井口煤仓仓位检测、显示系统技术方案

一种井口煤仓仓位检测、显示系统。它是通过煤仓仓位检测装置装配结构进行落煤敲击已落煤的敲击声音频检测并对检测到的音频信号进行放大，再以给定采样速率依次传送；通过多路音频频率的选频滤波网络，以给定采样速率进行各个预设音频频率的同步选频滤波；对所选通的各个频率音频采样信号通过A/D转换器分别进行同步A/D转换并数值量化；对各个频率已量化的音频采样数据通过主控模块按给定采样数的平均值进行强度比较以鉴别数值最大音频数据；将鉴别出的强度数值最大音频数据按对应的预设仓位数据予以控制目的的信号输出和监视目的的声、光显示，即输出显示。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种煤矿井口煤仓内存煤仓位的检测、显示系统。
技术介绍
煤矿井口煤仓是矿井煤产品的总集散设施，其存储状态，即仓位关系到矿井上下生产、运输、选煤、管理等多系统运行，其实时监测具有很重要的工程意义。目前煤矿井口煤仓内存煤仓位的检测、显示方法不一，有些方法在实施上会产生很好的效果，但造价价格昂贵且故障率高，又维修维护困难；另一些虽造价低，但精度和其他性能低下，极易遭受机械撞击而损毁或遭粉尘附着、阻塞而失效，很不适应矿井井口煤仓工况。因此亟待研发一种能够实现适合矿井井口煤仓工况的高性价比煤仓仓位检测、显示方法。对于恶劣、复杂的煤仓工况，除了规避其对仓位检测不利方面外，尚可挖掘其对仓位检测的可利用特点。随着落煤所形成的充煤空间的变化，空仓空间会同步反向变化。对于落煤敲击已落煤的敲击声，使所形成的共振腔的容积和结构同步变化，因而其敲击声频率会随着充煤空间的变化而变化。利用这一原理，可研发一种基于音频频率的煤仓仓位检测、显示系统。
技术实现思路
为实现适合矿井井口煤仓工况的高性价比煤仓仓位检测、显示，本技术提供一种煤仓仓位检测、显示系统。它由传感模块SENS、多路选频滤波模块MCF、主控模块MCU、显示输出模块DOUT和工作电源模块UPS组成；传感模块SENS为以音频传感信号放大单元SSA实现落煤声音频检测传感、放大的电路系统，多路选频滤波模块MCF为以多路选频滤波单元CF和多路开关单元MS来实现多路音频选频滤波的电路系统，主控模块MCU为以A/D转换量化单元A/DTQ实现A/D转换量化、以为数据处理单元DP实现数据处理的电路系统，显示输出模块DOUT为以仓位显示单元SD实现数字显示，以声光报警单元SLA实现声光报警的电路系统，工作电源模块UPS为开关电源电路系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：煤仓仓位检测、显示系统由传感模块SENS、多路选频滤波模块MCF、主控模块MCU、显示输出模块DOUT和工作电源模块UPS组成。传感模块SENS为以音频传感信号放大单元SSA实现落煤声音频检测传感、放大的电路系统，多路选频滤波模块MCF为以多路选频滤波单元CF和多路开关单元MS来实现多路音频选频滤波的电路系统，主控模块MCU为以A/D转换量化单元A/DTQ实现A/D转换量化、以为数据处理单元DP实现数据处理的电路系统，显示输出模块DOUT以仓位显示单元SD实现数字显示，以声光报警单元SLA实现声光报警的电路系统，工作电源模块UPS以正工作电源接线端Ep、负工作电源接线端En和接地端来为整个系统提供稳定电源的开关电源电路系统。煤仓仓位检测装置的装配关系涉及检测信号处理装置、煤仓壁、音频传感器、空仓空间、充煤空间构成；两检测信号处理装置分别安装在煤仓两侧的煤仓壁顶板上面；各检测信号处理装置的下部探伸出一音频传感器，各音频传感器穿过煤仓壁顶板进入煤仓空间，使得其充分接收到煤仓接收落煤时空仓空间的音频振动；利用煤仓接收落煤过程中充煤空间的变化所造成的落煤敲击充煤空间顶面的声音强度及声音在空仓空间中频率的变化，音频传感器接收到强度与频率随之同步变化的声音信号；通过音频传感器，将该信号转换为随之同步变化的电信号；再通过检测信号处理装置，将该电信号放大、处理、转换为煤仓充煤空间顶面水平位置，即煤仓仓位的控制信号和指示数据。