一种矿井通风风量测量装置

1.本实用新型涉及风量测量技术领域，特别是涉及一种矿井通风风量测量装置。


背景技术：

2.根据行业规范，当进行矿井作业时，对矿井通道进行实时的风量测量是必不可少的一环；现有技术中，一般是将风速以及矿井截面积分别测量出来，再经过计算，得到矿井的通风风量，理论上这是正确的计算方法；但本领域技术人员知晓，矿井截面积的测量数值可以无限接近真实数值，但是风速的测量数值往往与真实数值之间会有很大误差，这是因为现有技术中对于风速的测量往往只能测量矿井中的一点，或者测量风速时风向角度与测量仪器角度并不能保持一致，这些都是造成测量数值与真实数值之间存在较大误差的主要原因；因此，亟需提供一种能够测量出最接近于真实数值的矿井通风风量测量装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了解决上述问题而提供了一种矿井通风风量测量装置。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
5.本实用新型提供一种矿井通风风量测量装置，包括车体，所述车体上分别设置有风向测量组件、风速测量组件以及plc控制器。
6.所述风向测量组件包括固定设置在车体上表面的伸缩立杆，所述伸缩立杆的顶端插接有旋转轴承，所述旋转轴承的外壁上套设有陀螺仪，所述陀螺仪包括底座、固定圈以及平衡环；所述陀螺仪上连接有风向标，所述风向标包括质量相同的标头和标尾，所述标头和标尾分别设置在所述平衡环的两端且以所述固定圈对称布置；所述固定圈内固定设置有用于测量所述平衡环旋转角度的角度圆盘，使得风向标不仅可以测量出风的水平风向，也能够测量出风与水平面之间的角度。
7.所述风速测量组件包括轴接在所述车体上表面的第一旋转柱，所述第一旋转柱上固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆包括与第一旋转柱固定连接的固定杆和套设在固定杆内部的升降杆，所述固定杆外侧套设有第一风速仪；所述升降杆的顶端固定设置有载物平台，所述载物平台上轴接有第二旋转柱，所述第二旋转柱上固定连接有立杆，所述立杆顶端套设有第二风速仪；所述第一旋转柱通过第一电机驱动；所述第二旋转柱通过第二电机驱动；所述第一风速仪、第二风速仪分别与所述plc控制器电性连接，使得第一风速仪、第二风速仪能够测量出最接近于真实数值的矿井通风风速。
8.优选的，还包括固定设置在所述车体上表面的显示屏，所述显示屏与所述plc控制器电性连接，将plc控制器分析出的数据输出到显示屏上，方便观看、记录测量数据。
9.优选的，还包括用于测量矿井通道截面积的截面积测量组件，所述截面积测量组件包括旋转圆盘以及固定设置在所述旋转圆盘的侧壁上的激光测距仪；所述旋转圆盘通过第三电机驱动；所述激光测距仪与所述plc控制器电性连接，使得激光测距仪在第三电机的间接带动下旋转，测量出最接近于真实数值的矿井截面积。
10.优选的，所述底座的顶部固定设置有所述固定圈，所述底座套接在所述旋转轴承的侧壁上，所述固定圈内转动设置有所述平衡环；所述固定圈内固定设置有所述角度圆盘，所述固定圈、平衡环、角度圆盘三者两两垂直。
11.优选的，所述车体的底部还设置有转向车轮，所述转向车轮通过电机驱动，所述电机与所述plc控制器电性连接，使得装置在转向车轮的带动下能够自由移动，无需人力移动装置。
12.优选的，所述底座上还设置有小型摄像仪，所述小型摄像仪的摄像头正对于所述角度圆盘，所述小型摄像仪与所述plc控制器电性连接，将角度圆盘测量出的风向角度直接传输给plc控制器，由plc控制器分析出风向角度，提高效率。
13.本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型通过在陀螺仪与伸缩立杆之间设置有旋转轴承，使陀螺仪可以进行旋转并将风向标分为两部分且分别设置在平衡环的两侧，从而不仅可以测量风的水平方向，还可以测量风与水平方向之间的角度，且在伸缩立杆的带动下，可以测得不同高度的风的水平方向和角度，将得到的风向数据通过小型摄像仪分别传输给第一电机、第二电机，在第一电机、第二电机的带动下使得第一风速仪、第二风速仪能够摆动到与风向相平行的角度，测量出最接近于真实数值的风速，且通过伸缩杆，可以改变第二风速仪的高度，进一步的测量不同高度的风速；通过第三电机间接带动激光测距仪旋转，可以精确测量出激光测距仪与截面上每一个点的距离，能够得到最接近于真实数值的矿井截面积；在经过运算，得到最接近于真实数值的矿井通风风量；且在车体底部设置转向车轮，可以方便快捷的移动本装置，进行多点实时测量，确保测量的准确性；本实用新型对于矿井风量的测量准确度高，能够长时间的、实时的对矿井风量进行测量，可广泛运用到矿井作业中。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
15.图1为本实用新型风量测量装置主视图；
16.图2为本实用新型陀螺仪结构示意图；
17.图3为图1中a的局部放大图；
18.图4为图1中b的局部放大图；
19.其中：1
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车体，2
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伸缩立杆，3
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旋转轴承，4
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陀螺仪，401
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底座，402
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固定圈，403
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平衡环，5
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风向标，6
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角度圆盘，7
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第一旋转柱，8
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伸缩杆，9
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第一风速仪，10
