煤矿钻孔机用钻孔深度监测装置的制作方法

本实用新型涉及煤矿设备技术领域，尤其是涉及一种煤矿钻孔机用钻孔深度监测装置。

背景技术：

为了提高煤矿开采的安全性，在对相关煤层进行开采前需要用钻孔机进行钻孔试验。钻孔的数量和深度都要符合相关要求。井下施工人员有时并不能完全按照管理部门的要求进行施工。而管理人员检查时也不可能面面俱到，尤其无法保证钻孔深度满足相关要求。为了保证施工安全，管理人员只能更加频繁详细的下去检查。如此一来既浪费了人力又影响了工作效率。

目前，偶有煤矿钻孔机带有钻孔深度测量显示系统，但是也相对简单，仍然需要依赖施工人员操作校正钻孔深度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种煤矿钻孔机用钻孔深度监测装置，能实施监测煤矿钻孔机的钻孔深度。

本实用新型提供的煤矿钻孔机用钻孔深度监测装置，包括：

测距仪，用于实时测量其与煤矿钻孔机运动部件的距离；

压力变送器，所述压力变送器装配在煤矿钻孔机的液压油路中，用于实时测量液压油路的压力值；

中控机，所述中控机与所述测距仪连接，并获取测距仪测得的数据；所述中控机与所述压力变送器连接，并获取压力变送器测得的液压油路的压力值；

所述中控机用于将液压油路的压力值和测距仪测得的数据发送给地面计算机，并接收地面计算机发送的指令，实现对压力变送器的压力阈值的设定；

所述压力阈值包括高压阈值和低压阈值，当液压油路的压力值大于高压阈值时，中控机将测距仪测得的数据发送给地面计算机；当液压油路的压力值小于低压阈值时，中控机不将测距仪测得的数据发送给地面计算机；当液压油路的压力值等于高压阈值、液压油路的压力值等于低压阈值或液压油路的压力值介于高压阈值与低压阈值之间时，中控机继续保持前一时刻的动作。

进一步地，所述中控机包括：

主控MCU，

第一通信模块，第一通信模块分别与主控MCU和测距仪连接，主控MCU通过第一通信模块与测距仪通信；

第二通信模块，第二通信模块分别与主控MCU和地面计算机连接，主控MCU通过第二通信模块与地面计算机通信，

压力值采集模块，压力值采集模块分别与主控MCU和压力变送器连接，主控MCU通过压力值采集模块采集压力变送器测得的数据。

进一步地，所述主控MCU设置有A/D转换模块，所述主控MCU通过A/D转换模块与压力值采集模块连接。

进一步地，所述的中控机还包括LED显示模块，

所述LED显示模块与主控MCU连接，用于显示煤矿钻孔机的钻孔深度。

进一步地，所述主控MCU设置有计数器模块，所述主控MCU通过计数器模块控制LED显示模块显示内容的更新频率。

进一步地，所述主控MCU采用STM32芯片。

进一步地，所述LED显示模块采用MM74C912芯片。

进一步地，所述第一通信模块为RS485通信模块，采用MAX3485芯片。

进一步地，所述第二通信模块为以太网通信模块，采用DP83848芯片。

进一步地，所述测距仪为激光测距仪。

本实用新型在工作时，中控机实时采集煤矿钻孔机液压油路的压力值，并时获取激光测距仪的测量数据值，作为钻孔深度的计算依据，以实时监测当前的钻孔深度，中控机将钻孔深度定时更新显示。

中控机将当前钻孔深度、激光测距仪的测量数据值、液压油路的压力值、本实用新型的IP地址等信息通过以太网线定时上传给地面计算机。地面管理人员可随时查看接收到的信息，根据此信息可实时掌握井下的施工状况，极大的方便了管理人员的工作，提高了效率，节省了人力。

与现有技术相比，本实用新型提供的煤矿钻孔机用钻孔深度监测装置，具有以下优点：

1、本实用新型可以自动监测煤矿钻孔机的实时钻孔深度，工作过程中无需人工干预，在确保施工规范的同时可减少人力投入。

2、本实用新型实时将当前钻孔深度通知地面管理人员，地面管理人 员无需频繁下井检查即可实时掌握井下钻孔状况和施工进度，减轻了工作强度，提高了工作效率。

3、本实用新型通过将压力变送器装配在煤矿钻孔机的液压油路中，不仅可以监测煤矿钻孔机的实时钻孔深度，还可以监测煤矿钻孔机的工作状态，使得管理人员对井下施工情况有一定的了解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本实用新型的原理结构框图；

