親隔离电路6.1，再通过A/D转换6.2，传输的拉力F数字信号输入到单片机传感器电信号输入接口 6.4中，通过单片机计算便可获得被测水泥浆液Im的比重值P。计算公式如下:
[0028]浮力F1=G — F = PgV
[0029]上式中:G_事先测得的金属重物在空气中自身的重力。F-单片机读出的拉力传感器细线上产生的拉力。V-金属重物的体积。g_重力加速度。由此便获得被测水泥浆液的比重值P:
[0030]P = (G - F) /g V
[0031]3)设〈直接配浆的自动配浆系统>..
[0032]见图2，在制浆桶In内设置插入分别通入水、水泥粉、沙粒和化学添加剂的如下四根管路及装置:①插入装有水管电磁阀IA的自来水管1，自来水管入口端与装有水流量传感器IB的自来水供水管路IC连通。②插入装有水泥电磁阀2A的水泥粉管2，水泥粉管入口与支撑有水泥电子秤2B的水泥漏斗2C连通；水泥漏斗上方为水泥送料管路出料口 2E,在出料口 2E处设有水泥供料电磁阀2D。③插入装有沙粒电磁阀3A的沙粒管3，沙粒管入口与支撑有沙粒电子秤3B的沙漏斗3C连通；沙漏斗上方为沙粒送料管路出料口 3E，在出料口 3E处设有沙粒供料电磁阀3D。④插入装有添加剂电磁阀4A的化学添加剂管4，化学添加剂管入口与支撑有添加剂电子秤4B的添加剂漏斗4C连通；添加剂漏斗上方为添加剂送料管路出料口 4E，在出料口 4E处设有添加剂供料电磁阀4D。
[0033]见图4，上述自动配浆系统中水流量传感器1B、水泥电子秤2B、沙粒电子秤3B、添加剂电子秤4B、拉力传感器10共五个传感器电信号输出端均连接到光耦隔离电路6.1输入端，再经A/D转换6.2连接到单片机6.3传感器电信号输入接口 6.4。单片机的控制信号输出端口 6.6接如下7个配浆执行元件的电磁线圈:①水管电磁阀1A、②水泥电磁阀2A、
③水泥供料控制装置2D、④沙粒电磁阀3A、⑤沙粒供料控制装置3D、⑥添加剂电磁阀4A、⑦添加剂供料控制装置4D。
[0034]自动配浆系统工作过程:I)用键盘7设置浆液浓度和配比信息。2)单片机控制系统自动控制水泥电磁阀2A、水泥供料电磁阀2D，再配合水泥电子秤2B输出的重量信息，实现控制输入制浆桶内的水泥灰重量。同理，单片机控制系统检测沙粒电子秤3B和添加剂电子秤4B输出的重量信息，控制沙粒电磁阀3A、沙粒供料电磁阀3D、添加剂电磁阀4A、添加剂供料电磁阀4D的开关时间，使配比达到要求；同时单片机控制系统根据在线式比重计的拉力传感器10反馈的密度信息调节自来水管电磁阀1A，使浆液浓度达到要求。
[0035]3)灌浆压力自控系统:
[0036]见图4，增设变频器9，变频器主电路9.3电源输入端接市电三相交流电输入5A，变频器主电路的三相交流电输出端接灌浆栗驱动电机5B电源输入端。主电路一般包括整流滤波电路和IGBT等器件和电路。这里变频器选用380V-15KW通用变频器，因是市售产品，这里不再详述。
[0037]见图4，见图1，上述灌浆压力自控系统中，灌浆检测记录系统中压力传感器Sn的电信号输出端8.1n接光耦隔离电路6.1输入端，再经A/D转换6.2连接到单片机传感器电信号输入端口 6.4。单片机设控制信号输出端口 6.6，通过光耦隔离电路分别与灌浆管路上装的高压电动阀门12η和声光报警装置Iln输入端连接。单片机设变频器通信接口 6.5，变频器上设有通信接口 9.1,用于两者间传输信息。见图4，变频器上的通信接口 9.1接控制回路9.2，控制回路9.2根据通信接口 9.1获得压力控制信息，通过主回路9.3对输入的三相交流电5Α的电压频率进行改变，再将改变后的三相交流电输出到灌浆栗驱动电机5Β，实现对灌浆栗驱动电机5Β的功率控制，最终达到对灌浆压力的控制。
