利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2020102929836
申请人: 北京中煤矿山工程有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种矿井井筒内无线温度监测传输装置,其特征在于,包括布置在地面的PC端电脑(1)和数据采集终端(2),以及布置在井筒内壁的温度采集终端和温度传感器;所述温度传感器通过测温电缆(15)与所述温度采集终端通信连接;所述温度采集终端的发射天线(7)的信号输出端与所述数据采集终端(2)的接收天线(6)的信号输入端通信连接,所述数据采集终端(2)的信号输出端通过网络端口(4)、数据电缆(3)或存储在SD卡槽(5)内的SD卡与所述PC端电脑(1)的信号输入端通信连接。

2.根据权利要求1所述的矿井井筒内无线温度监测传输装置,其特征在于,根据地层、混凝土标号、井壁厚度因素自井筒底部向井筒顶部设置n个温度监测层;在每个温度监测层内:所述温度传感器分别安装在内层井壁(12)、外层井壁(16)和冻结壁(17)的多个温度测点(14)内,所述温度采集终端安装在位于所述内层井壁(12)内侧壁上的终端盒(13)内;所述温度传感器通过测温电缆(15)连接;所述温度传感器通过测温电缆(15)与所述温度采集终端通信连接。

3.根据权利要求1所述的矿井井筒内无线温度监测传输装置,其特征在于,所述n个温度监测层:最底端的温度采集终端为第一层温度采集终端(11),最底端的上一层为第二层温度采集终端(10);……;最顶端的下一层为第n-1层温度采集终端(9);最顶端温度采集终端为第n层温度采集终端(8);

第一层温度采集终端(11)的数据信号通过发射天线(7)与上一层的第二层温度采集终端(10)的发射天线(7)通信连接,第二层温度采集终端(10)将第一层温度采集终端(11)和第二层温度采集终端(10)的数据进行汇总,并将汇总数据通过第二层温度采集终端(10)的数据信号输出端传输给第三层温度采集终端的数据输入端,即从第一层温度采集终端(11)逐层向上传输温度数据,直至最顶端的第n层数据采集终端(8),第n层数据采集终端(8)收集n层温度采集终端的所有温度数据后,第n层数据采集终端(8)将所有温度数据通过发射天线(7)传输给数据采集终端(2)。

4.根据权利要求2所述的矿井井筒内无线温度监测传输装置,其特征在于,所述温度采集终端包括电源管理模块、主控芯片U1、传感器驱动电路、存储模块、时钟管理模块和数据发射接收模块,所述电源管理模块与所述主控芯片、传感器驱动电路、存储模块、时钟管理模块和数据发射接收模块电连接;所述温度传感器通过测温电缆(15)与所述传感器驱动电路连接,所述传感器驱动电路与所述主控芯片U1通信连接;所述主控芯片U1与所述存储模块、所述时钟管理模块和所述数据发射接收模块通信连接。

5.根据权利要求4所述的矿井井筒内无线温度监测传输装置,其特征在于,所述电源管理模块包括5V电源芯片U9、3.3V电源芯片U10、温度电源滤波电路和温度稳定滤波电路,外接电源与所述5V电源芯片U9的管腿5电连接,所述5V电源芯片U9的输出端管腿1输出稳定的

5V电压,所述电源芯片U9的输出端管腿1与所述3.3V电源芯片U10的管腿1连接,所述3.3V电源芯片U10的管腿2输出稳定的3.3V电压;所述3.3V电源芯片U10的管腿2通过所述温度电源滤波的电感L1、并联的电容C10和电容C11、再通过电感L2接地,并联电容C10和电容C11的两端输出纯净的VDDA和VSSA;所述3.3V电源芯片U10的管腿2通过温度稳定滤波电路的并联电容C13和电容C14接地,得到稳定的3.3V电源。

6.根据权利要求5所述的矿井井筒内无线温度监测传输装置,其特征在于,所述电源管理模块的3.3V电源输出端与所述主控芯片U1的管腿1、管腿48和管腿24电连接;所述电源管理模块的3.3V电源输出端通过电阻R10与所述主控芯片U1的管腿11电连接;所述温度电源滤波电路的VDDA和VSSA输出端与所述主控芯片U1的管腿9和管腿8电连接;

所述主控芯片U1的管腿25、管腿26、管腿27和管腿28通过传感器驱动电路的C_DOWN、C_UP、1820_DATA和P_UP与所述温度传感器通信连接,所述电源管理模块包括5V电源芯片U9分别通过电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5与传感器驱动电路的C_DOWN、C_UP、1820_DATA和P_UP电连接;

所述主控芯片U1的管腿14、管腿15和管腿16与所述时钟管理模块的实时时钟芯片U3的管腿5、管腿6和管腿7通信连接;所述电源管理模块的3.3V电源输出端分别同电阻R15、电阻R14和电阻R13与所述实时时钟芯片U3的管腿5、管腿6和管腿7电连接;所述电源管理模块的

3.3V电源输出端与所述实时时钟芯片U3的管腿1电连接,并通过电容C8接地;所述时钟管理模块的实时时钟芯片U3的管腿2和管腿3通过晶振X1,再分别与电容C12和电容C13接地;所述时钟管理模块的实时时钟芯片U3的管腿8与二极管D2连接;所述时钟管理模块的实时时钟芯片U3的管腿4接地;

所述主控芯片U1的管腿18通过电阻R8与所述存储模块的存储芯片U2的管腿6通信连接;所述主控芯片U1的管腿19通过电阻R9与所述存储模块的存储芯片U2的管腿5通信连接;