图2为本实用新型的结构示意图。

附图标记：

1-测距仪； 2-煤矿钻孔机运动部件；

3-压力变送器； 4-中控机；

5-地面计算机；

41-主控MCU； 42-第一通信模块；

43-第二通信模块； 44-压力值采集模块；

45-LED显示模块；

411-A/D转换模块； 412-计数器模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1本实用新型的原理结构框图；图2为本实用新型的结构示意图。

如图1-2所示，本实用新型提供的煤矿钻孔机用钻孔深度监测装置，包括：

测距仪1，用于实时测量其与煤矿钻孔机运动部件2的距离；

压力变送器3，所述压力变送器3装配在煤矿钻孔机的液压油路中，用于实时测量液压油路的压力值；

中控机4，所述中控机4与所述测距仪1连接，并获取测距仪1测得 的数据；所述中控机4与所述压力变送器3连接，并获取压力变送器3测得的液压油路的压力值；

所述中控机4用于将液压油路的压力值和测距仪1测得的数据发送给地面计算机5，并接收地面计算机5发送的指令，实现对压力变送器3的压力阈值的设定；

所述压力阈值包括高压阈值和低压阈值，当液压油路的压力值大于高压阈值时，中控机4将测距仪1测得的数据发送给地面计算机5；当液压油路的压力值小于低压阈值时，中控机4不将测距仪1测得的数据发送给地面计算机5；当液压油路的压力值等于高压阈值、液压油路的压力值等于低压阈值或液压油路的压力值介于高压阈值与低压阈值之间时，中控机4继续保持前一时刻的动作。

本实施例中，所述测距仪1为激光测距仪。

与现有技术相比，本实用新型提供的煤矿钻孔机用钻孔深度监测装置，具有以下优点：

1、本实用新型可以自动监测煤矿钻孔机的实时钻孔深度，工作过程中无需人工干预，在确保施工规范的同时可减少人力投入。

2、本实用新型实时将当前钻孔深度通知地面管理人员，地面管理人员无需频繁下井检查即可实时掌握井下钻孔状况和施工进度，减轻了工作强度，提高了工作效率。

3、本实用新型通过将压力变送器3装配在煤矿钻孔机的液压油路中，不仅可以监测煤矿钻孔机的实时钻孔深度，还可以监测煤矿钻孔机的工作状态，使得管理人员对井下施工情况有一定的了解。

进一步地，所述中控机4包括：

主控MCU41，

第一通信模块42，第一通信模块42分别与主控MCU41和测距仪1连接，主控MCU41通过第一通信模块42与测距仪1通信；

第二通信模块43，第二通信模块43分别与主控MCU41和地面计算机5连接，主控MCU41通过第二通信模块43与地面计算机5通信，

压力值采集模块44，压力值采集模块44分别与主控MCU41和压力变送器3连接，主控MCU41通过压力值采集模块44采集压力变送器3测得的数据。

进一步地，所述主控MCU41设置有A/D转换模块411，所述主控MCU41通过A/D转换模块411与压力值采集模块44连接。

进一步地，所述的中控机4还包括LED显示模块45，

所述LED显示模块45与主控MCU41连接，用于显示煤矿钻孔机的钻孔深度。

进一步地，所述主控MCU41设置有计数器模块412，所述主控MCU41通过计数器模块412控制LED显示模块45显示内容的更新频率。

进一步地，所述主控MCU41采用STM32芯片。

进一步地，所述LED显示模块45采用MM74C912芯片。

进一步地，所述第一通信模块42为RS485通信模块，采用MAX3485芯片。

进一步地，所述第二通信模块43为以太网通信模块，采用DP83848芯片。

本实用新型在首次装配到某台特定的煤矿钻孔机使用时，需要进行相关调试、配置。调试、配置完成后，实际作业时无需再对其进行人工干预。

煤矿钻孔机钻进时，是通过液压装置抱紧钻杆，然后旋转前进。压力 变送器3通过三通装配到煤矿钻机的液压油路中，实时测量液压油路的压力值；激光测距仪固定在合理位置，实时测量其与煤矿钻孔机运动部件2的距离。

