[发明专利]一种煤矿井下泵房吸水井煤泥深度检测装置及方法

权利要求书

1.一种煤矿井下泵房吸水井煤泥深度检测装置，其特征在于，包括可编程控制箱(1)、水下超声波传感器(2)、液压传感器(3)、嵌入式设备(4)、DTU(5)和浮球(6)；

所述液压传感器(3)与可编程控制箱(1)连接，所述的水下超声波传感器(2)与嵌入式设备(4)连接，所述的嵌入式设备(4)通过DTU(5)与可编程控制箱(1)连接，所述水下超声波传感器(2)和嵌入式设备(4)固定在浮球(6)上。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下泵房吸水井煤泥深度检测装置，其特征在于，所述可编程控制箱(1)为矿用防爆兼本安型可编程控制箱。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下泵房吸水井煤泥深度检测装置，其特征在于，所述水下超声波传感器(2)的探测头没入水中，并与嵌入式设备(4)的AD转换模块的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下泵房吸水井煤泥深度检测装置，其特征在于，所述嵌入式设备(4)包括MCU电路以及分别与MCU电路连接的AD转换模块、嵌入式WIFI模块和EPWM模块，所述嵌入式WIFI模块与DTU(5)通信连接。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下泵房吸水井煤泥深度检测装置，其特征在于，所述液压传感器(3)置于煤矿井下泵房吸水井底部，所述可编程控制箱(1)输出的24V直流电源给液压传感器(3)供电，所述液压传感器(3)连接可编程控制箱(1)的模拟量输入端口。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下泵房吸水井煤泥深度检测装置，其特征在于，所述DTU(5)通过RS-232或者RS-485与可编程控制箱(1)通信连接。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿井下泵房吸水井煤泥深度检测装置，其特征在于，所述可编程控制箱(1)通过以太网接口或者RS-485或者RS-232通讯接口输出给矿井管理室的上位机。

8.一种基于权利要求1所述煤矿井下泵房吸水井煤泥深度检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01，将液压传感器(3)置于煤矿井下泵房吸水井底部；

S02，配置嵌入式设备(4)；

S03，将水下超声波传感器(2)与嵌入式设备(4)固定在浮球(6)上，将浮球(6)放置在水层上，使水下超声波传感器(2)的探测头没入水中，嵌入式设备(4)处于空气中的状态，嵌入式设备(4)将水下超声波传感器(2)采集的信号经过ADC模块转化成数字信号，再将数字信号通过WIFI模块传递给DTU(5)，DTU(5)再与可编程控制箱(1)通过RS-232或者RS-485进行通信；

S04，可编程控制箱(1)将水下超声波传感器(2)和液压传感器(3)采集到的信号进行处理计算出煤泥深度H2，再通过所述可编程控制箱(1)的以太网接口或者RS-485或者RS-232通讯接口输出给矿井管理室的上位机，当煤泥深度H2超出上限值时，通过开关量接口输出控制信号发出警告来通知煤矿管理人员进行清淤处理。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述液压传感器(3)测得煤矿井下泵房吸水井井底液体压强，输出4-20mA电流信号，当输出电流为4mA时，液压大小为标准大气压下的压强，即此刻该吸水井中没有水；

所述水下超声波传感器(2)发出声波信号，该信号接触到煤泥层与水层的分界面时，声波信号返回，超声波传感器(2)接收到回波信号后通过计算信号在水中的传递时间从而计算水层的高度；

所述可编程控制箱(1)通过计算得到水层的高度H1与液位的高度H，将H减去H1得到煤泥的深度H2。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述计算过程如下：

由H1＝v_水T/2可以得到水层的高度H1，其中v_水表示声音在水中的传播速度，T为声音在水中的传播时间，所述液压传感器(3)所在主回路中串联一250Ω/0.25W电阻，将电阻两端1-5V的电压信号输出，其输出信号大小与压强的关系为：Vout＝kp水+1，根据水下压强公式知道吸水井液位高度H＝p水/ρ_水g，上述两个等式关系推导出H＝(Vout-1)/kρ_水g，其中k根据液压传感器(3)输入输出关系得知，得到煤泥深度H2＝H-H1。