專利名稱：一種用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明屬于礦用生產(chǎn)、安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于煤礦井下隨鉆測量的孔 口數(shù)據(jù)處理裝置。
背景技術(shù)：
煤礦井下隨鉆測量系統(tǒng)主要用于煤礦井下近水平定向鉆孔施工，可伴隨鉆進(jìn)過程 測量鉆孔傾角、方位角、工具面向角等主要參數(shù)，并在孔口即時顯示各種參數(shù)與鉆孔軌跡， 以便于司鉆人員隨時了解孔內(nèi)的情況，并及時調(diào)整工具面方向和工藝參數(shù)，使鉆孔軌跡盡 可能沿著設(shè)計(jì)的軌跡延伸。孔口數(shù)據(jù)處理裝置用于處理和顯示孔底測量探管所采集到的各項(xiàng)鉆孔參數(shù)，主要 包括鉆孔傾角、方位角、工具面向角、溫度、磁場強(qiáng)度等，并繪制出鉆孔軌跡進(jìn)行相關(guān)分析， 目前，用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置一般采用嵌入式設(shè)備外加一個TFT顯示 屏的模式，其電路電氣特性經(jīng)特殊處理后能夠達(dá)到本質(zhì)安全要求，可直接用于井下，這種本 質(zhì)安全型裝置采用電池供電，需經(jīng)常給電池充電，其較小的視窗(小于7英寸)和觸摸板操 作，在光線較暗、空間狹窄的井下使用時極不方便，另外不能和外部存儲記憶棒直接連接， 無法將內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送至外部，因而難以滿足井下隨鉆測量孔口數(shù)據(jù)處理的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種能夠滿足與外部測量探管和存儲記憶棒連 接的需求的用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案
一種用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置，包括電源組件、數(shù)據(jù)處理組件、液晶 顯示屏、無線本質(zhì)安全型鍵盤和礦用隔爆箱體，所述的電源組件、數(shù)據(jù)處理組件、液晶顯示 屏均設(shè)置在礦用隔爆箱體內(nèi)，數(shù)據(jù)處理組件包括主板、Flash硬盤、探管控制板、USB隔離電 路和串口隔離電路，探管控制板的一路通過串口隔離電路與主板連接，另一路通過電連接 器與外部測量探管連接，F(xiàn)lash硬盤和串口隔離電與主板連接；所述的電源組件與數(shù)據(jù)處 理組件和液晶顯示屏連接。上述的電源組件采用兩路電源，其中一路電源采用AC/DC開關(guān)電源模塊與數(shù)據(jù)處 理組件的主板和液晶顯示屏連接，另一路電源采用小功率的DC/DC開關(guān)電源模塊與數(shù)據(jù)處 理組件的探管控制板連接。上述的數(shù)據(jù)處理組件的串口隔離電路包括串口、信號轉(zhuǎn)換芯片，串口 232信號經(jīng) 信號轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成TTL信號，TTL信號再經(jīng)光耦隔離后輸出給相對應(yīng)的信號轉(zhuǎn)換芯片，再 經(jīng)過一次反變換，轉(zhuǎn)為串口 232信號輸出到主板，其光耦后端和轉(zhuǎn)換芯片均與雙重過壓過 流5V保護(hù)電路連接。上述的數(shù)據(jù)處理組件的USB隔離電路采用光耦隔離集成芯片，其光耦后端與雙重 過壓過流5V保護(hù)電路連接。
上述的無線本質(zhì)安全型鍵盤包括鍵盤本體、觸摸板、觸摸按鈕、觸摸感應(yīng)電路、矩 陣電路、MCU和無線收發(fā)電路，所述的鍵盤本體的按鍵區(qū)域的一側(cè)設(shè)置觸摸板，觸摸板的下 側(cè)設(shè)置兩個觸摸按鈕；所述的鍵盤本體的按鍵與矩陣電路電性連接，通過矩陣電路將按鍵 的開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)MCU處理后輸出到無線收發(fā)電路；所述的觸摸板與觸摸 感應(yīng)電路電性連接，通過觸摸感應(yīng)電路將觸摸板表面的滑動軌跡信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后， 經(jīng)MCU處理后輸出到無線收發(fā)電路；所述的觸摸按鈕與觸摸感應(yīng)電路電性連接，通過觸摸 感應(yīng)電路將觸摸按鈕的開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)MCU處理后輸出到無線收發(fā)電路； 所述的無線收發(fā)電路將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成射頻信號后輸出到電腦主板。上述的鍵盤本體采用金屬外殼。 上述的數(shù)據(jù)處理組件設(shè)置有本質(zhì)安全型輸入輸出接口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的探管控制板和無線鍵盤均為本質(zhì)安全型，數(shù)據(jù)處理組 件具有本質(zhì)安全型輸入輸出接口，能夠滿足與外部測量探管和存儲記憶棒連接的需求，12 英寸顯示屏和帶有觸摸板的無線鍵盤，司鉆人員在井下操作使用時非常方便，外接127V交 流電可由電磁起動器直接供電，無需充電電池。


