井下钻孔深度探测仪的制作方法
【专利摘要】本发明属于安全防护设备领域，尤其涉及一种井下钻孔深度探测仪，包括信号解调模块、信号收发模块、信号功放模块、信号转波模块、电源模块、与信号解调模块相连接的中央处理器，所述的信号解调模块模块包括数据编译传输接口芯片、放大器和晶振，其中放大器和晶振与数据编译传输接口芯片的端口相连接；信号收发模块包括天线和信号整流部件，天线与信号整流部件相连接，信号整流部件与数据编译传输接口芯片的端口相连接；信号功放模块包括放大器，放大器与数据编译传输接口芯片的端口相连接；信号转波模块包括放大器，放大器与数据编译传输接口芯片的端口相连接，中央处理器为无线收发器芯片，本装置探测数据准求、精确记录、操作简单可靠。
【专利说明】井下钻孔深度探测仪
【技术领域】
[0001]本发明属于安全防护设备领域，尤其涉及一种记录精确、操作简单、安全可靠的井下钻孔深度探测仪。
【背景技术】
[0002]瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，从20世纪50年代开始，我国就将瓦斯抽放作为治理煤矿瓦斯灾害的重要措施在高瓦斯和突出矿井推广；2002年，国家煤矿安全监察局制定了“先抽后采，以风定产，监测监控”的煤矿瓦斯防治方针；2006年，再次明确煤矿瓦斯治理必须坚持，抽放瓦斯必须先打钻孔，然后通过钻孔将瓦斯排放干净，经过多年努力，我国煤矿井下钻孔技术与装备有了很大的发展，但是，一方面我国地质、煤层的多样性及煤矿工人的文化素质普遍不高，导致钻探的钻孔深度达不到要求，瓦斯抽放不干净情况的出现，另一方面，行业内还没有专门用来探测钻孔深度的探测器，这就给煤矿瓦斯钻孔深度管理工作带来一定的难度，为以后的安全生产埋下了一定的隐患，严重制约这我国煤矿行业的安全生产效率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供的一种精确记录、操作简单、安全可靠的井下钻孔深度探测仪。
[0004]本发明是这样实现的:一种井下钻孔深度探测仪，其特征在于:包括信号解调模块、信号收发模块、信号功放模块、信号转波模块、电源模块、与信号解调模块相连接的中央处理器，所述的信号解调模块模块包括数据编译传输接口芯片、放大器和晶振，其中放大器和晶振与数据编译传输接口芯片的端口相连接；所述的信号收发模块包括天线和信号整流部件，天线与信号整流部件相连接，信号整流部件与信号解调模块模块中的数据编译传输接口芯片的端口相连接；所述的信号功放模块包括放大器，放大器与信号解调模块模块中的数据编译传输接口芯片的端口相连接；所述的信号转波模块包括放大器，放大器与信号解调模块模块中的数据编译传输接口芯片的端口相连接；所述的中央处理器为无线收发器芯片。
[0005]所述的数据编译传输接口芯片型号为DP236，中央处理器型号为nRF24LUl+。
[0006]所述的中央处理器上设置有输入键盘、LED液晶显示屏、报警指示装置、USB通讯口、存储器、网络传输接口。
[0007]所述的中央处理器上设置有无线收发器。
[0008]所述的中央处理器上设置有GPS定位装置。
[0009]所述的电源模块为电池和与电池相连接的DC/AC能量转换器。
[0010]所述的天线与信号整流部件之间的接口为SMA接口。
