一种煤矿超声波自动监测排水系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于煤矿安全监测技术领域，具体涉及一种煤矿超声波自动监测排水 系统。
【背景技术】
[0002] 煤炭消耗在我国的整个能源消耗中占有很大的比例，随着经济发展，国家对煤炭 能源的需求也越来越大，然而煤矿事故常有发生，政府和人民都为此付出了巨大的代价，因 此煤矿的安全生产越来越受重视。水，瓦斯，火，煤尘和顶板灾害是煤矿生产的五大灾害，水 害作为煤矿五大灾害之一，对井下作业人员的生命安全和国家的财产安全带来严重威胁。 在煤矿开发的过程中，由于雨水和地表水不断渗透到井下，汇集形成大量积水。如果不能及 时将积水排送到井上，情况严重的会造成重大事故，因此，煤矿水害给国家和人民带来的经 济损失和事故伤亡十分严重，不可轻视。
[0003] 目前煤矿排水系统使用的传统设备存在着自动化程度较低、可靠性不高、人工劳 动强度大、应急能力差等问题，这些问题始终制约着煤矿排水系统的发展，为了适应煤矿井 下恶劣环境，因此需要一种煤矿超声波自动监测排水系统，利用检测技术和自动控制原理 取代传统的人工检测，对水位进行实时检测，实现非接触测量液位信息，利用继电器控制水 栗排水，实现水栗房的无人值守，降低工人的劳动时间和劳动强度，并能够实现地面监控与 故障报警，提高了系统的可靠性，具有十分重要的实际意义。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矿 超声波自动监测排水系统，结构简单，设计合理，实现了非接触测量且减小液位测量误差， 并能实现煤矿自动排水，对预防煤矿水灾具有重要意义，且使用效果好，便于推广使用。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种煤矿超声波自动监测 排水系统，其特征在于:包括微控制器以及与微控制器相接的按键控制电路和串口通信电 路，所述微控制器的输入端接有复位电路、用于测量矿井水位的超声波测距电路和用于采 集当前环境温度以此补偿超声波传播速度的超声波补偿电路，所述微控制器的输出端接有 水栗驱动电路、声光报警电路和用于显示液位和温度信息的LED显示电路，所述水栗驱动电 路的输出端接有水栗，所述串口通信电路接有用于监控井下液位和温度的上位机;所述超 声波测距电路包括超声波模块HC-RS04,所述超声波模块HC-RS04的TRIG引脚和ECHO引脚均 与微控制器相接，超声波模块HC-RS04的VCC引脚与5V电源相接。
[0006] 上述的一种煤矿超声波自动监测排水系统，其特征在于:所述超声波补偿电路包 括芯片DS18B20,所述芯片DS18B20的DQ引脚与微控制器相接，芯片DS18B20的VCC引脚与5V 电源相接。
[0007] 上述的一种煤矿超声波自动监测排水系统，其特征在于:水栗驱动电路包括三极 管Q2和继电器K1，所述三极管Q2的基极与微控制器相接，三极管Q2的集电极分三路，一路与 继电器K1的第1引脚相接，第二路与二极管D5的阳极相接，第三路与经电阻R2与二极管D4的 阳极相接;继电器K1的第2引脚分两路，一路与二极管D5的阴极相接，另一路与二极管D4的 阴极相接，继电器K1的常开触点与220V电源相接，继电器K1的动触点与水栗的正接线端相 接，所述水栗的负接线端接地。
[0008] 上述的一种煤矿超声波自动监测排水系统，其特征在于:所述串口通信电路包括 芯片MAX323和接口RS232,所述芯片MAX323的T1IN引脚和R10UT引脚均与微控制器相接，芯 片MAX323的H0UT引脚与接口RS232的第8引脚相接，芯片MAX323的R1IN引脚与接口RS232的 第2引脚相接。
