一种智慧型煤许起爆器电流检测方法与流程

    专利查询2025-12-02  3


    本发明涉及煤矿起爆器领域,具体而言,涉及一种智慧型煤许起爆器电流检测方法。


    背景技术:

    1、在煤矿开采过程中,爆破作业是一项关键步骤,煤矿许用电子雷管起爆器,简称“煤许起爆器”,是一种专门用于煤矿井下爆破作业的先进设备。它利用电子控制技术,能够精确地控制爆炸时机和顺序,显著提高了爆破的安全性和效率。煤许起爆器安全性对于矿工的生命安全和生产效率至关重要。传统的起爆器电流检测多依赖于人工观察或简单的电子设备,这些方法无法实时精确地监测到起爆器的电流状态,存在安全隐患,中国发明专利申请号:cn202111271187.5所提出的一种电子延期模块的起爆全状态模拟检测系统及方法,其可实现对电子延期模块的起爆全状态检测,提高电子雷管使用的安全性和可靠性;待测试系统包括组网连接的起爆器、多路待测电子延期模块,待测试系统与信号采集系统、数据检测处理系统依次连接;信号采集系统包括信号采集模块,用于采集待测电子延期模块的网络通信信号和本身数据;起爆采集模块,用于采集起爆器的电压电流、通信状态、起爆状态数据;数据检测处理系统包括数据分析模块,与信号采集模块、起爆采集模块连接,用于进行检测分析。

    2、但是现有的起爆器电流检测的过程中存在一些不足之处仍需要进行改进,现有技术可能未能实时监测电流或未能在检测到异常电流时迅速断电,增加了安全风险。现有技术的采样率可能较低,无法捕捉快速的电流变化,微处理器分析数据的速度可能也不够快,影响了对起爆器工作状态的即时判断。可能需要手动录入模组信息,增加了操作的复杂性和出错概率。信号调理和滤波电路不足以有效滤除高频干扰,降低了信号质量。在温度变化时,检测器的输出可能不稳定,影响了在各种环境下的稳定性能。监控中心可能无法在收到报警信号后迅速做出反应,断电命令的响应时间可能较长。因此我们对此做出改进,提出一种智慧型煤许起爆器电流检测方法。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于:针对目前存在的背景技术提出的问题。为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,包括以下步骤:s1、将设备输出端子连接至检测仪接线柱,确保设备与检测仪之间的电气连接稳定可靠;用户开机后,进入录入检测仪功能系统,系统会导入预设的200发模组信息,包括三码和mac地址信息,同时在起爆器电路中串联一个高精度电流传感器,电流传感器精度精度达到±0.5%满量程,用于实时采集流经起爆器的电流信号;

    2、s2、将电流传感器采集到的电流信号通过信号调理放大电路进行放大,放大倍数为100倍,并进行滤波处理,滤波器截止频率为1khz;

    3、s3、利用模数转换器将处理后的模拟信号转换为数字信号,所述模数转换器采用16位分辨率的模数转换器;

    4、s4、将数字信号输入至微处理器,微处理器根据预设的算法对电流数据进行分析,判断起爆器的工作状态是否正常;

    5、s5、若检测到异常电流值,微处理器通过通信模块发送报警信号至监控中心,并控制起爆器断电以防止安全事故的发生,电流检测范围:根据起爆器的规格和工作条件设定电流5a至20a;报警阈值:设定为额定电流的120%,即在20a的额定电流下,阈值可设为24a;

    6、s6、监控中心接收到报警信号后,立即通知现场作业人员采取措施,并进行后续的安全检查,监控中心响应时间:收到报警信号后5分钟内做出反应;断电命令响应时间:小于1秒。

    7、作为本发明优选的技术方案,s1、将设备输出端子连接至检测仪接线柱过程中数据录入与组网检测的模组信息导入量为系统自动导入200发模组信息;组网检测误码率小于0.01%;数据包丢失率小于0.1%。

    8、作为本发明优选的技术方案,s2、将电流传感器采集的过程中根据信号变化的速度和需要的数据精度,电流传感器调整采样率;将采样率从1ksps提高到10ksps,以获取更详细的电流变化数据。

