一种低功耗煤层膨胀变形测量主机系统和工作方法与流程

本发明涉及煤矿瓦斯防治，具体为一种低功耗煤层膨胀变形测量主机系统和工作方法。

背景技术：

1、《防治煤与瓦斯突出细则》中明确要求：“突出矿井首次开采某个保护层时，应当对被保护层进行区域措施效果检验及保护范围的实际考察。如果被保护层的最大膨胀变形量大于千分之三，则检验和考察结果可适用于其他区域的同一保护层和被保护层”。可见，被保护层膨胀变形量作为评价保护层开采卸压增透的重要指标，在保护层开采中起到重要作用。

2、而现有的现场煤层膨胀变形测量普遍通常采用机械结构，通过在煤层顶底板固定钢丝绳，通过人工测量钢丝绳的相对变化确定煤层变形量，但存在准确度差、现场测试条件受限、人工读数费时费力等缺点。同时还存在一种数字测量方法，基本能够解决传统方法存在的问题，但由于安全电压限制，耗电较快，需要频繁更换电池，影响使用体验。

3、公开号为cn113279798a的发明专利申请公开了一种喷浆封孔被保护层膨胀变形量自动测定装置及使用方法，该申请通过将第一位移传感器或第二位移传感器布置于钻孔内，替代长距离钢丝绳相对位移孔口测量，实现了对膨胀变形量的直接高精度实时测量，且仅需1组位移传感器系统，同时推送钻杆可回收，成本低，系统简单，可靠性高。但其仍存在上述提到的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：解决现有的煤层膨胀变形测量主机系统存在的耗电快需要频繁更换电池的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种低功耗煤层膨胀变形测量主机系统，包括供电电源、电源保护模块、主控模块、传感器模块、传感器电源控制模块、显示模块和存储模块；

4、所述供电电源通过电源保护模块后分别与主控模块、传感器模块、显示模块和存储模块连接；

5、所述主控模块的输入端与传感器模块连接；输出端通过传感器电源控制模块后与传感器模块，输出端还分别与显示模块和存储模块连接；

6、所述传感器电源控制模块能够控制传感器模块的启闭。

7、优点：本发明通过供电电源为设备供电，传感器模块用于测量煤层变形量，显示模块能够用于显示测量数据，存储模块用于存储数据，传感器电源控制模块能够控制传感器的启闭，在非工作的时候能够控制传感器的关闭，从而保证设备始终维持在一个更低的功耗，与现有技术相比，在供电电源相同的情况下，本发明能够检测更长的时间，无需频繁更换电池的问题。

8、优选地，所述传感器电源控制模块包括传感器电源控制电路；所述传感器电源控制电路包括三极管q1、mos管q2、电阻r1、电阻r2和电阻r3；

9、所述三极管q1的基极与主控模块连接，集电极接地，发射极与mos管q2的栅极连接，所述mos管q2的源极和漏极连接，所述mos管q2的源极与12v电压连接，漏极与传感器电源连接；

