井下鉆孔深度探測儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于安全防護(hù)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種井下鉆孔深度探測儀，包括信號解調(diào)模塊、信號收發(fā)模塊、信號功放模塊、信號轉(zhuǎn)波模塊、電源模塊、與信號解調(diào)模塊相連接的中央處理器，所述的信號解調(diào)模塊模塊包括數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片、放大器和晶振，其中放大器和晶振與數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接；信號收發(fā)模塊包括天線和信號整流部件，天線與信號整流部件相連接，信號整流部件與數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接；信號功放模塊包括放大器，放大器與數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接；信號轉(zhuǎn)波模塊包括放大器，放大器與數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接，中央處理器為無線收發(fā)器芯片，本裝置探測數(shù)據(jù)準(zhǔn)求、精確記錄、操作簡單可靠。
【專利說明】井下鉆孔深度探測儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于安全防護(hù)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種記錄精確、操作簡單、安全可靠的井下鉆孔深度探測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯抽放是防治煤礦瓦斯災(zāi)害事故的根本措施，從20世紀(jì)50年代開始，我國就將瓦斯抽放作為治理煤礦瓦斯災(zāi)害的重要措施在高瓦斯和突出礦井推廣；2002年，國家煤礦安全監(jiān)察局制定了“先抽后采，以風(fēng)定產(chǎn)，監(jiān)測監(jiān)控”的煤礦瓦斯防治方針；2006年，再次明確煤礦瓦斯治理必須堅持，抽放瓦斯必須先打鉆孔，然后通過鉆孔將瓦斯排放干凈，經(jīng)過多年努力，我國煤礦井下鉆孔技術(shù)與裝備有了很大的發(fā)展，但是，一方面我國地質(zhì)、煤層的多樣性及煤礦工人的文化素質(zhì)普遍不高，導(dǎo)致鉆探的鉆孔深度達(dá)不到要求，瓦斯抽放不干凈情況的出現(xiàn)，另一方面，行業(yè)內(nèi)還沒有專門用來探測鉆孔深度的探測器，這就給煤礦瓦斯鉆孔深度管理工作帶來一定的難度，為以后的安全生產(chǎn)埋下了一定的隱患，嚴(yán)重制約這我國煤礦行業(yè)的安全生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種精確記錄、操作簡單、安全可靠的井下鉆孔深度探測儀。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種井下鉆孔深度探測儀，其特征在于:包括信號解調(diào)模塊、信號收發(fā)模塊、信號功放模塊、信號轉(zhuǎn)波模塊、電源模塊、與信號解調(diào)模塊相連接的中央處理器，所述的信號解調(diào)模塊模塊包括數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片、放大器和晶振，其中放大器和晶振與數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接；所述的信號收發(fā)模塊包括天線和信號整流部件，天線與信號整流部件相連接，信號整流部件與信號解調(diào)模塊模塊中的數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接；所述的信號功放模塊包括放大器，放大器與信號解調(diào)模塊模塊中的數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接；所述的信號轉(zhuǎn)波模塊包括放大器，放大器與信號解調(diào)模塊模塊中的數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接；所述的中央處理器為無線收發(fā)器芯片。
[0005]所述的數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片型號為DP236，中央處理器型號為nRF24LUl+。
[0006]所述的中央處理器上設(shè)置有輸入鍵盤、LED液晶顯示屏、報警指示裝置、USB通訊口、存儲器、網(wǎng)絡(luò)傳輸接口。
[0007]所述的中央處理器上設(shè)置有無線收發(fā)器。
[0008]所述的中央處理器上設(shè)置有GPS定位裝置。
[0009]所述的電源模塊為電池和與電池相連接的DC/AC能量轉(zhuǎn)換器。