圖1是本發(fā)明的原理框圖2是本發(fā)明的串口光電隔離電路原理圖； 圖3是本發(fā)明的USB隔離電路原理圖； 圖4是本發(fā)明的探管控制板原理圖； 圖5是本發(fā)明的無線本質(zhì)安全型鍵盤結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明的無線本質(zhì)安全型鍵盤的原理框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖廣6，本發(fā)明，包括電源組件1、數(shù)據(jù)處理組件2、液晶顯示屏3、無線本質(zhì)安 全型鍵盤4和礦用隔爆箱體，所述的電源組件1、數(shù)據(jù)處理組件2、液晶顯示屏3均設(shè)置在礦 用隔爆箱體內(nèi)，數(shù)據(jù)處理組件2包括主板5、Flash硬盤6、探管控制板7、USB隔離電路8和 串口隔離電路9，探管控制板7的一路通過串口隔離電路9與主板5連接，另一路通過電連 接器與外部測量探管連接，F(xiàn)lash硬盤6和串口隔離電路9與主板5連接；所述的電源組件 1與數(shù)據(jù)處理組件2和液晶顯示屏3連接。電源組件1采用兩路電源，其中一路電源采用AC/DC開關(guān)電源模塊，將127V非本 安交流電源接入到輸入端子上，輸出12V，為液晶顯示屏、數(shù)據(jù)處理組件中的主板、另一路電 源供電；另一路電源采用小功率的DC/DC開關(guān)電源模塊，輸出5V為探管控制板供電。參見圖2，串口隔離電路9，串口 232信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換芯片18轉(zhuǎn)換成TTL信號，TTL 信號再經(jīng)光耦隔離后輸出給相對應(yīng)的信號轉(zhuǎn)換芯片19，再經(jīng)過一次反變換，轉(zhuǎn)為串口 232 信號傳送給主板5，其光耦后端和轉(zhuǎn)換芯片19都是由雙重過壓過流5V保護(hù)電路提供電源。參見圖3，數(shù)據(jù)處理組件2的USB隔離電路8采用光耦隔離集成芯片，其光耦后端 與雙重過壓過流5V保護(hù)電路連接。
參見圖4，所述探管控制板輸入模擬電信號經(jīng)MCU調(diào)制處理后，變換成TTL信號后 傳送給信號變換芯片，經(jīng)信號變換芯片轉(zhuǎn)化為232串口信號輸出給主板，其信號變換芯片 和MCU共用經(jīng)雙重過壓過流保護(hù)后的5V電源。參見圖5、6，無線本質(zhì)安全型鍵盤4包括鍵盤本體10、觸摸板11、觸摸按鈕12、觸 摸感應(yīng)電路13、矩陣電路14、MCU15、16和無線收發(fā)電路17，所述的鍵盤本體10的按鍵區(qū)域 的一側(cè)設(shè)置觸摸板11，觸摸板11的下側(cè)設(shè)置兩個觸摸按鈕12 ；所述的鍵盤本體10的按鍵 與矩陣電路14電性連接，通過矩陣電路14將按鍵的開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)MCU15 處理后輸出到無線收發(fā)電路17 ；所述的觸摸板11與觸摸感應(yīng)電路13電性連接，通過觸摸 感應(yīng)電路13將觸摸板11表面的滑動軌跡信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)MCU16處理后輸出到 無線收發(fā)電路17 ；所述的觸摸按鈕12與觸摸感應(yīng)電路13電性連接，通過觸摸感應(yīng)電路13 將觸摸按鈕12的開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)MCU16處理后輸出到無線收發(fā)電路17 ；所 述的無線收發(fā)電路17將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成射頻信號后輸出到主板5。鍵盤本體10采用金屬外殼。無線鍵盤中的MCU15、16在6秒內(nèi)接收不到按鍵、觸摸板和觸摸按鈕的動作信號的 情況下，會自動休眠；休眠后，按壓鍵盤按鍵中任意鍵可重新啟動MCU15，MCU15發(fā)出啟動信 號再喚醒MCU16 ；而休眠后，直接觸摸觸摸板或者觸摸按鈕無法喚醒MCU16。數(shù)據(jù)處理組件2設(shè)置有本質(zhì)安全型輸入輸出接口。
權(quán)利要求