所述主控芯片U1的管腿10、管腿29、管腿30、管腿31和管腿32分别与所述数据发射接收模块的射频芯片的管腿6、管腿7、管腿5、管腿4和管腿3通信连接;所述射频芯片的输出端为发射天线(7);

所述主控芯片U1的管腿34、管腿37与MCU烧录接口P1的管腿3和管腿2通信连接;

所述主控芯片U1的管腿12和管腿13通过电阻R12和电阻R11与发光二极管D3和发光二极管D2接地。

7.根据权利要求1所述的矿井井筒内无线温度监测传输装置,其特征在于,所述数据采集终端(2)包括电源管理模块、微控制器、LCD显示模块、外部控制组件、存储模块、时钟管理模块和数据发射接收模块;所述电源管理模块与所述微控制器、所述LCD显示模块、所述外部控制组件、所述存储模块、所述时钟管理模块和所述数据发射接收模块电连接;所述微控制器与所述LCD显示模块、所述手动控制组件、所述存储模块、所述时钟管理模块和所述数据发射接收模块通信连接。

8.根据权利要求7所述的矿井井筒内无线温度监测传输装置,其特征在于,所述电源管理模块包括5V电源芯片U9、3.3V电源芯片U10、采集电源滤波电路、采集稳定滤波电路和LCD稳定滤波电路,外接电源与所述5V电源芯片U9的管腿5电连接,所述5V电源芯片U9的输出端管腿1输出稳定的5V电压,所述电源芯片U9的输出端管腿1与所述3.3V电源芯片U10的管腿1连接,所述3.3V电源芯片U10的管腿2输出稳定的3.3V电压;

所述3.3V电源芯片U10的管腿2通过采集电源滤波电路的电感L1、电感L2、电感L3和电感L4接地,电感L2和电感L4之间并联有电容C17、电容C18和电容C19,且电容C17、电容C18和电容C19并联的两端输出VREF+和VREF-,电感L1和电感L3之间并联有电容C15和电容C16,电容C15和电容C16的并联的两端输出VDDA和VSSA;

所述3.3V电源芯片U10的管腿2通过采集稳定滤波电路的并联电容C20、电容C21、电容C22、电容C23和电容C24接地,得到稳定的3.3V电源;

所述3.3V电源芯片U10的管腿2通过LCD稳定滤波电路的电缆L10得到BLA3.3V电源。

9.根据权利要求7所述的矿井井筒内无线温度监测传输装置,其特征在于,微控制器芯片U7为STM32F103VC,所述LCD显示模块为LCD12864-03HG;所述采集电源滤波电路的VDDA和VSSA输出端与所述微控制器芯片U7的管腿22和管腿19电连接;所述采集电源滤波电路的VREF+和VREF-输出端与所述微控制器芯片U7的管腿21和管腿20电连接;

所述微控制器芯片U7的管腿89、管腿90、管腿91、管腿95和管腿96分别与所述LCD显示模块的管腿7、管腿6、管腿5、管腿4和管腿4通信连接;LCD稳定滤波电路的BLA3.3V电源输出端与所述LCD显示模块的管腿8电连接;所述电源管理模块的3.3V电源输出端与所述LCD显示模块的管腿2电连接,同时所述电源管理模块的3.3V电源输出端分别通过电阻R34、电阻R33、电阻R32、电阻R31、电阻R30与所述LCD显示模块的管腿2、管腿4、管腿5、管腿6和管腿7电连接;所述LCD显示模块的管腿1接地;

所述微控制器芯片U7的管腿80、管腿82、管腿83、管腿84、管腿85、管腿86、管腿87和管腿88通过接口P12的管腿10、管腿8、管腿7、管腿6、管腿5、管腿4、管腿3和管腿2与外部控制组件通信连接;所述电源管理模块的3.3V电源输出端分别通过电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41和电阻R42与接口P12的管腿9、管腿8、管腿7、管腿6、管腿5、管腿4、管腿3和管腿2电连接;

所述微控制器芯片U7的管腿43、管腿44和管腿45与所述时钟管理模块的实时时钟芯片的管腿5、管腿6和管腿7通信连接;所述电源管理模块的3.3V电源输出端分别同电阻R44、电阻R45和电阻R46与所述实时时钟芯片U3的管腿5、管腿6和管腿7电连接;所述电源管理模块的3.3V电源输出端与所述实时时钟芯片U3的管腿1电连接,并通过电容C8接地;所述时钟管理模块的实时时钟芯片U3的管腿2和管腿3通过晶振X1,再分别与电容C11和电容C10接地;

所述时钟管理模块的实时时钟芯片U3的管腿8与二极管D4连接;所述时钟管理模块的实时时钟芯片U3的管腿4接地;

所述微控制器芯片U7的管腿30和管腿31分别通过电阻R49和电阻R50与所述存储模块的存储芯片的管腿6和管腿5通信连接;所述微控制器芯片U7的管腿67、管腿68、管腿69、管腿70和管腿71与所述数据发射接收模块的射频芯片的管腿6、管腿4、管腿5和管腿3、管腿7通信连接;所述射频芯片的输出端为发射天线(7);

所述微控制器芯片U7的管腿33和管腿34分别通过电阻R58和电阻R59与发光二极管D6和发光二极管D5通信连接;

所述微控制器芯片U7的管腿72和管腿76分别与MCU烧录接口P3的管腿3和管腿2通信连接。