[0038]灌浆压力自控系统工作过程:操作人员通过键盘7设定灌浆管路压力，并设置最大管路压力的限制值。单片机从压力传感器输出的电信号8.1n获得当前管路压力，通过单片机的变频器通信接口 6.5控制变频器9适当调整灌浆栗驱动电机5Β的输出功率，使灌浆压力达到设定值。当出现意外情况导致无法通过变频器调节管路压力时，单片机控制声光报警器Iln发出报警信息。当出现意外情况，管路压力超过设定的最大管路压力，并且单片机控制系统无法控制压力下降时，单片机通过控制输出端口 6.6开启高压电动阀门12η，被动降低压力，并控制声光报警器发出报警信息。
[0039]5)本发明智能灌浆系统整体工作过程:①用键盘和显示器输入浆液密度、灌浆压力以及灌浆结束标准。②启动灌浆。③智能灌浆系统根据设定的密度、压力，分别控制在线式比重计监测密度、自动配浆系统进行配浆、压力自控系统调节灌浆栗输出功率，使灌浆密度、压力均达到设定值。④达到灌浆结束标准，灌浆自动结束，或者其它情况人为中止灌浆。
[0040]实施例2:除以下特征与实施例1不同，其余全部相同。
[0041]<浓浆配稀浆的自动配浆系统>
[0042]I)见图2，在制浆桶In内设置插入分别通入水和浓浆液的如下两根管路及装置:
[0043]①插入装有水管电磁阀IA的自来水管1，自来水管入口端与装有水流量传感器IB的自来水供水管路IC连通。⑤插入装有浓浆液电磁阀5Α的浓浆液管5，浓浆液管入口端与安装有浓浆液流量传感器5Β的浓浆液供应管路5C连接。
[0044]2)见图4，上述水流量传感器1Β、浓浆液流量传感器5Β、拉力传感器10 (见图3)共3个传感器的电信号输出端连接到单片机控制系统6光耦隔离电路6.1输入端，再经A/D转换6.2连接到单片机6.3传感器电信号输入端口 6.4。单片机控制信号输出端口 6.6通过光耦隔离电路接如下2个配浆执行元件的电磁线圈:水管电磁阀IA和浓浆液电磁阀5Α。
【主权项】
1.智能灌浆系统，包括:制浆桶(In)、灌浆栗(5η)、灌浆栗驱动电机(5Β)、高压电动阀门(12η)、压力传感器(Sn)、声光报警器(Iln);其特征是: 1)设单片机控制系统(6)、键盘(7)、显示器(8);单片机控制系统内有沿输入信息传输方向顺次连接的光耦隔离电路(6.1)、A/D转换电路(6.2)、单片机(6.3); 2)设如下在线式水泥浆液比重计:在所述制浆桶(In)、或者与制浆桶间水泥浆液循环流通的容器的上方，固定一个拉力传感器(10)，拉力传感器下端以细线(11)悬吊一个己知空气中重量的金属重物(12)，且金属重物完全浸没于被测水泥浆液中，不接触其它物体；拉力传感器电信号输出端(1a)接光耦隔离电路输入端，并经A/D转换连接到单片机传感器电信号输入接口(6.4)； 3)设如下的自动配浆系统: 在制浆桶内设置插入分别通入水、水泥粉、沙粒和化学添加剂的如下四根管路及装置；或者仅设置插入分别通入水和浓浆液的如下两根管路及装置: ①插入装有水管电磁阀(IA)的自来水管(1)，自来水管入口端与装有水流量传感器(IB)的自来水供水管路(IC)连通插入装有水泥电磁阀(2Α)的水泥粉管(2)，水泥粉管入口与支撑有水泥电子秤(2Β)的水泥漏斗(2C)连通；水泥漏斗上方为有水泥粉供料控制装置(2D)的水泥粉送料装置出料口(2Ε) 