调节调角电机13，使展板10倾斜角变小，当需要讲解急倾斜煤层时，通过人机操控屏15来调节调角电机13，使展板10倾斜角变大；讲解时，语音播报器20的播放内容与灯带18中流水灯的显示位置相匹配，对所显示的位置，有顺序地进行讲解。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。