    9、作为本发明优选的技术方案,还包括零点校准:在没有电流流过设备时,进行零点校准,确保测量的准确性;调整零点偏移参数,使得在0a时设备显示为0.00a。

    10、作为本发明优选的技术方案,s2、信号调理放大电路放大器配置,运放选择:选用支持单电源供电的运放,运放器型号为:lm224,其工作电源范围为+3.0v至+30v;反馈电阻r1设为47kω,用于设置放大器的增益;输入电阻r2设为4.7kω,与运放的反相输入端相连;分压电阻r3, r4:用于将mcu的工作电压3.3v分压后送入运放的同相输入端。

    11、作为本发明优选的技术方案,s2、滤波电路中反馈端电容c与电阻r构成低通滤波器,滤除高频干扰;根据所需截止频率计算;adc输入端滤波电容与限流电阻构成低通滤波器,进一步滤除高频噪声。

    12、作为本发明优选的技术方案,动态范围,电流检测器能够测量的最小电流与最大电流之间的比值,用分贝(db)表示;动态范围越大,检测器能够覆盖的电流范围就越广;

    13、s4、将数字信号输入至微处理器动态范围为100db,检测器能够测量的最小电流是最大电流的万分之一。

    14、作为本发明优选的技术方案,电流检测的输入阻抗为电流检测器输入端对电流信号的阻碍程度;高输入阻抗减少对被测电路的影响;输入阻抗为1mω,检测器在输入端对电流的阻碍相当于一个1兆欧姆的电阻。

    15、作为本发明优选的技术方案,电流检测的带宽:电流检测器能够准确响应的电流信号频率范围;带宽越宽,检测器能够处理的信号变化就越快;带宽为1mhz,检测器能够准确测量频率高达1兆赫兹的电流信号变化。

    16、作为本发明优选的技术方案,电流检测的温度稳定性,在温度变化时,电流检测器输出保持恒定的能力;良好的温度稳定性对于需要高精度测量的应用至关重要;温度稳定性为±0.01%/°c,在温度变化时,检测器的输出误差变化不超过每摄氏度±0.01%。

    17、与现有技术相比,本发明的有益效果:在本发明的方案中:本发明的智慧型煤矿起爆器电流检测方法能够实现对起爆器电流的高精度、实时监测,及时发现电流异常情况,并通过自动断电及远程报警机制大幅提高煤矿爆破作业的安全性。此外,该方法的自动化程度高,减少了人工干预的需要,提高了监测效率;本发明的智慧型煤矿起爆器电流检测方法能够实现对起爆器电流的高精度、实时监测,及时发现电流异常情况,并通过自动断电及远程报警机制大幅提高煤矿爆破作业的安全性。此外,该方法的自动化程度高,减少了人工干预的需要,提高了监测效率。

    18、通过实时监测起爆器的电流,确保每个起爆点都能获得足够的电流来引爆雷管,从而避免因电流不足导致的拒爆现象。若检测到异常电流值,系统会自动断电并发送报警信号至监控中心,极大降低了安全风险。通过采用高精度电流传感器和16位分辨率的模数转换器,确保了电流检测的准确性和稳定性。动态范围达到100db,能够测量的最小电流是最大电流的万分之一,保证了广泛的检测范围。通过采样率从1ksps提高到10ksps,以获取更详细的电流变化数据。微处理器根据预设算法快速分析电流数据,判断起爆器的工作状态。通过组网检测的误码率小于0.01%,数据包丢失率小于0.1%,确保数据传输的稳定性和准确性。通过系统自动导入200发模组信息,减少人工录入的繁琐和出错概率。

    19、通过信号调理放大电路和滤波处理有效滤除高频干扰,提高信号质量。通过输入阻抗为1mω,减少了对被测电路的影响。带宽为1mhz,能够准确测量频率高达1兆赫兹的电流信号变化。通过温度稳定性为±0.01%/°c,在温度变化时,检测器的输出误差变化不超过每摄氏度±0.01%,确保了在各种环境下都能稳定工作。通过监控中心收到报警信号后5分钟内做出反应,断电命令响应时间小于1秒,确保了在紧急情况下能迅速采取措施。通过在没有电流流过设备时进行零点校准,确保测量的准确性,调整零点偏移参数使得在0a时设备显示为0.00a。