插入装有沙粒电磁阀(3Α)的沙粒管(3)，沙粒管入口与支撑有沙电子秤(3Β)的沙漏斗(3C)连通；沙漏斗上方为有供料控制装置(3D)的沙粒管路送料装置出料口(3Ε);④插入装有添加剂电磁阀(4Α)的添加剂管(4);入口端与支撑有添加剂电子秤(4Β)的添加剂漏斗(4C)连通；添加剂漏斗上方为有添加剂供料控制装置(4D)的添加剂送料装置出料口(4Ε);⑤插入装有浓浆液电磁阀(5Α)的浓浆液管(5)，浓浆液管入口端与安装有浓浆液流量传感器(5Β)的浓浆液供应管路(5C)连接； 上述水流量传感器、水泥电子秤、沙粒电子秤、添加剂电子秤以及拉力传感器共五个传感器电信号输出端均顺次经过光耦隔离电路、A/D转换电路连接到单片机传感器电信号输入接口(6.4);单片机中设有控制信号输出端口(6.6)，经过光耦隔离电路后接如下七个配浆执行元件的电磁线圈:①水管电磁阀、②水泥电磁阀、③水泥供料控制装置、④沙粒电磁阀、⑤沙粒供料控制装置、⑥添加剂电磁阀、⑦添加剂供料控制装置；或者仅上述水流量传感器、浓浆液流量传感器、拉力传感器共三个传感器电信号输出端经过光耦隔离电路、A/D转换电路之后连接到单片机传感器电信号输入接口(6.4);对应单片机控制信号输出端口(6.6)经过光耦隔离电路接如下两个配浆执行元件的电磁线圈:水管电磁阀和浓浆液电磁阀； 4)设如下的灌浆压力自控系统: 在所述灌浆栗驱动电机(5Β)输入端增设变频器(9);所述压力传感器(Sn)的压力电信号输出端(8.1n)接光耦隔离电路输入端，并经A/D转换连接到单片机传感器电信号输入接口(6.4);单片机设控制信号输出端口(6.6)通过光耦隔离电路分别接声光报警器(11η)、高压电动阀门(12η);单片机与变频器上分别设有传输信息的变频器通信端口(6.5)和通信端口 (9.1)； 5)单片机设对外通信端口(6.7)经过光耦隔离电路，与其它通信设备连接。2.按权利要求1所述自动灌浆系统，其特征是:所述单片机通信端口(6.7)采用RS485接口。3.按权利要求1所述自动配浆系统，其特征是所述水泥、或沙粒、或化学添加剂各种送料装置均采用送料管路或螺旋输送机；供料控制装置分别采用在送料装置出料口处的供料电磁阀或螺旋输送机电控开关(2D、3D、4D)。
【专利摘要】智能灌浆系统。设单片机、键盘和显示器。在制浆桶内插入水、水泥粉、沙粒、化学添加剂、浓浆液等装有电磁阀、传感器或电子秤等管路；用编程控制浆液配比、用量等,配浆效率高、配比准确、劳动强度小。在灌浆泵驱动电机端增设有通信接口的变频器,单片机输入端接压力传感器,输出端接高压阀门和报警装置；驱动电机功率和管路压力可控,节省电能；操作人员远离高压管路，安全。在制浆桶上方，固定输出端接单片机的拉力传感器,下端悬吊浸没于水泥浆液的金属重物；单片机连续测量显示比重，实时调整浆液浓度，保证灌浆质量,清洗次数少。智能灌浆只需要人工输入灌浆参数，后续的配浆、灌浆等操作全部由系统自动完成，省时省工。用于水电站灌浆施工,特别是边坡、坝基等处。
【IPC分类】G05B19/048, G05D29/00
【公开号】CN105045323
【申请号】CN201510321330
【发明人】蒋小春
【申请人】蒋小春
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月12日