專利名稱：無線遠程煤礦產量監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于煤礦產量的實時監測或非實時監測系統。所述的非實時監測是指當產量監測裝置采集的煤炭產量達到某一定值時，向監控中心發送數據信息。
背景技術：
進入21世紀以后，我國開始步入工業化中期即重化工業階段。其中用煤行業生產快速發展，從而帶動了煤炭的需求。煤炭市場出現了煤炭產銷兩旺，經濟運行良好的發展態勢。由于有煤不愁賣，煤炭市場已從幾年前的買方市場，轉變為賣方市場，一些煤礦礦主為了追求最大化的利益，非法開采煤礦，盲目惡性增產，對上瞞報產量，盡量不交或盡可能少繳稅，使國家和地方財政遭受巨大的損失，同時產生巨大的事故隱患。
綜上所述，現急需一種能通過無線網絡實現的實時監控煤炭產量的設備。通過無線網絡傳送給稅務機關及相關部門，減少由政府部門人員監督所帶來的弊端，減少國家稅收的損失。
發明內容
本發明產品可以通過以下技術方案來實現。
一種無線遠程煤礦產量監測系統，所述系統包括動態軌道衡、產量監測裝置、監控中心。
所述的動態軌道衡能夠把運動中的煤車重量轉變為電信號，此電信號經過產量監測裝置處理、存儲、發送至監控中心。在監控中心可對本轄區的煤礦進行監測。
所述動態軌道衡由傳感器和變送器組成，所述傳感器由特殊材料的金屬制成，通過應變片進行信號變換。
所述變送器包括直流電源變換器、電壓放大器、電壓/電流變換、驅動輸出電路、調節零點電路、調節增益電路。
所述直流電源變換器同時給電壓放大器、電壓/電流變換、驅動輸出電路供電，煤炭重量經傳感器電路變換為電信號后經電壓放大器放大，電壓/電流變換由驅動輸出電路輸出至彩及傳感器信號電路進行處理；調節零點電路與重量采集裝置連接；調節增益電路與電壓放大器連接。
所述產量監測裝置包括DC/DC轉換電路，時鐘電路，采集傳感器信號電路，DC/DC轉換電路，GSM模塊電路，設置、報警指示電路，CPU。
所述的監控中心包括工控機、監測軟件、數據接收裝置組成。
一種煤炭產量監測方法，使用了上述煤礦產量監測系統，利用動態軌道衡采集礦車的重量，送入變送器；變送器放大采集的信號，并且把放大的信號轉變為電流信號進行輸出；產量監測裝置接收此電流信號轉變為電壓信號然后進行模數轉換，CPU進行數據處理、打包、存儲，向監控中心發送產量信息。
圖1產量監測裝置電路原理圖；圖2產量監測裝置電路原理框圖；圖3變送器電路原理圖；圖4變送器電路原理框圖；圖5系統組成原理框圖；圖6監控中心接收裝置電路原理圖；圖7產量監測裝置程序流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的最佳實施方案作進一步詳細說明。
煤炭產量監測系統的硬件結構包括動態軌道衡、產量監測裝置、監控中心。
所述的軌道傳感器是由特殊的金屬材料制成，此機械結構在受到外力的作用下會產生微小的形變，利用應變片感知此微小的變化，應變片接成惠斯通電橋形式，將此微小的形變轉變成電壓信號，經變送器放大，轉變為電流信號輸出。
所述的變送器11包括直流電源變換器2、電壓放大器3、電壓/電流變換4、驅動輸出電路5、調節零點電路6、調節增益電路7幾個部分組成。
所述的直流電源變換器含有電容C1～C6、二極管D1、DC/DC模塊J2，直流供電電源正極接D1的正極，D1負極接J2的1號腳，直流供電電源的負極接J2的2、3號腳，C3、C4并聯在J2的1、2號腳上。J2的7號腳、6號腳、5號腳分別輸出+12V、0V、-12V電壓，C1、C2并聯在J2的7、6號腳上，C5、C6并聯在J2的6、5號腳上。DC/DC模塊J2采用COSEL公司生產型號為ZUW152412的產品。輸出正負12伏電壓。
所述調節零點電路含有電阻R1、R2、R7、R18、電位器R5、R6；將R2、R1、R5的兩端、R6的兩端、R18串聯在一起，電阻串的R2的一端接+12V，R18一端接-12V，R5的中心抽頭與橋路信號的(-)點相連。R6的中心抽頭與一端短路，與另外的一段并聯R7；電位器R5是粗調節，電位器R6是微調。
