【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，属于实时嵌入式探测控制
技术介绍
透水事故是在矿井的建设和生产过程中，由于防治水措施不到位或者对矿井疏于管理和维护，往往可能导致地表水或地下水通过断层、裂隙或塌陷部位等各种受损部位不受控制地进入矿井工作区域，对作业人员与矿井财产造成极大损失。一旦发生透水事故，下井救援的难度往往比预想的要大，各种大量不明水体，主副井巷道内被泥沙淤塞等情况，使得下井救援时间比预想的要有所推迟。为了使事故发生后的抢险救援过程及时、有效，必须先确保被困人员的生命安全。这就需要一种在发生透水事故后抢在生命通道挖通前及时进入搜救点与被困人员保持联系，确定其被困位置与周围环境，为下一步搜救决策提供依据与指导。装置内需要含有救援物资仓与通风管道，能暂时为被困人员提供基本的水源和食物、药品以及新鲜的空气。还要点亮救援点的光源，可以使被困人员提高被救信心，也能在接下来的救援工作中使搜救人员及早发现被困人员。
技术实现思路
本专利技术提供了一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，以用于在矿道发生透水事故后抢在生命通道挖通前及时进入搜救点与被困人员保持联系等。本专利技术的技术方案是：一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，由装置前部1、装置中部2和装置后部3组成；所述装置前部1包括一个装置前部螺旋钻头14，装置前部螺旋钻头14与装置中部2连接；所述装置中部2由可旋转关节4、伸缩杆5、爪部螺旋钻头6、前行驱动爪7、外设声源接收装置13、通信模块15、循环移动板16、LED光源17、三维声纳成像装置18组成；装置中部2前后两侧都设有可旋转...
【技术保护点】
一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：由装置前部（1）、装置中部（2）和装置后部（3）组成；所述装置前部（1）包括一个装置前部螺旋钻头（14），装置前部螺旋钻头（14）与装置中部（2）连接；所述装置中部（2）由可旋转关节（4）、伸缩杆（5）、爪部螺旋钻头（6）、前行驱动爪（7）、外设声源接收装置（13）、通信模块（15）、循环移动板（16）、LED光源（17）、三维声纳成像装置（18）组成；装置中部（2）前后两侧都设有可旋转关节（4）、伸缩杆（5）、爪部螺旋钻头（6）、前行驱动爪（7）、循环移动板（16），可旋转关节（4）分别与循环移动板（16）、伸缩杆（5）的一端连接，伸缩杆（5）的另一端连接前行驱动爪（7），通过前行驱动爪（7）连接爪部螺旋钻头（6），三维声纳成像装置（18）连接通信模块（15）、LED光源（17）及两个外设声源接收装置（13）；所述循环移动板（16）内有循环移动板的控制电路（96），可旋转关节（4）内有可旋转关节的控制电路（97），伸缩杆（5）内有伸缩杆的控制电路（98）；循环移动板的控制电路（96）的光缆数据线Ⅴ（86）与光缆数据线Ⅰ（8）相连，电...
【技术特征摘要】
1.一种矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：由装置前部（1）、装置中部（2）和装置后部（3）组成；所述装置前部（1）包括一个装置前部螺旋钻头（14），装置前部螺旋钻头（14）与装置中部（2）连接；所述装置中部（2）由可旋转关节（4）、伸缩杆（5）、爪部螺旋钻头（6）、前行驱动爪（7）、外设声源接收装置（13）、通信模块（15）、循环移动板（16）、LED光源（17）、三维声纳成像装置（18）组成；装置中部（2）前后两侧都设有可旋转关节（4）、伸缩杆（5）、爪部螺旋钻头（6）、前行驱动爪（7）、循环移动板（16），可旋转关节（4）分别与循环移动板（16）、伸缩杆（5）的一端连接，伸缩杆（5）的另一端连接前行驱动爪（7），通过前行驱动爪（7）连接爪部螺旋钻头（6），三维声纳成像装置（18）连接通信模块（15）、LED光源（17）及两个外设声源接收装置（13）；所述循环移动板（16）内有循环移动板的控制电路（96），可旋转关节（4）内有可旋转关节的控制电路（97），伸缩杆（5）内有伸缩杆的控制电路（98）；循环移动板的控制电路（96）的光缆数据线Ⅴ（86）与光缆数据线Ⅰ（8）相连，电源线Ⅲ（91）与电源线Ⅰ（9）相连；可旋转关节的控制电路（97）的光缆数据线Ⅵ（87）与光缆数据线Ⅰ（8）相连，电源线Ⅳ（92）与电源线Ⅰ（9）相连；伸缩杆的控制电路（98）的光缆数据线Ⅶ（88）与光缆数据线Ⅰ（8）相连，电源线Ⅴ（93）与电源线Ⅰ（9）相连；通信模块（15）的光缆数据线Ⅲ（84）与光缆数据线Ⅰ（8）相连；所述装置后部（3）包括光缆数据线Ⅰ（8）、电源线Ⅰ（9）、通风管道（10）、救援物资仓（11）、声音收发装置（12）；其中电源线Ⅰ（9）位于装置后部（3）的底部，电源线Ⅰ（9）的上方为光缆数据线Ⅰ（8），光缆数据线Ⅰ（8）的上方为通风管道（10），救援物资仓（11）位于通风管道（10）的凹形部分，救援物资仓（11）的一侧放置声音收发装置（12），声音收发装置（12）与通信模块（15）连接。