10、所述电阻r1接在三极管q1的基极和集电极之间，所述电阻r2接在主控模块和三极管q1之间；所述电阻r3接在mos管q2的栅极和源极之间。

11、优选地，所述主控模块采用16位嵌入式单片机。

12、优选地，显示模块采用lcd显示屏。

13、优选地，所述供电电源采用矿用锂离子蓄电池。

14、优选地，所述存储电路采用tf卡。

15、优选地，所述主控模块和传感器的电流信号之间依次设置有放大滤波电路和电流转电压电路。

16、优选地，测量主机系统还包括按键模块，所述按键模块包括开关键、复位键和显示键；

17、所述开关键安装在供电电源和电源保护模块之间，所述复位键和显示键与主控模块的输入端连接。

18、本发明还公开了一种上述的低功耗煤层膨胀变形测量主机系统的工作方法，包括如下步骤：

19、s1、按下开关键按键，设定好自动采集频次，每过设定时间后采集一次数据，设备开始工作；

20、s2、打开传感器采集一次数据并存储至tf卡后，主控模块切换传感器电源，进入低功耗模式；

21、s3、当时间达到设定时间后，主控模块再次进入采集状态，打开传感器电源采集数据，采集后将数据存储在tf卡后，切断传感器电源，再次进入低功耗模式。

22、优选的，采集状态的显示屏的工作流程如下：

23、s4、在采集工作状态下，显示屏不工作；当显示键按下时，显示屏的屏幕点亮并显示上次采集的数据；

24、s5、在显示键按下达到设定时间内无动作，则显示屏自动息屏；

25、s6、当设备出现死机的意外情况时，按下复位键使设备恢复至初始设定值。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、(1)本发明通过供电电源为设备供电，传感器模块用于测量煤层变形量，显示模块能够用于显示测量数据，存储模块用于存储数据，传感器电源控制模块能够控制传感器的启闭，在非工作的时候能够控制传感器的关闭，从而保证设备始终维持在一个更低的功耗，与现有技术相比，在供电电源相同的情况下，本发明能够检测更长的时间，无需频繁更换电池的问题。

28、(2)本发明的显示屏采用常闭的工作状态，仅在工作人员操作时才打开显示屏，进一步降低了本系统的功耗，提高本发明的工作时间，在保证安全电压的前提下，现有的常规设备主机在工作2周后即馈电，而使用本设备的主机系统后，则可以保证使用90天以上，大大提高使用体验，工作人员无需频繁更换电池。

29、(3)本发明设计了二级保护电路，实现过压保护和输出过流保护，保证煤矿井下的安全作业要求。

技术特征：

1.一种低功耗煤层膨胀变形测量主机系统，其特征在于：包括供电电源(1)、电源保护模块(2)、主控模块(4)、传感器模块(6)、传感器电源控制模块(5)、显示模块(7)和存储模块(8)；

2.根据权利要求1所述的低功耗煤层膨胀变形测量主机系统，其特征在于：所述传感器电源控制模块(5)包括传感器电源控制电路；所述传感器电源控制电路包括三极管q1、mos管q2、电阻r1、电阻r2和电阻r3；

3.根据权利要求1所述的低功耗煤层膨胀变形测量主机系统，其特征在于：所述主控模块(4)采用16位嵌入式单片机。

4.根据权利要求1所述的低功耗煤层膨胀变形测量主机系统，其特征在于：显示模块(7)采用lcd显示屏。

5.根据权利要求1所述的低功耗煤层膨胀变形测量主机系统，其特征在于：所述供电电源(1)采用矿用锂离子蓄电池。

6.根据权利要求1所述的低功耗煤层膨胀变形测量主机系统，其特征在于：所述存储电路采用tf卡。

7.根据权利要求1所述的低功耗煤层膨胀变形测量主机系统，其特征在于：所述主控模块(4)和传感器的电流信号之间依次设置有放大滤波电路(12)和电流转电压电路(11)。

8.根据权利要求1所述的低功耗煤层膨胀变形测量主机系统，其特征在于：测量主机系统还包括按键模块(9)，所述按键模块(9)包括开关键(91)、复位键(92)和显示键(93)；

9.一种采用权利要求1-8任一项所述的低功耗煤层膨胀变形测量主机系统的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的低功耗煤层膨胀变形测量的工作方法，其特征在于：采集状态的显示屏的工作流程如下：

技术总结
本发明公开了一种低功耗煤层膨胀变形测量主机系统，供电电源通过电源保护模块后分别与主控模块、传感器模块、显示模块和存储模块连接；主控模块的输入端与传感器模块连接；输出端通过传感器电源控制模块后与传感器模块，输出端还分别与显示模块和存储模块连接；传感器电源控制模块能够控制传感器模块的启闭。本发明还公开了一种采用主机系统的工作方法，本发明通过供电电源为设备供电，传感器模块用于测量煤层变形量，传感器电源控制模块能够控制传感器的启闭，在非工作的时候能够控制传感器的关闭，从而保证设备始终维持在一个更低的功耗，与现有技术相比，在供电电源相同的情况下，本发明能够检测更长的时间，无需频繁更换电池的问题。

技术研发人员：陈本良,雷成祥,王传兵,丰安祥,程海燕,牛犇
受保护的技术使用者：平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15