传感模块SENS的音频传感信号放大单元SSA是以应变片的应变电阻Rs为信号源，以运放芯片As为核心的比较比较放大电路。应变片的应变电阻Rs一端连接到应变桥臂平衡电阻R1的一端，该连接点作为应变电位信号a的引入端；应变片的应变电阻Rs另一端连接到正工作电源接线端Ep；应变桥臂平衡电阻R1的另一端连接到负工作电源接线端En；参考桥上臂电阻R2与参考桥下臂电阻R3串联，该串联连接点作为参考电位信号b的引入端；该串联支路跨接在正工作电源接线端Ep和负工作电源接线端En之间；耦合电容Cs的正极端与应变电位信号a的引入端连接，耦合电容Cs的负极端与运放芯片As的同相信号输入端连接；参考电位信号b的引入端与运放芯片As的反相信号信号输入端连接；参考分压电阻RS4与反馈电阻Rf串联，该串联点与运放芯片As的反相信号输入端连接；参考分压电阻RS4的另一端接地；反馈电阻Rf的另一端与运放芯片As的信号输出端连接，该输出端作为音频传感信号s的输出端；运放芯片As的正工作电源端连接到正工作电源接线端Ep；运放芯片As的负工作电源端连接到负工作电源接线端En。多路选频滤波模块MCF是由以多路RC选频滤波网络构成的多路选频滤波单元CF和以多路模拟开关电路芯片U1为核心的多路开关单元MS构成的电路系统；多路选频滤波单元CF由第一音频左臂电阻RC11、第一音频分压电阻RC12、第一音频右臂电阻RC13、第一音频左臂电容CC11、第一音频分压电容CC12、第一音频右臂电容CC13、第二音频左臂电阻RC21、第二音频分压电阻RC22、第二音频右臂电阻RC23、第二音频左臂电容CC21、第二音频分压电容CC22、第二音频右臂电容CC23、依次一直到第十六音频左臂电阻RC161、第十六音频分压电阻RC162、第十六音频右臂电阻RC163、第十六音频左臂电容CC161、第十六音频分压电容CC162和第十六音频右臂电容CC163构成；多路开关单元MS由CD4067B型多路模拟开关电路芯片U1构成。第一音频左臂电阻RC11的一端与第一音频分压电阻RC12的一端、第一音频右臂电阻RC13的一端同时连接，第一音频左臂电阻RC11的另一端连接到音频传感信号s的输出端，第一音频分压电阻RC12的另一端接地，第一音频右臂电阻RC13的另一端连接到第一音频信号s1的输出端；第一音频左臂电容CC11与第一音频左臂电阻RC11并连，第一音频分压电容CC12与第一音频分压电阻RC12并连，第一音频右臂电容CC13与第一音频右臂电阻RC13并连；第二音频左臂电阻RC21的一端与第二音频分压电阻RC22的一端、第二音频右臂电阻RC23的一端同时连接，第二音频左臂电阻RC21的另一端连接到音频传感信号s的输出端，第二音频分压电阻RC22的另一端接地，第二音频右臂电阻RC23的另一端连接到第二音频信号s2的输出端；第二音频左臂电容CC21与第二音频左臂电阻RC21并连，第二音频分压电容CC22与第二音频分压电阻RC22并连，第二音频右臂电容CC23与第二音频右臂电阻RC23并连；依次，一直到第十六音频左臂电阻RC161的一端与第十六音频分压电阻RC162的一端、第十六音频右臂电阻RC163的一端同时连接，第十六音频左臂电阻RC161的另一端连接到音频传感信号s的输出端，第十六音频分压电阻RC162的另一端接地，第十六音频右臂电阻RC163的另一端连接到第十六音频信号s16的输出端；第十六音频左臂电容CC161与第十六音频左臂电阻RC161并连，第十六音频分压电容CC162与第十六音频分压电阻RC162并连，第十六音频右臂电容CC163与第十六音频右臂电阻RC163并连。