调试时，连接好地面计算机5、中控机4、激光测距仪、压力变送器3整套系统，上电工作，中控机4将实时采集压力变送器3的数据并定时上传给地面计算机5。

启动煤矿钻孔机让其液压系统抱紧钻杆钻进，技术人员依据液压装置抱紧和松开钻杆时压力变送器3测得的压力数据来设置压力阈值。

例如：液压系统抱紧钻杆时，压力变送器3测得的压力值为PH；液压系统松开钻杆时，压力变送器3测得的压力值为PL，可以将高压阈值设为YZH＝2PH/3+PL/3，将低压阈值设为YZL＝PH/3+2PL/3。

本实用新型在实际工作中，当测得压力值大于高压阈值YZH时，则认为液压系统抱紧了钻杆准备钻进，将此时激光测距仪测量值的变化作为钻孔深度的计算依据；当测得的压力值小于低压阈值YZL，则认为液压系统松开了钻杆停止钻进，此时激光测距仪测量值的变化不再作为钻孔深度的计算依据。当液压油路的压力值等于高压阈值YZH、液压油路的压力值等于低压阈值YZL或液压油路的压力值介于高压阈值与低压阈值之间时，中控机4继续保持前一时刻的动作。

本实用新型中，压力变送器3测的压力值信号模拟信号，经A/D转换模块411传输给主控MCU41，主控MCU41将接收到的压力值与高压阈值和低压阈值比较。

假定前一刻主控MCU41接收到的压力变送器3测的压力值信号状态为低，若前时刻的测得压力值大于高压阈值YZH时，将当前的压力值信号状态标记为高，将此时激光测距仪测量值的变化作为钻孔深度的计算依 据；若当前时刻的测得压力值小于等于高压阈值YZH时，将当前的压力值信号状态标记为低，此时激光测距仪测量值的变化不再作为钻孔深度的计算依据。

假定前一刻主控MCU41接收到的压力变送器3测的压力值信号状态为高，若前时刻的测得压力值小于低压阈值YZL时，将当前的压力值信号状态标记为低，此时激光测距仪测量值的变化不再作为钻孔深度的计算依据；若当前时刻的测得压力值大于等于低压阈值YZL时，将当前的压力值信号状态标记为高，将此时激光测距仪测量值的变化作为钻孔深度的计算依据。

高压阈值和低压阈值的设置，使得主控MCU41在是否将激光测距仪测量值的变化作为钻孔深度的计算依据之间有缓冲时间，不至于频繁启动或停止主控MCU41读取数据功能。

当然，高压阈值和低压阈值的值也可以设计为其他数值，可根据实际情况具体设定。

地面计算机5通过以太网向中控机4发送特定的命令数据，来实现对钻孔深度初始值的设定，对压力监测阈值的设定以及对激光测距仪的工作模式设置等。

中控机4接收到地面计算机5下发的命令数据后，先进行存储、判断，一帧命令发完后，再执行相关操作。地面计算机5发送的钻孔深度初始值、压力监测阈值等数据存储在中控机4的主控MCU41中；对激光测距仪的工作模式设置命令数据，中控机4通过RS485通信接口转发给激光测距仪。

本实用新型调试、设置完成后，可用于对应煤矿钻孔机械的配套装置，以后无需再进行调试、设置。而且，仍可由管理人员通过地面计算机5向 中控机4发送命令数据来改变钻孔机的初始钻孔深度设置。地面计算机5内可保留有之前的设置记录。

本实用新型在工作时，中控机4实时采集煤矿钻孔机液压油路的压力值，并时获取激光测距仪的测量数据值，作为钻孔深度的计算依据，以实时监测当前的钻孔深度，中控机4将钻孔深度定时更新显示。

中控机4将当前钻孔深度、激光测距仪的测量数据值、液压油路的压力值、本实用新型的IP地址等信息通过以太网线定时上传给地面计算机5。地面管理人员可随时查看接收到的信息，根据此信息可实时掌握井下的施工状况，极大的方便了管理人员的工作，提高了效率，节省了人力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。