[发明专利]一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种记录不同工况的无线收发装置，特别是涉及一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置。

背景技术

煤炭是世界上存储量最多的化石燃料，我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国。煤炭作为我国的主要能源，在能源结构中占比70%，在目前以及未来相当长的时间内，其仍将在能源结构中占据主导地位。

现阶段煤矿正朝着“采掘机械化、运输直通化、矿井自动化、矿井信息化”四个方向发展，这对煤矿设备提出了更高的要求。因此，国内很多煤矿和科研单位对煤矿大型生产设备的检测与监测进行了研究，也根据研制出的各种仪器获得了机械的状态参数和振动等多种信号，并且根据所获信号对煤矿井下设备的工作状态进行了监测和分析。但是对于各种工况的记录，目前对此还不够重视。工况记录的重要性表现在以下方面：

（1）采掘工况的多样性

1）夹矸：夹在煤层之中的其他岩层。夹矸多为泥质岩、粘土岩、高岭石粘土岩、炭质泥岩或砂岩。夹矸常成层状、似层状或凸镜状。夹矸的存在使煤层结构复杂化，给开采带来一定困难，并使煤的灰分增高，降低煤的质量；

2）断层：地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造。它破坏了岩层的连续性和完整性。在断层带上往往岩石破碎，易被风化侵蚀。沿断层线常常发育为沟谷，有时出现泉或湖泊。断层附近地质条件比较复杂，附近瓦斯极有可能异常，另外断层还使得水断层附近压力很大。这些都增大了煤的开采难度和危险系数；

3）割顶：在生产过程中，采、掘设备截割壁上行，截割工作区域的上层顶板。为了保证煤质，不能割顶；在综掘全煤巷道时，为了保证安全，也严禁割顶；

4）割底：在生产过程中，采、掘设备截割壁下行，截割工作区域的下层底板。同样的，为了保证煤质，不能割底；在综掘全煤巷道时，为了保证安全，也严禁割底；

（2）当前基于各种检测，诸如振动信号、速度信号和加速度信号等的分析并未联系工况。现阶段的分析与机械所处的井下工况存在一定的脱节。原因在于：

1） 没有成型的装置设备对井下工况进行准确详细的记录和存储；

2）煤矿井下复杂特殊的环境制约了工况记录仪器的发展；

3）相关研究人员没有对不同工况下的状态参数进行隔离分析，重视程度还不够。

综上所述，煤矿井下恶劣的生产条件和环境，使得工况多种多样，并且复杂多变。现在的检测仪器对矿井设备进行检测、分析，但是并没有联系工况。同一种设备在不同工况的影响下得到的检测参数和信号之间有什么差异和联系，处于不同工况之间的设备如何运行才能达到最优的工作状态。所有这些问题都需要以工况记录为基础。因此，煤矿急需对煤矿采掘工作面工况进行记录的装置，本专利就这一问题提出了自己的设计想法。

本专利的意义主要有：

（1）对煤矿采掘工作面工作时的工况进行记录。对每个工况的范围在时间和工作面纵深长度上有明确的划分； 

（2）为以后的工作面工作状况分析提供更加可行的工况分割点。通过工况的记录，划分工作面内各工况的组成区域，便于互相比较；

（3）将工况条件转化为数字量进行存储，节省存储空间，同时利于进行自动化控制；

（4）为提高煤矿运输系统和采掘系统的自动化和智能化提供重要数据支持，为井下机械设备的优化设计提供数据支持。

发明内容

本发明的主要目的在于，设计一种记录煤矿采掘工作面工况的无线收发装置，记录井下复杂多变的工况并转化为数字信号进行存储，为后续分析提供更加准确的依据。

本发明是这样实现的：包括发射部分和接收部分。发射部分由操作模块、计时模块、发射信号调理模块、供电模块和发射模块组成；接收部分由接收模块、接收信号调理模块、供电模块、信号输出端口和数据存储模块组成。发射信号调理模块由编码电路、载波振荡电路、耦合电路、调制放大电路和耦合电路组成。接收信号调理模块由接收电路、耦合电路、信号控制电路、放大电路和信号转换电路组成。

该工况记录装置的工作过程如下：进行工况记录时，将装置置于固定位置，根据煤矿机械的实际工作情况，对操作模块进行不同的按键操作，计时模块开始计时，经过信号调理后发射出去；接收信号经过解调，经由控制信号输出，经过放大和信号转换，最终输出形式为由二进制数组成的工况代码，并输出到存储设备进行存储。遇到不同的工况时，按下相应的按键，上一段工况计时结束，开启新的工况计时，直到存储。 各种工况的对应代码：

表1 各工况对应代码