多路模拟开关电路芯片U1的24脚连接到正工作电源接线端Ep，多路模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井口煤仓仓位检测、显示系统，其特征是：煤仓仓位检测、显示系统由传感模块SENS、多路选频滤波模块MCF、主控模块MCU、显示输出模块DOUT和工作电源模块UPS组成；传感模块SENS为以音频传感信号放大单元SSA实现落煤声音频检测传感、放大的电路系统，多路选频滤波模块MCF为以多路选频滤波单元CF和多路开关单元MS来实现多路音频选频滤波的电路系统，主控模块MCU为以A/D转换量化单元A/DTQ实现A/D转换量化、以为数据处理单元DP实现数据处理的电路系统，显示输出模块DOUT以仓位显示单元SD实现数字显示，以声光报警单元SLA实现声光报警的电路系统，工作电源模块UPS以正工作电源接线端Ep、负工作电源接线端En和接地端来为整个系统提供稳定电源的开关电源电路系统；煤仓仓位检测装置的装配关系涉及检测信号处理装置、煤仓壁、音频传感器、空仓空间、充煤空间构成；两检测信号处理装置分别安装在煤仓两侧的煤仓壁顶板上面；各检测信号处理装置的下部探伸出一音频传感器，各音频传感器穿过煤仓壁顶板进入煤仓空间，使得其充分接收到煤仓接收落煤时空仓空间的音频振动；利用煤仓接收落煤过程中充煤空间的变化所造成的落煤敲击充煤空间顶面的声音强度及声音在空仓空间中频率的变化，音频传感器接收到强度与频率随之同步变化的声音信号；通过音频传感器，将该信号转换为随之同步变化的电信号；再通过检测信号处理装置，将该电信号放大、处理、转换为煤仓充煤空间顶面水平位置，即煤仓仓位的控制信号和指示数据。...

【技术特征摘要】
1.一种井口煤仓仓位检测、显示系统，其特征是：
煤仓仓位检测、显示系统由传感模块SENS、多路选频滤波模块MCF、主控模块MCU、显示输出模块DOUT和工作电源模块UPS组成；传感模块SENS为以音频传感信号放大单元SSA实现落煤声音频检测传感、放大的电路系统，多路选频滤波模块MCF为以多路选频滤波单元CF和多路开关单元MS来实现多路音频选频滤波的电路系统，主控模块MCU为以A/D转换量化单元A/DTQ实现A/D转换量化、以为数据处理单元DP实现数据处理的电路系统，显示输出模块DOUT以仓位显示单元SD实现数字显示，以声光报警单元SLA实现声光报警的电路系统，工作电源模块UPS以正工作电源接线端Ep、负工作电源接线端En和接地端来为整个系统提供稳定电源的开关电源电路系统；
煤仓仓位检测装置的装配关系涉及检测信号处理装置、煤仓壁、音频传感器、空仓空间、充煤空间构成；两检测信号处理装置分别安装在煤仓两侧的煤仓壁顶板上面；各检测信号处理装置的下部探伸出一音频传感器，各音频传感器穿过煤仓壁顶板进入煤仓空间，使得其充分接收到煤仓接收落煤时空仓空间的音频振动；利用煤仓接收落煤过程中充煤空间的变化所造成的落煤敲击充煤空间顶面的声音强度及声音在空仓空间中频率的变化，音频传感器接收到强度与频率随之同步变化的声音信号；通过音频传感器，将该信号转换为随之同步变化的电信号；再通过检测信号处理装置，将该电信号放大、处理、转换为煤仓充煤空间顶面水平位置，即煤仓仓位的控制信号和指示数据。
2.根据权利要求1所述的井口煤仓仓位检测、显示系统，其特征是：
传感模块SENS的音频传感信号放大单元SSA是以应变片的应变电阻Rs为信号源，以运放芯片As为核心的比较比较放大电路；
应变片的应变电阻Rs一端连接到应变桥臂平衡电阻R1的一端，该连接点作为应变电位信号a的引入端；应变片的应变电阻Rs另一端连接到正工作电源接线端Ep；应变桥臂平衡电阻R1的另一端连接到负工作电源接线端En；参考桥上臂电阻R2与参考桥下臂电阻R3串联，该串联连接点作为参考电位信号b的引入端；该串联支路跨接在正工作电源接线端Ep和负工作电源接线端En之间；耦合电容Cs的正极端与应变电位信号a的引入端连接，耦合电容Cs的负极端与运放芯片As的同相信号输入端连接；参考电位信号b的引入端与运放芯片As的反相信号信号输入端连接；参考分压电阻RS4与反馈电阻Rf串联，该串联点与运放芯片As的反相信号输入端连接；参考分压电阻RS4的另一端接地；反馈电阻Rf的另一端与运放芯片As的信号输出端连接，该输出端作为音频传感信号s的输出端；运放芯片As的正工作电源端连接到正工作电源接线端Ep；运放芯片As的负工作电源端连接到负工作电源接线端En。
3.根据权利要求1所述的井口煤仓仓位检测、显示系统，其特征是：