1.一種用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于包括電源組件(1)、 數(shù)據(jù)處理組件(2)、液晶顯示屏(3)、無線本質(zhì)安全型鍵盤(4)和礦用隔爆箱體，所述的電源 組件(1)、數(shù)據(jù)處理組件(2)、液晶顯示屏(3)均設(shè)置在礦用隔爆箱體內(nèi)，數(shù)據(jù)處理組件(2) 包括主板(5)、Flash硬盤(6)、探管控制板(7)、USB隔離電路(8)和串口隔離電路(9)，探管 控制板(7)的一路通過串口隔離電路(9)與主板(5)連接，另一路通過電連接器與外部測量 探管連接，F(xiàn)lash硬盤(6)和串口隔離電路(9)與主板(5)連接；所述的電源組件(1)與數(shù) 據(jù)處理組件(2 )和液晶顯示屏(3 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在 于所述的電源組件(1)采用兩路電源，其中一路電源采用AC/DC開關(guān)電源模塊與數(shù)據(jù)處理 組件(2)的主板(5)和液晶顯示屏(3)連接，另一路電源采用小功率的DC/DC開關(guān)電源模塊 與數(shù)據(jù)處理組件(2)的探管控制板(7)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置，其特 征在于所述的數(shù)據(jù)處理組件(2)的串口隔離電路(9)包括串口、信號轉(zhuǎn)換芯片(18、19)，串 口 232信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換芯片(18)轉(zhuǎn)換成TTL信號，TTL信號再經(jīng)光耦隔離后輸出給相對應(yīng) 的信號轉(zhuǎn)換芯片(19)，再經(jīng)過一次反變換，轉(zhuǎn)為串口 232信號輸出到主板(5)，其光耦后端 和轉(zhuǎn)換芯片(19)均與雙重過壓過流5V保護(hù)電路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在 于所述的數(shù)據(jù)處理組件(2)的USB隔離電路(8)采用光耦隔離集成芯片，其光耦后端與雙 重過壓過流5V保護(hù)電路連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在 于所述的無線本質(zhì)安全型鍵盤(4)包括鍵盤本體(10)、觸摸板(11)、觸摸按鈕(12)、觸摸 感應(yīng)電路(13)、矩陣電路(14),MCU (15、16)和無線收發(fā)電路(17)，所述的鍵盤本體(10)的 按鍵區(qū)域的一側(cè)設(shè)置觸摸板(11)，觸摸板(11)的下側(cè)設(shè)置兩個觸摸按鈕(12)；所述的鍵盤 本體(10)的按鍵與矩陣電路(14)電性連接，通過矩陣電路(14)將按鍵的開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號后，經(jīng)MCU (15)處理后輸出到無線收發(fā)電路(17);所述的觸摸板(11)與觸摸感應(yīng) 電路(13)電性連接，通過觸摸感應(yīng)電路(13)將觸摸板(11)表面的滑動軌跡信號轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號后，經(jīng)MCU (16)處理后輸出到無線收發(fā)電路(17);所述的觸摸按鈕(12)與觸摸感應(yīng) 電路(13)電性連接，通過觸摸感應(yīng)電路(13)將觸摸按鈕(12)的開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 后，經(jīng)MCU (16)處理后輸出到無線收發(fā)電路(17);所述的無線收發(fā)電路(17)將數(shù)字信號轉(zhuǎn) 換成射頻信號后輸出到電腦主板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在 于所述的鍵盤本體(10)采用金屬外殼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在 于所述的數(shù)據(jù)處理組件(2)設(shè)置有本質(zhì)安全型輸入輸出接口。
全文摘要
本發(fā)明屬于礦用生產(chǎn)、安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于煤礦井下隨鉆測量的孔口數(shù)據(jù)處理裝置。本發(fā)明包括電源組件、數(shù)據(jù)處理組件、液晶顯示屏、無線本質(zhì)安全型鍵盤和礦用隔爆箱體，電源組件、數(shù)據(jù)處理組件、液晶顯示屏均設(shè)置在礦用隔爆箱體內(nèi)，數(shù)據(jù)處理組件包括主板、Flash硬盤、探管控制板、USB隔離電路和串口隔離電路，探管控制板的一路通過串口隔離電路與主板連接，另一路通過電連接器與外部測量探管連接，F(xiàn)lash硬盤和串口隔離電與主板連接；所述的電源組件與數(shù)據(jù)處理組件和液晶顯示屏連接。本發(fā)明的探管控制板和無線鍵盤均為本質(zhì)安全型，數(shù)據(jù)處理組件具有本質(zhì)安全型輸入輸出接口，能夠滿足與外部測量探管和存儲記憶棒連接的需求。
文檔編號E21B47/00GK102102538SQ20111002689
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者張建明, 李姜, 李珊, 石智軍, 高珺 申請人:煤炭科學(xué)研究總院西安研究院