2.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述装置前部螺旋钻头（14）包括叶片Ⅰ（19）、钻尖Ⅰ（20）、螺旋转杆Ⅰ（21）、装置前部螺旋钻头的控制电路（95）；其中叶片Ⅰ（19）、钻尖Ⅰ（20）镶嵌于螺旋转杆Ⅰ（21）上，置前部螺旋钻头的控制电路（95）的光缆数据线Ⅳ（85）连接装置后部（3）的光缆数据线Ⅰ（8），电源线Ⅱ（90）连接电源线Ⅰ（9）。3.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述爪部螺旋钻头（6）包括连接槽（22）、螺旋转杆Ⅱ（23）、叶片Ⅱ（24）、螺纹钻头（25）、钻尖Ⅱ（26）、爪部螺旋钻头的控制电路（99）；其中，连接槽（22）是前行驱动爪（7）与爪部螺旋钻头（6）的连接点，螺旋转杆Ⅱ（23）与连接槽（22）相连，螺纹钻头（25）连接钻尖Ⅱ（26），叶片Ⅱ（24）、螺纹钻头（25）镶嵌于螺旋转杆Ⅱ（23）上，爪部螺旋钻头的控制电路（99）的光缆数据线Ⅷ（89）连接装置后部（3）的光缆数据线Ⅰ（8），电源线Ⅵ（94）连接连接电源线Ⅰ（9）。4.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述通信模块（15）包括LM78L05芯片（64），光缆数据线Ⅲ（84），输入口P1，输出口P2，接口P3、接口P4，二极管D7，放大器OP1、放大器OP2、放大器OP3、放大器OP4，NPN型三极管T3、NPN型三极管T4，电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14，电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25；其中接口P3连接光缆数据线Ⅲ（84）、电阻R12的一端、电容C7的一端、电阻R15的一端、输入口P1的一端、NPN型三极管T3的C极、放大器OP2的正负电源、电阻R17的一端、电阻R18的一端；电阻R12的另一端连接二极管D7的阴极、放大器OP1的反相输入端，二极管D7的阳极连接NPN型三极管T3的E极，NPN型三极管T3的B极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接放大器OP1的输出端、电阻R16的一端，放大器OP1的同相输入端连接放大器OP2的输出端，放大器OP2的反相输入端连接电阻R14的一端、电阻R16的另一端，电阻R14的另一端连接电容C7的另一端，放大器OP2的同相输入端连接电阻R15的另一端、电容C8的一端、电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接电阻R18的一端、放大器OP2的负电源、NPN型三极管T3的C极；电阻R18的另一端连接电容C8的另一端、输入口P1的另一端；接口P4连接光缆数据线Ⅲ（84）、LM78L05芯片（64）的Vin脚且接地；LM78L05芯片（64）的GND脚接地，LM78L05芯片（64）的Vout脚接电阻R19的一端、NPN型三极管T4的C极、电阻R21的一端、放大器OP3的负电源；电阻R19的另一端接地，NPN型三极管T4的E极连接电阻R20的一端、电容C11的一端，电阻R20的另一端接地，电容C11的另一端接电阻R21的另一端、电阻R22的一端、放大器OP3的同相输入端，电阻R22的另一端接地；放大器OP3的反相输入端连接电阻R23的一端、电阻R24的一端，电阻R23的另一端接电容C12的一端，电容C12的另一端接地，电阻R24的另一端接放大器OP3的输出端、电容C13的一端，放大器OP3的正电源接地；电容C13的另一端接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接电容C14的一端、放大器OP4的同相输入端，电容C14的另一端接地，放大器OP4的负电源接地，放大器OP4的正电源接电容C10的一端，电容C10的另一端接地，放大器OP4的输出端连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接输出口P2的一端，输出口P2的另一端接地。5.