[0011]本发明中所述的井下钻孔深度探测仪具有探测到的数据准确、传输穿透力强、探测距离远、显示直观、操作简单、携带方便的特点，井下钻孔深度探测仪在得出准确的钻孔深度数据的基础上，可以通过井下钻孔深度探测仪内部的无线收发器与后台处理系统进行数据通讯，后台处理系统将井下钻孔深度探测仪处理过钻孔的数据进行再次处理，得出钻头钻杆在煤层中的运动轨迹，并将计算出的数据反馈到井下钻孔深度探测仪上，工作人员通过LED液晶显示屏对钻头钻杆的运动轨迹有直观的了解，并可根据钻头钻杆的运动情况安排下一步的操作；其次，井下钻孔深度探测仪探测到的钻孔深度数据存储到设备本身安装的存储器，以便后期对钻孔数据进行安检抽查，同时，钻孔深度数据通过井下钻孔深度探测仪内部的无线收发器传输至后台，方便后台监管人员实时观察所打钻孔是否符合要求；另外，本设备采用集成微电子元器件，采用可循环充点电路，体积小低耗能具有显著的节能环保效果；最后，整体采用本安电路设计及电子化，所以其操作安全、稳定和准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的设备电气连接方框图。
[0013]图2为本发明中信号解调模块、信号收发模块、信号功放模块和信号转波模块的设备电气原理图。
[0014]图3为本发明中中央处理器的设备电气原理图。
具体实施方案
[0015]如图2和图3所示，一种井下钻孔深度探测仪，包括信号解调模块18、信号收发模块19、信号功放模块20、信号转波模块21、电源模块、与信号解调模块相18连接的中央处理器22 ；
所述的信号解调模块模块包括型号为DP236的数据编译传输接口芯片、放大器1、2、3、
4、5和晶振XI，其中晶振Xl的1、2两个接线端子分别与DP236的8号管脚XOSC Q2、9号管脚XOSC Ql相连接，电容Cl的I端与晶振Xl的I接线端子相连接，C2的I端与晶振Xl的2接线端子相连接，电容Cl、C2的2端相连接，放大器I与电容Cl、C2的2端相连接，可变电容C3与电容C2并联，放大器2与电容C4的一端相连接，C4的另一端分别与电源模块和DP236的10号管脚AVDD相连接，放大器3与电容C5的一端相连接，C5的另一端分别与电源模块和DP236的5号管脚DVDD相连接，放大器4与DP236的21号管脚AGND相连接，放大器5与电阻Rl的一端相连接，电阻Rl的另一端与DP236的11号管脚RBIAS相连接。
[0016]所述的信号收发模块包括天线6和信号整流部件，所述的信号整流部件包括电容、电感、放大器和电阻，天线6和放大器7分别与电感LI的一端相连接，电感LI的另一端分别与电感L2的一端和电容C6的一端相连接，电容C6的另一端与放大器8相连接，电感L2的另一端与电容C7的一端相连接，电容C7的另一端与DP236的12号管脚RF OUT相连接，DP236的12号管脚RF OUT还与电容C8的一端和电感L3的一端相连接，电容C8的另一端和电感L3的另一端相连接，电容C8的另一端同时与电容C9的一端和电阻R5的一端相连接，电容C9的另一端与放大器9相连接，电阻R5的另一端与电源模块相连接。
[0017]所述的信号功放模块包括放大器、电感和电阻，放大器10与电容ClO的一端相连接，电容ClO的另一端分别与电源模块和DP236的19号管脚DVDD相连接，放大器11与电容Cll的一端相连接，电容Cll的另一端分别与电源模块和DP236的17号管脚AVDD相连接，放大器12与电容C12的一端相连接，电容C12的另一端分别与电阻R4的一端和DP236的15号管脚AVDD相连接，电阻R4的另一端与电源模块相连接,放大器13与电容C13的一端相连接，电容C13的另一端与DP236的15号管脚AVDD相连接，放大器14与电容C14的一端相连接，电容C14的另一端分别与电源模块和DP236的13号管脚AVDD相连接。
[0018]所述的信号转波模块包括放大器、电容和电阻,放大器15与电容C15的一端相连接，电容C15的另一端分别与电阻R3的一端和DP236的16号管脚VC相连接，电阻R3的另一端与DP236的18号管脚CHP OUT相连接，放大器16与电容C16的一端相连接，电容C16的另一端与电阻R2的一端相连接，电阻R2的另一端与DP236的18号管脚CHP OUT相连接，放大器17与电容C17的一端相连接，电容C17的另一端与DP236的18号管脚CHP OUT相连接。