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载物平台，11
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第二旋转柱，12
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立杆，13
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第二风速仪，14
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plc控制器，15
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显示屏，16
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旋转圆盘，17
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激光测距仪，18
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第三电机，19
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转向车轮，20
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第一电机，21
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第二电机。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。
21.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
22.参照图1
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4，本实用新型提供一种矿井通风风量测量装置，包括车体1，车体1上分别设置有风向测量组件、风速测量组件、截面积测量组件以及plc控制器14。
23.风向测量组件包括固定设置在车体1上表面的伸缩立杆2，伸缩立杆2的顶端插接有旋转轴承3，旋转轴承3的外壁上套设有陀螺仪4，陀螺仪4包括底座401、固定圈402以及平衡环403，底座401的顶部固定设置有固定圈402，底座401套接在旋转轴承3的侧壁上，固定圈402内转动设置有平衡环403，固定圈402的内壁上对称开设有两个圆柱形凹槽，平衡环403的外壁上对称设置有两个与圆柱形凹槽相适配的圆柱形凸起，平衡环403与固定圈402之间通过相适配的圆柱形凹槽与圆柱形凸起，能够实现平衡环403在固定圈402内转动且不会脱出；固定圈402内固定设置有角度圆盘6，固定圈402、平衡环403、角度圆盘6三者两两垂直；陀螺仪4上连接有风向标5，风向标5包括质量相同的标头和标尾，标头和标尾分别设置在平衡环403的两端且以固定圈402对称布置，使得风向测量组件不仅可以测量出低处的风向数据、也可以测量出高处的风向数据；底座401上还设置有小型摄像仪，小型摄像仪的摄像头正对于角度圆盘6，小型摄像仪与plc控制器14电性连接，提高风向数据的测量效率，无需人力计算，方便快捷。
24.风速测量组件包括轴接在车体1上表面的第一旋转柱7，第一旋转柱7上固定连接有伸缩杆8，伸缩杆8包括与第一旋转柱7固定连接的固定杆和套设在固定杆内部的升降杆，固定杆外侧套设有第一风速仪9；升降杆的顶端固定设置有载物平台10，载物平台10上轴接有第二旋转柱11，第二旋转柱11上固定连接有立杆12，立杆12顶端套设有第二风速仪13；第一旋转柱7通过第一电机14驱动；第二旋转柱11通过第二电机15驱动；第一风速仪9、第二风速仪13分别与plc控制器14电性连接，使得风速测量组件能够同时测量出不同水平高度处的最接近于真实数值的风速。
25.截面积测量组件包括旋转圆盘16以及固定设置在旋转圆盘16的侧壁上的激光测距仪17；旋转圆盘通过第三电机18驱动；激光测距仪17与plc控制器14电性连接，使得激光测距仪17能够测量出与矿井截面上每一处顶点的距离，再经过plc控制器14的分析，得到最接近于真实数值的矿井截面积。
26.车体1的底部还设置有转向车轮19，转向车轮19通过电机驱动，电机与plc控制器14电性连接，方便车体1移动，无需人力制动，方便快捷。
27.还包括固定设置在车体1上表面的显示屏15，显示屏15与plc控制器14电性连接，使得plc控制器14分析出的各种数据可以直接输出到显示屏15上，更加方便、直观的观看、记录测量数据。
28.工作过程：当需要对矿井的通风风量进行测量时，在电机的驱动下，通过转向车轮19带动车体1移动到具体位置，在风力的作用下，风向标5开始转动，带动平衡环403以及旋转轴承3转动，可以测量出风的水平方向以及与水平线之间的角度，再通过控制伸缩立杆2，改变风向标5的水平高度，对不同高度的风向数据进行测量，再通过小型摄像仪将风向测量数据传输给plc控制器14，经过plc控制器14的分析，显示屏15上便可显示出风向数据；根据
显示屏15上的风向数据，控制第一电机20运行，间接带动伸缩杆8左右摆动，直到伸缩杆8与水平线之间的角度与风向数据一致即可，再通过在第一风速仪9的测量以及plc控制器14的分析，便可测量出矿井低处最接近于真实数值的风速，再通过控制伸缩杆8，增加第二风速仪13的水平高度，在第二电机21的间接带动下，使得第二风速仪13与水平线之间的角度再次改变，与矿井高处的风向数据一致，再通过第二风速仪13的测量以及plc控制器14的分析，测量出矿井高处的最接近于真实数值的风速，再通过第三电机18间接带动激光测距仪17旋转，将激光测距仪17获得的数据经过plc控制器14的分析，得到最接近真实数值的矿井截面积；在计算时，可以将矿井截面分为不同区域，分别测量出不同区域内的风速，将每个区域内的风速与面积相乘得到每个区域内的风量，再将每个区域内的风量相加，得到最接近于真实数值的矿井通风风量；或者分别测量矿井截面的不同位置的风速，然后进行平均计算，再将平均风速数值与矿井截面积相乘，即可得到最接近于真实数值的矿井通风风量，然后通过plc控制器14进行计算，便可获得最接近真实数值的矿井通风风量。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。
30.以上的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。