所述的調節增益電路7含有電位器R10、U1、U2；R10的中心抽頭與U1的2腳相連，R10的一端與U2的2腳相連。當R10電位器的阻值發生變化時，1+(R11+R12)/R10的值就會改變，從而改變了電路的增益。
所述的電壓放大器3含有型號為OP07的芯片U1～U3、電阻R3、R8～R9、R11～R15、電位器R10、電容C7～C14；電阻橋的信號端分別經電阻R8、R9與U1、U2的3號腳連接，C7與信號兩端連接，C8的兩個引腳分別與U1、U2的3號腳連接；R11、C10、C11分別與U1的2號腳、6號腳相連；R12、C9、C12分別與U2的2號腳、6號腳相連；R10的一端及中間抽頭分別與U1、U2的2號腳相連；R3、C13、C14分別與U3的2號腳、6號腳相連；U1、U2的6號腳分別經R13、R14與U3的2號腳、3號腳相連。電阻橋的正信號端經電阻R9至U2放大器進行放大，電阻橋的負信號端經電阻R8至U1放大器進行放大，此兩個信號的輸出至U3進行比較放大。C9～C14是三個放大電路的交流負反饋電容，使電路的外界干擾降至最低，提高了系統的穩定程度。
所述的電壓/電流變換4含有信號為OP07的芯片U4、電阻R19、R20；U4的3號腳與U3的6號腳相連，U4的2號腳與輸出端(-)相連，R19、R20并聯在U4的2腳及地之間，U4的6腳控制驅動電路。此電路的是電壓電流轉變電路，轉換的比值是Uout/R19//R20。
所述的驅動輸出電路5含有電阻R19、R20、三極管Q1、Q2；Q1、Q2接成互補方式在基極及發射集中間接電阻R20。三級管的發射極與電流輸出(+)相連，Q1、Q2的集電極分別與+12V、-12V相連。三級管Q1、Q2構成互補向輸出端提供電流。
綜上所述，動態軌道衡時將礦車的重量裝變為電信號并且放大，轉變為電流信號進行輸出。
圖2是產量監測裝置原理圖，包括DC/DC轉換電路21、時鐘電路22、采集傳感器信號電路23、DC/DC轉換電路24、GSM模塊電路25、設置、報警指示電路26、CPU30。
所述的DC/DC轉換電路21含有防反向二極管D1、保護二極管D2、穩壓二極管D4、9.6V工業電池BT2、充電電阻R1、限流電阻R2、濾波電容C1、C4、C7、C8、接插件J9、以及7805；J9的1號腳與D1的正極相連，經過限流電阻R2至7805的輸入端，C1、C4為7805輸入端濾波電容，C7、C8為7805輸出端濾波電容，BT2的與穩壓二極管D4并聯器保護BT1的作用，R1連接在D1與BT1正極之間，D2連接在BT1的正極與7805的輸入端之間。此電路的二極管D1是防止電源反接的二極管，電阻R2是限流電阻，電阻R1是給電池組BT1充電的限流電阻，穩壓二極管D4時保護電池組的。
所述的時鐘電路22含有型號為SD2300EPII的時鐘模塊J2，電阻R32、R33、R34、R35、R7；R34、R35是SD2300EPI的15、13號腳下拉電阻，R32、R33是SD2300EPI的21、20號腳上拉電阻，VCC經R7接SD2300EPI的19號腳，SD2300EPI的10、11、12、22號腳接地，24號腳接VCC，SD2300EPI的13、21與BT1的22腳相連，SD2300EPI的15、20與BT1的23腳相連，SD2300EPI的19與BT1的17腳相連。時鐘模塊SD2300EPI能給系統提供實時時鐘，模塊本身具有充電電池，即使在不接通電源的情況下也能保持工作10年。它不但有提供實時時鐘的功能，還存儲打包的數據。
所述的采集傳感器信號電路23含有電阻R12～R17、R19、R21，接線端子J3、J8；J3、J8的1號腳、2號腳給傳感器提供直流電源，J3的3號腳經R17、R13分壓后傳送給BT1的40號腳，J3的4號腳經R16、R12分壓后傳送給BT1的1號腳，J8的3號腳經R21、R15分壓后傳送給BT1的39號腳，J3的4號腳經R19、R14分壓后傳送給BT1的2號腳。BT1在進行模/數轉換，輸入CPU進行處理。