[0010]所述的天線與信號整流部件之間的接口為SMA接口。
[0011]本發(fā)明中所述的井下鉆孔深度探測儀具有探測到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、傳輸穿透力強(qiáng)、探測距離遠(yuǎn)、顯示直觀、操作簡單、攜帶方便的特點(diǎn)，井下鉆孔深度探測儀在得出準(zhǔn)確的鉆孔深度數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以通過井下鉆孔深度探測儀內(nèi)部的無線收發(fā)器與后臺處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，后臺處理系統(tǒng)將井下鉆孔深度探測儀處理過鉆孔的數(shù)據(jù)進(jìn)行再次處理，得出鉆頭鉆桿在煤層中的運(yùn)動軌跡，并將計算出的數(shù)據(jù)反饋到井下鉆孔深度探測儀上，工作人員通過LED液晶顯示屏對鉆頭鉆桿的運(yùn)動軌跡有直觀的了解，并可根據(jù)鉆頭鉆桿的運(yùn)動情況安排下一步的操作；其次，井下鉆孔深度探測儀探測到的鉆孔深度數(shù)據(jù)存儲到設(shè)備本身安裝的存儲器，以便后期對鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行安檢抽查，同時，鉆孔深度數(shù)據(jù)通過井下鉆孔深度探測儀內(nèi)部的無線收發(fā)器傳輸至后臺，方便后臺監(jiān)管人員實(shí)時觀察所打鉆孔是否符合要求；另外，本設(shè)備采用集成微電子元器件，采用可循環(huán)充點(diǎn)電路，體積小低耗能具有顯著的節(jié)能環(huán)保效果；最后，整體采用本安電路設(shè)計及電子化，所以其操作安全、穩(wěn)定和準(zhǔn)確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的設(shè)備電氣連接方框圖。
[0013]圖2為本發(fā)明中信號解調(diào)模塊、信號收發(fā)模塊、信號功放模塊和信號轉(zhuǎn)波模塊的設(shè)備電氣原理圖。
[0014]圖3為本發(fā)明中中央處理器的設(shè)備電氣原理圖。
具體實(shí)施方案
[0015]如圖2和圖3所示，一種井下鉆孔深度探測儀，包括信號解調(diào)模塊18、信號收發(fā)模塊19、信號功放模塊20、信號轉(zhuǎn)波模塊21、電源模塊、與信號解調(diào)模塊相18連接的中央處理器22 ；
所述的信號解調(diào)模塊模塊包括型號為DP236的數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片、放大器1、2、3、
4、5和晶振XI，其中晶振Xl的1、2兩個接線端子分別與DP236的8號管腳XOSC Q2、9號管腳XOSC Ql相連接，電容Cl的I端與晶振Xl的I接線端子相連接，C2的I端與晶振Xl的2接線端子相連接，電容Cl、C2的2端相連接，放大器I與電容Cl、C2的2端相連接，可變電容C3與電容C2并聯(lián)，放大器2與電容C4的一端相連接，C4的另一端分別與電源模塊和DP236的10號管腳AVDD相連接，放大器3與電容C5的一端相連接，C5的另一端分別與電源模塊和DP236的5號管腳DVDD相連接，放大器4與DP236的21號管腳AGND相連接，放大器5與電阻Rl的一端相連接，電阻Rl的另一端與DP236的11號管腳RBIAS相連接。
[0016]所述的信號收發(fā)模塊包括天線6和信號整流部件，所述的信號整流部件包括電容、電感、放大器和電阻，天線6和放大器7分別與電感LI的一端相連接，電感LI的另一端分別與電感L2的一端和電容C6的一端相連接，電容C6的另一端與放大器8相連接，電感L2的另一端與電容C7的一端相連接，電容C7的另一端與DP236的12號管腳RF OUT相連接，DP236的12號管腳RF OUT還與電容C8的一端和電感L3的一端相連接，電容C8的另一端和電感L3的另一端相連接，電容C8的另一端同時與電容C9的一端和電阻R5的一端相連接，電容C9的另一端與放大器9相連接，電阻R5的另一端與電源模塊相連接。
[0017]所述的信號功放模塊包括放大器、電感和電阻，放大器10與電容ClO的一端相連接，電容ClO的另一端分別與電源模塊和DP236的19號管腳DVDD相連接，放大器11與電容Cll的一端相連接，電容Cll的另一端分別與電源模塊和DP236的17號管腳AVDD相連接，放大器12與電容C12的一端相連接，電容C12的另一端分別與電阻R4的一端和DP236的15號管腳AVDD相連接，電阻R4的另一端與電源模塊相連接,放大器13與電容C13的一端相連接，電容C13的另一端與DP236的15號管腳AVDD相連接，放大器14與電容C14的一端相連接，電容C14的另一端分別與電源模塊和DP236的13號管腳AVDD相連接。
[0018]所述的信號轉(zhuǎn)波模塊包括放大器、電容和電阻,放大器15與電容C15的一端相連接，電容C15的另一端分別與電阻R3的一端和DP236的16號管腳VC相連接，電阻R3的另一端與DP236的18號管腳CHP OUT相連接，放大器16與電容C16的一端相連接，電容C16的另一端與電阻R2的一端相連接，電阻R2的另一端與DP236的18號管腳CHP OUT相連接，放大器17與電容C17的一端相連接，電容C17的另一端與DP236的18號管腳CHP OUT相連接。