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述三维声纳成像装置（18）包括主板模块（27）、装置内部数据线（36）、子板模块（37）、光缆数据线Ⅵ（83）；所述主板模块（27）包括嵌入式处理器MPC8313（28）、Nor Flash（29）、Nand Flash（30）、接口FPGA（31）、主板FPGA模块（33），所述子板模块（37）包括子板FPGA（35）、DAC（57）、二阶带通滤波器（58）、时间增益控制器（59）、高通滤波器（60）、ADC（61）、运算放大器（62）、换能器（63）；所述接口FPGA（31）包括差分信号转成单端信号模块Ⅰ（34）、发射脉冲信号模块（38）、触发子板开始工作信号模块（39）、数据合并并发射中断信号模块（40）、激发声学信号模块（41）、子板接口（42），所述主板FPGA模块（33）包括单端信号转成差分信号模块Ⅰ（32）、差分信号转成单端信号模块Ⅱ（43）、数据存储模块（45）、一级波束形成模块（46）、中间数据存储模块（47）、二级波束形成模块（48）、数据转换模块（49）、输入端的FIFO（50）、DATA_WR模块（51）、DDR2读写控制模块（52）、输出端的FIFO（53）；所述子板FPGA（35）包括单端信号转成差分信号模块Ⅱ（44）、A/D采样控制模块（54）、数据处理模块（55）、RAM模块（56）；其中嵌入式处理器MPC8313（28）的I/O端连接数据合并并发射中断信号模块（40）、光缆数据线Ⅵ（83）、Nor Flash（29）与Nand Flash（30），输出端分别连接发射脉冲信号模块（38）的输入端、触发子板开始工作信号模块（39）的输入端；发射脉冲信号模块（38）的输出端连接激发声学信号模块（41）的输入端，触发子板开始工作信号模块（39）的输出端连接子板接口（42）的输入端，数据合并并发射中断信号模块（40）的输入端连接差分信号转成单端信号模块Ⅰ（34）的输出端，激发声学信号模块（41）的输出端、子板接口（42）的输出端分别连接装置内部数据线（36），差分信号转成单端信号模块Ⅰ（34）的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ（32）的输出端；装置内部数据线（36）还连接差分信号转成单端信号模块Ⅱ（43）的输入端，差分信号转成单端信号模块Ⅱ（43）的输出端连接数据存储模块（45）的输入端，数据存储模块（45）的输出端连接一级波束形成模块（46）的输入端，一级波束形成模块（46）的输出端连接中间数据存储模块（47）的输入端，中间数据存储模块（47）的输出端连接二级波束形成模块（48）的输入端，二级波束形成模块（48）的输出端连接输入端的FIFO（50）的输入端，输入端的FIFO（50）的输出端连接DATA_WR模块（51）的输入端，DATA_WR模块（51）的输出端连接DDR2读写控制模块（52）的输入端，DDR2读写控制模块（52）的输出端连接输出端的FIFO（53）的输入端，输出端的FIFO（53）的输出端连接数据转换模块（49）的输入端，数据转换模块（49）的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅰ（32）的输入端；RAM模块（56）的输出端连接装置内部数据线（36）与DAC（57）的输入端，RAM模块（56）的输入端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ（44）的输出端，DAC（57）的输出端与高通滤波器（60）的输出端连接时间增益控制器（59）的输入端，时间增益控制器（59）的输出端连接二阶带通滤波器（58）的输入端；高通滤波器（60）的输入端与换能器（63）相连；二阶带通滤波器（58）的输出端连接运算放大器（62）的输入端，运算放大器（62）的输出端连接ADC（61）的输入端，ADC（61）的输出端连接A/D采样控制模块（54）的输入端，A/D采样控制模块（54）的输出端连接数据处理模块（55）的输入端，数据处理模块（55）的输出端连接单端信号转成差分信号模块Ⅱ（44）的输入端；光缆数据线Ⅵ（83）、装置内部数据线（36）分别连接装置后部（3）的光缆数据线Ⅰ（8）。6.根据权利要求1所述的矿道透水先遣救援实时嵌入式控制装置，其特征在于：所述循环移动板的控制电路（96）包括循环移动板的发动机（67），光缆数据线Ⅴ（...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晶，陈垚，孙俊，范洪博，李润鑫，汤守国，贾连印，潘盛旻，容会，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53
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