多路选频滤波模块MCF是由以多路RC选频滤波网络构成的多路选频滤波单元CF和以多路模拟开关电路芯片U1为核心的多路开关单元MS构成的电路系统；多路选频滤波单元CF由第一音频左臂电阻RC11、第一音频分压电阻RC12、第一音频右臂电阻RC13、第一音频左臂电容CC11、第一音频分压电容CC12、第一音频右臂电容CC13、第二音频左臂电阻RC21、第二音频分压电阻RC22、第二音频右臂电阻RC23、第二音频左臂电容CC21、第二音频分压电容CC22、第二音频右臂电容CC23、依次一直到第十六音频左臂电阻RC161、第十六音频分压电阻RC162、第十六音频右臂电阻RC163、第十六音频左臂电容CC161、第十六音频分压电容CC162和第十六音频右臂电容CC163构成；多路开关单元MS由CD4067B型多路模拟开关电路芯片U1构成；
第一音频左臂电阻RC11的一端与第一音频分压电阻RC12的一端、第一音频右臂电阻RC13的一端同时连接，第一音频左臂电阻RC11的另一端连接到音频传感信号s的输出端，第一音频分压电阻RC12的另一端接地，第一音频右臂电阻RC13的另一端连接到第一音频信号s1的输出端；第一音频左臂电容CC11与第一音频左臂电阻RC11并连，第一音频分压电容CC12与第一音频分压电阻RC12并连，第一音频右臂电容CC13与第一音频右臂电阻RC13并连；第二音频左臂电阻RC21的一端与第二音频分压电阻RC22的一端、第二音频右臂电阻RC23的一端同时连接，第二音频左臂电阻RC21的另一端连接到音频传感信号s的输出端，第二音频分压电阻RC22的另一端接地，第二音频右臂电阻RC23的另一端连接到第二音频信号s2的输出端；第二音频左臂电容CC21与第二音频左臂电阻RC21并连，第二音频分压电容CC22与第二音频分压电阻RC22并连，第二音频右臂电容CC23与第二音频右臂电阻RC23并连；依次，一直到第十六音频左臂电阻RC161的一端与第十六音频分压电阻RC162的一端、第十六音频右臂电阻RC163的一端同时连接，第十六音频左臂电阻RC161的另一端连接到音频传感信号s的输出端，第十六音频分压电阻RC162的另一端接地，第十六音频右臂电阻RC163的另一端连接到第十六音频信号s16的输出端；第十六音频左臂电容CC161与第十六音频左臂电阻RC161并连，第十六音频分压电容CC162与第十六音频分压电阻RC162并连，第十六音频右臂电容CC163与第十六音频右臂电阻RC163并连；
多路模拟开关电路芯片U1的24脚连接到正工作电源接线端Ep，多路模拟开关电路芯片U1的23脚、22脚、21脚、20脚、19脚、18脚、17脚、23脚、16脚和9脚、8脚、7脚、6脚、5脚、4脚、3脚、2脚分别连接到第一音频信号s1的输出端、第二音频信号s2的输出端、第三音频信号s3的输出端、第四音频信号s4的输出端、第五音频信号s5的输出端、第六音频信号s6的输出端、第七音频信号s7的输出端、第八音频信号s8的输出端和第九音频信号s9的输出端、第十音频信号s10的输出端、第十一音频信号s11的输出端、第十二音频信号s12的输出端、第十三音频信号s13的输出端、第十四音频信号s14的输出端、第十五音频信号s15的输出端、第十六音频信号s16的输出端，多路模拟开关电路芯片U1的15脚悬空，多路模拟开关电路芯片U1的12脚接地。
4.根据权利要求1或权利要求3所述的井口煤仓仓位检测、显示系统，其特征是：多路模拟开关电路芯片U1的10脚、11脚和13脚、14脚分别连接到主控制器芯片U2的16脚、17脚和18脚、19脚。
5.根据权利要求1所述的井口煤仓仓位检测、显示系统，其特征是：
主控模块MCU的A/D转换量化单元A/DTQ和是数据处理单元DP均为以ATMega8型主控制器芯片U2为核心，并各利用主控制器芯片U2部分功能的电路系统；
主控制器芯片U2的28脚、27脚、26脚和25脚分别连接到片选信号d/CS的接线端、命令数据选择控制信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈百达，裴建德，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32