所述的電源電路24含有IC信號為78M05的U2、U3、濾波C9、C10、C16、C24、C25；U2、U3的1號腳相連與U1的1號腳連接，U2、U3的2號腳接地，U2、U3的3號腳輸出經D3向GSM模塊供電，C9、C10為78M05輸入端濾波電容，C16、C24、C25為78M05輸出端濾波電容。U2與U3采用并聯用于提高電路輸出電流。U2、U3所提供的5伏二極管經D3(導通電壓為0.7V)后，給GSM模塊供電4.3V。
所述的GSM模塊控制電路含有接插件J4、J6、J5、三級管Q1、電阻R9、R5、電容C17、C21、C22、C23、SIM卡座SIM1，多路選擇開關4053、U10；反向器74ALS04、U9、穩壓二極管D5；J4、J6、J5與GSM模塊連接，AT1的18腳經R9控制Q1的基極，Q1的集電極與J5的3號腳相接，SIM卡與J4相連，J6的3腳與U9的9腳相連，U9的8號腳與U9的5號腳相連，U9的6號腳與U10的13號腳相連，U10的1號腳、2號腳、3號腳、5號腳、6號腳、7號腳、9號腳、10號腳相連，U10的14號腳與AT1的14號腳相連，U10的11號腳與AT1的21號腳相連，J6的2腳信號經R5傳遞到AT1的15號腳，J6的2腳與穩壓二極管D5連接。此電路的三級管Q1是GSM模塊開啟開關。
圖7是產量監測裝置程序流程圖，程序流程如下1、上電報告2、等待礦車通過3、數據采集
4、傳感器異常判斷5、長時間未通車判斷6、掉電判斷7、查詢監控中心有沒有命令8、數據打包，存儲9、數據轉換、發送數據所述的產量監測裝置具有監測傳感器有沒有異常現象發生的功能。當傳感器短路或者開路時，產量監測裝置會向監控中心發送傳感器異常報警信號。
所述的數據采集，處理，發送裝置具有系統掉電報警功能，系統在正常的情況下，24V經R6、R10分壓后的電壓為5伏，但系統電源斷電后，此電壓值為0伏，分辨此電壓的高低就能分辨出系統電源斷電與否，本裝置備有備用電池，使此功能更加完善。
所述的數據采集，處理，發送裝置具有監測煤車是否超是沒有通過。如果超時會向監控中心發送超是報警信息。
所述的產量監測裝置與監控中心是通過GSM網絡的SMS通道進行信息交流，所發送或者接收的信息都是打包處理的。
此產品的數據打包處理方法以及順序為有效數據或者信息識別碼、礦車通過的時間、礦車數量、每節礦車的重量、動態軌道衡零點漂移量、結束碼。
此產品的監控中心系統軟件采用級分布式Client(Browser)/Webserver/Database server&Application server的三層體系結構，該結構的主要優點是業務規則集中化，數據完整性好，客戶應用優化用戶界面，服務器優化數據存取；采用三層體系結構的另一個優點是客戶端不用安裝應用程序，只要有瀏覽器即可，從而使身在不同地方的用戶均可有權限的使用本系統。同時該方式有助于軟件維護與升級，只更新服務器中的程序即可完成軟件升級；數據存取采取分布方式，克服以往數據集中存放的缺點，減少網絡屏頸對系統的影響，提高系統的可靠性和安全性；用戶只要與本系統聯網即可通過本系統的網站進行本礦產煤量情況查詢。
所述的監控中心可實現年、月、周、日、時等時間段自動定時抽查，自動統計，并記錄到數據庫中，使用者可隨時查詢、打印。
所述的監控中心能隨時對指定礦井產煤量進行抽查。
所述的監控中心可統計各礦井在指定時間內的原煤產量。
所述的監控中心系統分瀏覽、抄表、參數設定和系統管理員等四級權限，可針對不同用戶設定相應權限。
權利要求
1.一種煤炭產量監測裝置，包括動態軌道衡(10)、產量監測裝置(20)、監控中心，其特征在于，所述動態軌道衡(10)由傳感器(1)和變送器(11)組成，所述產量監測裝置(20)包括DC/DC轉換電路(21)、時鐘電路(22)、采集傳感器信號電路(23)、DC/DC轉換電路(24)、GSM模塊電路(25)、設置、報警指示電路(26)、CPU(30)，所述的監控中心包括工控機、監測軟件、數據接收裝置，所述的動態軌道衡能夠把運動中的煤車重量轉變為電信號，此電信號經過產量監測裝置處理、存儲、發送至監控中心。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感器(1)由特殊材料的金屬制成的變形裝置組成，通過應變片進行信號變換。