[0009] 上述的一种煤矿超声波自动监测排水系统，其特征在于:所述声光报警电路包括 发光二级管D1、蜂鸣器LSI和语音芯片ISD1420,所述芯片ISD1420的A2引脚、A3引脚、A4引 脚、A5引脚、A6引脚和A7引脚均与微控制器相接;芯片ISD1420的7^元引脚与5V电源相接， 芯片ISD1420的7>Z：4TZ_引脚和REC引脚均与微控制器相接，芯片ISD1420的SP+引脚与蜂鸣器 LSI的一端相接，所述芯片ISD1420的SP-引脚与蜂鸣器LSI的另一端相接，所述芯片ISD1420 的RECLED引脚经电阻R6与发光二级管D1的阴极相接;所述发光二级管D1的阳极与5V电源 相接。
[0010] 上述的一种煤矿超声波自动监测排水系统，其特征在于:所述LED显示电路包括驱 动芯片MAX7219和四个7段LED管。
[0011] 上述的一种煤矿超声波自动监测排水系统，其特征在于:所述按键控制电路包括 按键S1、按键S2和按键S3,所述按键S1的一端、按键S2的一端和按键S3的一端均与微控制器 相接，按键S1的另一端经电阻R11与5V电源相接，按键S2的另一端经电阻R12与5V电源相接， 按键S3的另一端经电阻R13与5V电源相接。
[0012] 上述的一种煤矿超声波自动监测排水系统，其特征在于:所述微控制器包括单片 机STC89C52。
[0013] 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
[0014] 1、本实用新型的结构简单，设计合理，实现及使用操作方便。
[0015] 2、本实用新型利用超声波技术检测液位数据，减少人员的巡检，并增加超声波补 偿电路，减小液位测量误差，电路简单、设计合理、接线方便且使用操作简单。
[0016] 3、本实用新型利用继电器控制水栗排水，实现水栗房的无人值守，可靠性高，使用 效果好。
[0017] 4、本实用新型采用上位机实现地面监控，实现了水位动态监控，使用效果好，便于 推广使用。
[0018] 综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，实现了非接触测量且减小液位测量误 差，并能实现煤矿自动排水，对预防煤矿水灾具有重要意义，且使用效果好，便于推广使用。
[0019] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型的电路框图。
[0021] 图2为本实用新型微控制器与超声波测距电路、超声波补偿电路和按键控制电路 的电路连接关系不意图。
[0022]图3为本实用新型水栗驱动电路和水栗的电路连接关系示意图。
[0023]图4为本实用新型串口通信电路的电路原理图。
[0024]图5为本实用新型声光报警电路的电路原理图。
[0025] 附图标记说明：
[0026] 1一超声波测距电路；2-超声波补偿电路；3-按键控制电路；
[0027] 4一复位电路； 5-微控制器； 6-水栗驱动电路；
[0028] 7-LED显示电路； 8-声光报警电路； 9一串口通信电路；
[0029] 10-水栗； 11 一上位机。
【具体实施方式】
[0030] 如图1所示的一种煤矿超声波自动监测排水系统，包括微控制器5以及与微控制器 相接的按键控制电路3和串口通信电路9,所述微控制器5的输入端接有复位电路4、用于测 量矿井水位的超声波测距电路1和用于采集当前环境温度以此补偿超声波传播速度的超声 波补偿电路2,所述微控制器5的输出端接有水栗驱动电路6、声光报警电路8和用于显示液 位和温度信息的LED显示电路7,所述水栗驱动电路6的输出端接有水栗10,所述串口通信电 路9接有用于监控井下液位和温度的上位机11。
[0031 ]本实施例中，所述微控制器5包括单片机STC89C52。
[0032]如图2所示，本实施例中，所述超声波测距电路1包括超声波模块HC-RS04,所述超 声波模块HC-RS04的TRIG引脚与单片机STC89C52的P2.2引脚相接，超声波模块HC-RS04的 ECHO引脚与单片机STC89C52的P2.1引脚相接，超声波模块HC-RS04的VCC引脚与5V电源相 接。
[0033]如图2所示，本实施例中，所述超声波补偿电路2包括芯片DS18