[0019]所述的中央处理器22为无线收发器芯片，中央处理器型号为nRF24LUl+，nRF24LUl+的I号管脚VDD和3号管脚VDD与电源模块相连接，同时这两个管脚和电容C28的一端相连接，电容C28的另一端接地；nRF24LUl+的2号管脚VBUS分别与电阻R8的一端和电容C27的一端相连接，电阻R8的另一端与USB接口 2 3的I号接口相连接，电容C27的另一端接地；4号管脚D+和5号管脚D—分别与电阻R 6、R 7的一端相连接，电阻R 6、R 7的另一端分别USB接口 2 3的2、3号接口相连接，USB接口 2 3的4号接地；nRF24LUl+的6号管脚V S S接地；nRF24LUl+的7号管脚PROG与电阻R9的一端相连接，电阻R 9的另一端接地，nRF24LUl+的7号管脚P R O G同时与L E D液晶显示屏2 4的I号端口相连接；nRF24LUl+的8号管脚R E S E T与电阻R I O的一端相连接，电阻R I O的另一端与nRF24LUl+的9号管脚V D D相连接，nRF24LUl+的9号管脚在接电源模块的同时还与电容C 2 6的一端相连接，C 2 6的另一端接地；nRF24LUl+的9号管脚，nRF24LUl+的I O号管脚P 0.1与L E D液晶显示屏2 4的2号端口相连接，nRF24LUl+的I I号管脚P 0.1与L E D液晶显示屏2 4的3号端口相连接，nRF24LUl+的I 3号管脚P 0.2与L E D液晶显示屏2 4的4号端口相连接，nRF24LUl+的I 4号管脚P 0.3与L E D液晶显示屏2 4的5号端口相连接；nRF24LUl+的I 2号管脚V SS接地；nRF24LUl+的I 5号管脚P 0.4与输入键盘2 5相连接；nRF24LUl+的I 6号管脚P 0.5与存储器2 6相连接；nRF24LUl+的I 7号管脚P V S S、I 8号管脚V S S、2 3号管脚V S S均接地；nRF24LUl+的I 9号管脚V D D、2 4号管脚V D D、2 5号管脚T R E F、2 6号管脚V S S、2 7号管脚V D D接电源模块；nRF24LUl+的2 O号管脚VDD P A在接电源模块的同时，分别与电容C 2 4、C 2 5的一端相连接，电容C 2 4、C 2 5的另一端接地；nRF24LUl+的2 I号管脚AN T I与DP236芯片的4号管脚P D O相连接，进行两个芯片间的通讯；nRF24LUl+的2 2号管脚AN T 2与电容C 2 3的一端相连接，电容C 2 3的另一端接地，nRF24LUl+的2 2号管脚A N T 2同时与电感L 4相连接，电感L 4与电感L 5相连接，电感L 5与电容C 2 4的一端相连接，电容C 2 4的另一端接地；nRF24LUl+的2 8号管脚D E C 1、2 9号管脚D E C 2分别与电容C 2 1、C 2 O的一端相连接，电容C 2 1、C 2 O的另一端接地；nRF24LUl+的3 2号管脚X C
1、3 I号管脚X C 2分别与晶振X 2的两端相连接，晶振X 2的两端同时分别与电容CI 8、C I 9的一端相连接，电容C I 8、C I 9的另一端接地。nRF24LUl+上的L E D液晶显示屏2 4、输入键盘2 5和存储器2 6，使装置达到显示明了、操作性强和更换、读取井下钻孔深度探测仪内部数据方便的目的。[0020]所述的电源模块为电池、与电池相连接的DC/AC能量转换器和电压检测部件，电池内的电能经过DC/AC能量转换器后，给整个装置提供电能。报警指示系统为指示灯和蜂鸣器，当电池的电压检测部件检测到电池处于欠压状态时，报警指示系统会发出报警指示，提醒使用者为电池充电。