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述變送器(11)包括直流電源變換器(2)、電壓放大器(3)、電壓/電流變換(4)、驅動輸出電路(5)、調節零點電路(6)、調節增益電路(7)。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述直流電源變換器(2)同時給電壓放大器(3)、電壓/電流變換(4)、驅動輸出電路(5)供電，煤炭重量經傳感器電路(1)變換為電信號后經電壓放大器(3)放大，電壓/電流變換(4)由驅動輸出電路(5)輸出至采集傳感器信號電路(23)進行處理；調節零點電路(6)與重量采集裝置連接(1)；調節增益電路(7)與電壓放大器(3)連接。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述DC/DC轉換電路(21)同時給時鐘電路(22)、采集傳感器信號電路(23)、DC/DC轉換電路(24)、GSM模塊電路(25)、設置、報警指示電路(26)CPU、A/D轉換電路(30)供電，DC/DC轉換電路(24)給GSM模塊電路(25)供電，時鐘電路(22)、采集傳感器信號電路(23)、GSM模塊電路(25)、設置、報警指示電路(26)分別與CPU、A/D轉換電路(30)連接。
6.一種煤炭產量監測方法，其特征在于使用了如權利要求1-5任意一項所述的煤礦產量監測系統，利用動態軌道衡采集礦車的重量，送入變送器；變送器放大采集的信號，并且把放大的信號轉變為電流信號進行輸出；產量監測裝置接收此電流信號轉變為電壓信號然后進行模數轉換，CPU進行數據處理、打包、存儲，向監控中心發送產量信息。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的煤炭產量監測系統裝置具有斷電報警功能、傳感器異常報警功能、長時間未通車報警功能、上電報告功能，還能夠設置日產量的最大值進行監控生產的安全性。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的煤炭產量監測系統監測的結果可通過Internet/Intranet對各礦產煤量進行查詢統計；所述的煤炭產量監測系統的信息交換方式采用SMS方式。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的煤炭產量監測裝置其程序流程入下上電報告，等待礦車通過，數據采集，傳感器異常判斷，長時間未通車判斷，掉電判斷，查詢監控中心命令，數據打包、存儲，數據轉換，發送。
10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的數據處理方法如下1)采集的數據存入到RAM中；2)對RAM中有效數據進行去極值處理；3)對去極值后的數據進行平均值計算得出礦車的單個軸向的重量；按照1、2、3項，計算礦車的另一個軸向的重量；按照1、2、3、4項，計算其余礦車的軸向重量；從第一個軸向重量值開始，相鄰的軸向重量值相加得出一節礦車的重量；數據打包；數據存儲。
全文摘要
一種煤炭產量監測系統裝置，包括動態軌道衡(10)、產量監測裝置(20)、監控中心，其特征在于，所述動態軌道衡(10)由傳感器(1)和變送器(11)組成，所述產量監測裝置(20)包括DC/DC轉換電路(21)、時鐘電路(22)、采集傳感器信號電路(23)、DC/DC轉換電路(24)、GSM模塊電路(25)、設置、報警指示電路(26)、CPU(30)，所述的監控中心包括工控機、監測軟件、數據接收裝置，所述的動態軌道衡能夠把運動中的煤車重量轉變為電信號，此電信號經過產量監測裝置處理、存儲、發送至監控中心。以及利用上述煤炭產量監測系統裝置進行煤產量檢測的方法。
文檔編號G01G23/18GK1831496SQ200510103040
公開日2006年9月13日 申請日期2005年9月19日 優先權日2005年9月19日
發明者尚岫峰, 韓旭東, 霍瑞峰 申請人:尚岫峰, 韓旭東, 霍瑞峰
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