[0019]所述的中央處理器22為無線收發(fā)器芯片，中央處理器型號為nRF24LUl+，nRF24LUl+的I號管腳VDD和3號管腳VDD與電源模塊相連接，同時這兩個管腳和電容C28的一端相連接，電容C28的另一端接地；nRF24LUl+的2號管腳VBUS分別與電阻R8的一端和電容C27的一端相連接，電阻R8的另一端與USB接口 2 3的I號接口相連接，電容C27的另一端接地；4號管腳D+和5號管腳D—分別與電阻R 6、R 7的一端相連接，電阻R 6、R 7的另一端分別USB接口 2 3的2、3號接口相連接，USB接口 2 3的4號接地；nRF24LUl+的6號管腳V S S接地；nRF24LUl+的7號管腳PROG與電阻R9的一端相連接，電阻R 9的另一端接地，nRF24LUl+的7號管腳P R O G同時與L E D液晶顯示屏2 4的I號端口相連接；nRF24LUl+的8號管腳R E S E T與電阻R I O的一端相連接，電阻R I O的另一端與nRF24LUl+的9號管腳V D D相連接，nRF24LUl+的9號管腳在接電源模塊的同時還與電容C 2 6的一端相連接，C 2 6的另一端接地；nRF24LUl+的9號管腳，nRF24LUl+的I O號管腳P 0.1與L E D液晶顯示屏2 4的2號端口相連接，nRF24LUl+的I I號管腳P 0.1與L E D液晶顯示屏2 4的3號端口相連接，nRF24LUl+的I 3號管腳P 0.2與L E D液晶顯示屏2 4的4號端口相連接，nRF24LUl+的I 4號管腳P 0.3與L E D液晶顯示屏2 4的5號端口相連接；nRF24LUl+的I 2號管腳V SS接地；nRF24LUl+的I 5號管腳P 0.4與輸入鍵盤2 5相連接；nRF24LUl+的I 6號管腳P 0.5與存儲器2 6相連接；nRF24LUl+的I 7號管腳P V S S、I 8號管腳V S S、2 3號管腳V S S均接地；nRF24LUl+的I 9號管腳V D D、2 4號管腳V D D、2 5號管腳T R E F、2 6號管腳V S S、2 7號管腳V D D接電源模塊；nRF24LUl+的2 O號管腳VDD P A在接電源模塊的同時，分別與電容C 2 4、C 2 5的一端相連接，電容C 2 4、C 2 5的另一端接地；nRF24LUl+的2 I號管腳AN T I與DP236芯片的4號管腳P D O相連接，進(jìn)行兩個芯片間的通訊；nRF24LUl+的2 2號管腳AN T 2與電容C 2 3的一端相連接，電容C 2 3的另一端接地，nRF24LUl+的2 2號管腳A N T 2同時與電感L 4相連接，電感L 4與電感L 5相連接，電感L 5與電容C 2 4的一端相連接，電容C 2 4的另一端接地；nRF24LUl+的2 8號管腳D E C 1、2 9號管腳D E C 2分別與電容C 2 1、C 2 O的一端相連接，電容C 2 1、C 2 O的另一端接地；nRF24LUl+的3 2號管腳X C
1、3 I號管腳X C 2分別與晶振X 2的兩端相連接，晶振X 2的兩端同時分別與電容CI 8、C I 9的一端相連接，電容C I 8、C I 9的另一端接地。nRF24LUl+上的L E D液晶顯示屏2 4、輸入鍵盤2 5和存儲器2 6，使裝置達(dá)到顯示明了、操作性強(qiáng)和更換、讀取井下鉆孔深度探測儀內(nèi)部數(shù)據(jù)方便的目的。[0020]所述的電源模塊為電池、與電池相連接的DC/AC能量轉(zhuǎn)換器和電壓檢測部件，電池內(nèi)的電能經(jīng)過DC/AC能量轉(zhuǎn)換器后，給整個裝置提供電能。報警指示系統(tǒng)為指示燈和蜂鳴器，當(dāng)電池的電壓檢測部件檢測到電池處于欠壓狀態(tài)時，報警指示系統(tǒng)會發(fā)出報警指示，提醒使用者為電池充電。
[0021]如圖3所示，信號解調(diào)模塊18完成I/Q調(diào)制解調(diào)、射頻本振的合成和數(shù)據(jù)衰減的任務(wù)；信號收發(fā)模塊19包塊天線、射頻濾波、收發(fā)開關(guān)、射頻濾波和數(shù)據(jù)衰減器；信號功放模塊20完成上下變頻、收發(fā)放大和數(shù)控衰減的任務(wù)；信號轉(zhuǎn)波模塊21包括中頻開關(guān)、中頻濾波和射頻本振；中央處理器22為運(yùn)算核心，中央處理器2 2發(fā)出探測信號，探測信號以此經(jīng)過信號解調(diào)模塊18、信號轉(zhuǎn)波模塊21、信號功放模塊20和信號收發(fā)模塊19后，發(fā)射到被探測鉆孔，探測信號在鉆孔反彈后以此經(jīng)過信號收發(fā)模塊19后、信號功放模塊20、信號轉(zhuǎn)波模塊21和信號解調(diào)模塊18后進(jìn)入到中央處理器22，中央處理器22中對探測信號進(jìn)行判讀、編碼帶最后輸出，然后探測結(jié)果顯示到L E D液晶顯示屏2 4 ;但需要更改裝置上的數(shù)據(jù)時，可以用輸入鍵盤2 5手動修改，也可以USB接口 2 3修改。