[0021]如图3所示，信号解调模块18完成I/Q调制解调、射频本振的合成和数据衰减的任务；信号收发模块19包块天线、射频滤波、收发开关、射频滤波和数据衰减器；信号功放模块20完成上下变频、收发放大和数控衰减的任务；信号转波模块21包括中频开关、中频滤波和射频本振；中央处理器22为运算核心，中央处理器2 2发出探测信号，探测信号以此经过信号解调模块18、信号转波模块21、信号功放模块20和信号收发模块19后，发射到被探测钻孔，探测信号在钻孔反弹后以此经过信号收发模块19后、信号功放模块20、信号转波模块21和信号解调模块18后进入到中央处理器22，中央处理器22中对探测信号进行判读、编码带最后输出，然后探测结果显示到L E D液晶显示屏2 4 ;但需要更改装置上的数据时，可以用输入键盘2 5手动修改，也可以USB接口 2 3修改。
[0022]实施例2:
本实施例的技术方案是在实施例1的技术方案基础上在中央处理器上设置无线收发器。
[0023]无线收发器可以远程与后台处理系统通讯，井下钻孔深度探测仪在得出准确的钻孔深度数据的基础上，通过井下钻孔深度探测仪内部的无线收发器与后台处理系统进行数据通讯，后台处理系统将井下钻孔深度探测仪处理过钻孔的数据进行再次处理，得出钻头钻杆在煤层中的运动都能精确探测定位，并将计算出的数据反馈到井下钻孔深度探测仪上，工作人员通过LED液晶显示屏对钻头钻杆的运动有直观的了解，并可根据钻头钻杆的运动情况安排下一步的操作；其次，井下钻孔深度探测仪探测到的钻孔深度数据在存储到设备本身安装的存储器，以便后期对钻孔数据进行安检抽查的基础上，还能够通过井下钻孔深度探测仪内部的无线收发器传输至后台，方便后台监管人员实时观察所打钻孔是否符合要求。
[0024]实施例3:
本实施例的技术方案是在实施例2的技术方案基础上在中央处理器上设置GPS定位装置。
[0025]后台通过GPS定位装置能够监控井下工作人员的位置，方便对井下工作人员的管理，另外，当发生矿难事故时，救援人员可以根据GPS定位装置发出的信号对井下人员进行搜救。
【权利要求】
1.一种井下钻孔深度探测仪，其特征在于:包括信号解调模块、信号收发模块、信号功放模块、信号转波模块、电源模块、与信号解调模块相连接的中央处理器， 所述的信号解调模块模块包括数据编译传输接口芯片、放大器和晶振，其中放大器和晶振与数据编译传输接口芯片的端口相连接； 所述的信号收发模块包括天线和信号整流部件，天线与信号整流部件相连接，信号整流部件与信号解调模块模块中的数据编译传输接口芯片的端口相连接； 所述的信号功放模块包括放大器，放大器与信号解调模块模块中的数据编译传输接口芯片的端口相连接； 所述的信号转波模块包括放大器，放大器与信号解调模块模块中的数据编译传输接口芯片的端口相连接； 所述的中央处理器为无线收发器芯片。
2.根据权利要求1所述的井下钻孔深度探测仪，其特征在于:所述的数据编译传输接口芯片型号为DP236，中央处理器型号为nRF24LUl+。
3.根据权利要求1所述的井下钻孔深度探测仪，其特征在于:所述的中央处理器上设置有输入键盘、LED液晶显示屏、报警指示装置、USB通讯口、存储器、网络传输接口。
4.根据权利要求1或权利要求3所述的井下钻孔深度探测仪，其特征在于:所述的中央处理器上设置有无线收发器。
5.根据权利要求1或权利要求3或权利要求4任意一项所述的井下钻孔深度探测仪，其特征在于:所述的中央处理器上设置有GPS定位装置。
6.根据权利要求1所述的井下钻孔深度探测仪，其特征在于:所述的电源模块为电池和与电池相连接的DC/AC能量转换器。
7.根据权利要求1所述的井下钻孔深度探测仪，其特征在于:所述的天线与信号整流部件之间的接口为SMA接口。
【文档编号】E21B47/12GK103758508SQ201410061482
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】李海军, 田建伟, 宋广全 申请人:河南龙腾新型钻具制造有限公司