    技术特征:

    1.一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,其特征在于,包括以下步骤:s1、将设备输出端子连接至检测仪接线柱,使得设备与检测仪之间的电气连接;用户开机后,进入录入检测仪功能系统,系统会导入预设的200发模组信息,包括三码和mac地址信息,同时在起爆器电路中串联一个高精度电流传感器,电流传感器精度精度达到±0.5%满量程,用于实时采集流经起爆器的电流信号;

    2.根据权利要求1所述的一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,其特征在于,s1、将设备输出端子连接至检测仪接线柱过程中数据录入与组网检测的模组信息导入量为系统自动导入200发模组信息;组网检测误码率小于0.01%;数据包丢失率小于0.1%。

    3.根据权利要求2所述的一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,其特征在于,s2、将电流传感器采集的过程中根据信号变化的速度和需要的数据精度,电流传感器调整采样率;将采样率从1ksps提高到10ksps。

    4.根据权利要求3所述的一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,其特征在于,还包括零点校准:在没有电流流过设备时,进行零点校准,确保测量的准确性;调整零点偏移参数,使得在0a时设备显示为0.00a。

    5.根据权利要求4所述的一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,其特征在于,s2、信号调理放大电路放大器配置,运放选择:选用支持单电源供电的运放,运放器型号为:lm224,运放器工作电源范围为+3.0v至+30v;反馈电阻r1设为47kω,用于设置放大器的增益;输入电阻r2设为4.7kω,与运放的反相输入端相连;分压电阻r3 ,r4:用于将mcu的工作电压3.3v分压后送入运放的同相输入端。

    6.根据权利要求5所述的一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,其特征在于,s2、滤波电路中反馈端电容c与电阻r构成低通滤波器,滤除高频干扰;adc输入端滤波电容与限流电阻构成低通滤波器。

    7.根据权利要求6所述的一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,其特征在于,电流检测动态范围:电流检测器能够测量的最小电流与最大电流之间的比值,用分贝(db)表示;动态范围越大,检测器能够覆盖的电流范围就越广;

    8.根据权利要求7所述的一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,其特征在于,电流检测的输入阻抗为电流检测器输入端对电流信号的阻碍程度;高输入阻抗减少对被测电路的影响;输入阻抗为1mω,检测器在输入端对电流的阻碍相当于一个1兆欧姆的电阻。

    9.根据权利要求8所述的一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,其特征在于,电流检测的带宽:电流检测器能够准确响应的电流信号频率范围;带宽越宽,检测器能够处理的信号变化就越快;带宽为1mhz,检测器能够准确测量频率高达1兆赫兹的电流信号变化。

    10.根据权利要求9所述的一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,其特征在于,电流检测的温度稳定性,在温度变化时,电流检测器输出保持恒定的能力;良好的温度稳定性对于需要高精度测量的应用至关重要;温度稳定性为±0.01%/°c,在温度变化时,检测器的输出误差变化不超过每摄氏度±0.01%。


    技术总结
    本发明提供了一种智慧型煤许起爆器电流检测方法,本发明的智慧型煤矿起爆器电流检测方法能够实现对起爆器电流的高精度、实时监测,及时发现电流异常情况,并通过自动断电及远程报警机制大幅提高煤矿爆破作业的安全性。此外,该方法的自动化程度高,减少了人工干预的需要,提高了监测效率;通过采样率从1kSPS提高到10kSPS,以获取更详细的电流变化数据。微处理器根据预设算法快速分析电流数据,判断起爆器的工作状态。通过实时监测起爆器的电流,确保每个起爆点都能获得足够的电流来引爆雷管,从而避免因电流不足导致的拒爆现象。若检测到异常电流值,系统会自动断电并发送报警信号至监控中心,极大降低了安全风险。

    技术研发人员:张国栋,王爱民,黄楚华,王衡
    受保护的技术使用者:洛阳正硕电子科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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