[0022]實(shí)施例2:
本實(shí)施例的技術(shù)方案是在實(shí)施例1的技術(shù)方案基礎(chǔ)上在中央處理器上設(shè)置無線收發(fā)器。
[0023]無線收發(fā)器可以遠(yuǎn)程與后臺處理系統(tǒng)通訊，井下鉆孔深度探測儀在得出準(zhǔn)確的鉆孔深度數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過井下鉆孔深度探測儀內(nèi)部的無線收發(fā)器與后臺處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，后臺處理系統(tǒng)將井下鉆孔深度探測儀處理過鉆孔的數(shù)據(jù)進(jìn)行再次處理，得出鉆頭鉆桿在煤層中的運(yùn)動都能精確探測定位，并將計算出的數(shù)據(jù)反饋到井下鉆孔深度探測儀上，工作人員通過LED液晶顯示屏對鉆頭鉆桿的運(yùn)動有直觀的了解，并可根據(jù)鉆頭鉆桿的運(yùn)動情況安排下一步的操作；其次，井下鉆孔深度探測儀探測到的鉆孔深度數(shù)據(jù)在存儲到設(shè)備本身安裝的存儲器，以便后期對鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行安檢抽查的基礎(chǔ)上，還能夠通過井下鉆孔深度探測儀內(nèi)部的無線收發(fā)器傳輸至后臺，方便后臺監(jiān)管人員實(shí)時觀察所打鉆孔是否符合要求。
[0024]實(shí)施例3:
本實(shí)施例的技術(shù)方案是在實(shí)施例2的技術(shù)方案基礎(chǔ)上在中央處理器上設(shè)置GPS定位裝置。
[0025]后臺通過GPS定位裝置能夠監(jiān)控井下工作人員的位置，方便對井下工作人員的管理，另外，當(dāng)發(fā)生礦難事故時，救援人員可以根據(jù)GPS定位裝置發(fā)出的信號對井下人員進(jìn)行搜救。
【權(quán)利要求】
1.一種井下鉆孔深度探測儀，其特征在于:包括信號解調(diào)模塊、信號收發(fā)模塊、信號功放模塊、信號轉(zhuǎn)波模塊、電源模塊、與信號解調(diào)模塊相連接的中央處理器， 所述的信號解調(diào)模塊模塊包括數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片、放大器和晶振，其中放大器和晶振與數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接； 所述的信號收發(fā)模塊包括天線和信號整流部件，天線與信號整流部件相連接，信號整流部件與信號解調(diào)模塊模塊中的數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接； 所述的信號功放模塊包括放大器，放大器與信號解調(diào)模塊模塊中的數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接； 所述的信號轉(zhuǎn)波模塊包括放大器，放大器與信號解調(diào)模塊模塊中的數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片的端口相連接； 所述的中央處理器為無線收發(fā)器芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下鉆孔深度探測儀，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)編譯傳輸接口芯片型號為DP236，中央處理器型號為nRF24LUl+。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下鉆孔深度探測儀，其特征在于:所述的中央處理器上設(shè)置有輸入鍵盤、LED液晶顯示屏、報警指示裝置、USB通訊口、存儲器、網(wǎng)絡(luò)傳輸接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求3所述的井下鉆孔深度探測儀，其特征在于:所述的中央處理器上設(shè)置有無線收發(fā)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求3或權(quán)利要求4任意一項(xiàng)所述的井下鉆孔深度探測儀，其特征在于:所述的中央處理器上設(shè)置有GPS定位裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下鉆孔深度探測儀，其特征在于:所述的電源模塊為電池和與電池相連接的DC/AC能量轉(zhuǎn)換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下鉆孔深度探測儀，其特征在于:所述的天線與信號整流部件之間的接口為SMA接口。
【文檔編號】E21B47/12GK103758508SQ201410061482
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】李海軍, 田建偉, 宋廣全 申請人:河南龍騰新型鉆具制造有限公司