[發明專利]一種礦井網絡混合式電法監測系統及方法

有效

• 申請號: 202010897449.8
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112068209B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 郭立全;常雷;馬克勤;岳喜亮
• 申請（專利權）人: 安徽福淮礦山科技有限公司
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種礦井網絡混合式電法監測系統，其特征在于，包括監測分站、若干第一電法控制器、若干第二電法控制器、若干第三電法控制器、若干第四電法控制器以及若干電極，所述若干第一電法控制器依次串聯連接，所述若干第二電法控制器依次串聯連接，所述若干第三電法控制器依次串聯連接，位于首端的第一電法控制器的非串聯端與若干第二電法控制器的一個非串聯端連接，位于尾端的第一電法控制器的非串聯端與若干第三電法控制器的一個非串聯端連接，位于尾端的第一電法控制器的非串聯端還通過第四電法控制器與監測分站連接，每個第一電法控制器均通過電法大線連接有若干電極，所述第一電法控制器的布置方向垂直于第二電法控制器、第三電法控制器以及第四電法控制器的布置方向；所述第一電法控制器至第四電法控制器均包括第一控制電路，所述監測分站包括第二控制電路，所述第一控制電路包括繼電器模塊、控制開關模塊、第一MCU、電源模塊、LED模塊以及RS485模塊，所述控制開關模塊、電源模塊、LED模塊以及RS485模塊均與第一MCU連接，所述繼電器模塊與控制開關模塊連接；所述第二控制電路包括儀表放大器、MN陷波模塊、AD模塊、H橋逆變模塊、邏輯控制模塊、高壓切換模塊、MN信號調理模塊、第二MCU以及藍牙模塊，所述第二MCU依次通過高壓切換模塊以及邏輯控制模塊與H橋逆變模塊連接，第二MCU通過H橋逆變模塊與繼電器模塊連接，繼電器模塊依次通過儀表放大器、MN陷波模塊以及AD模塊與第二MCU連接，第一MCU通過RS485模塊與第二MCU連接，MN信號調理模塊以及藍牙模塊分別與第二MCU連接；所述控制開關模塊有若干個，每個控制開關模塊包括四組相同的控制開關子電路，其中一個控制開關子電路包括電阻R98、電阻R99以及是三極管Q22，所述電阻R98的一端與第一MCU的第三十引腳連接，電阻R98的另一端與電阻R99的一端以及三極管Q22的基極連接，三極管Q22的集電極以及電阻R99的另一端接地；

繼電器模塊有若干個，每個繼電器模塊包括四組相同的繼電器子電路，其中一個繼電器子電路包括電阻R161以及光耦Q84，?電阻R161的一端接+5V電源，電阻R161的另一端與光耦Q84的第二引腳連接，光耦Q84的第一引腳以及第四引腳均與三極管Q22的集電極連接，光耦Q84的第五引腳以及第六引腳均與電極連接，光耦Q84的第八引腳與H橋逆變模塊連接；

所述MN陷波模塊包括依次連接的陷波電路和低通濾波電路，所述陷波電路包括電阻R1、芯片U33、電阻R36以及電阻R37，所述電阻R1的一端接儀表放大器的輸出端，電阻R1的另一端接芯片U33的第一引腳，芯片U33的第五引腳接電源+5AVCC，芯片U33的第二引腳接電源-5AVCC，電阻R36的一端接芯片U33的第六引腳，電阻R36的另一端接芯片U33的第七引腳，電阻R37的一端接芯片U33的第三引腳，電阻R37的另一端以及芯片U33的另一端均接地；

低通濾波電路包括一級濾波子電路、二級濾波子電路以及三級濾波子電路，所述一級濾波子電路包括電阻R191、電阻R192、放大器U34-A、電容C213、電容C220、電容C215、電容C218、電容C222以及電容C223，電阻R191的一端與芯片U33的第七引腳連接，電阻R191的另一端分別與電阻R192的一端以及電容C213的一端連接，電阻R192的另一端與電容C220的一端以及放大器U34-A的同相端連接，電容C220的另一端接地，電容C213的另一端與放大器U34-A的輸出端以及放大器U34-A的反相端連接，電容C215的正極以及電容C218的一端均與放大器U34-A的電源正端連接，電容C223的負極以及電容C222的一端均與放大器U34-A的電源負端連接，電容C215的負極、電容C218的另一端、電容C222的另一端以及電容C223的正極均接地；

所述二級濾波子電路包括電阻R193、電阻R194、放大器U34-B、電容C212以及電容C219，電阻R193的一端與放大器U34-A的輸出端連接，電阻R193的另一端分別與電阻R194的一端以及電容C212的一端連接，電阻R194的另一端與電容C219的一端以及放大器U34-B的同相端連接，電容C219的另一端接地，電容C212的另一端與放大器U34-B的輸出端以及放大器U34-B的反相端連接，放大器U34-B的電源正端接電源+5VAVCC，放大器U34-B的電源負端接電源-5VAVCC；

所述三級濾波子電路包括電阻R195、電阻R196、放大器U40、電容C211以及電容C221，電阻R195的一端與放大器U34-B的輸出端連接，電阻R195的另一端分別與電阻R196的一端以及電容C211的一端連接，電阻R196的另一端與電容C221的一端以及放大器U40的同相端連接，電容C221的另一端接地，電容C211的另一端與放大器U40的輸出端以及放大器U40的反相端連接，放大器U40的電源正端接電源+5VAVCC，放大器U40的電源負端接電源-5VAVCC，放大器U40的輸出端接AD模塊；

所述H橋逆變模塊包括電路結構相同的第一脈沖發射隔離電路至第四脈沖發射隔離電路、二極管D1、二極管D2以及電阻R53，二極管D1的陽極與電源HV+連接，二極管D1的陰極分別與第一脈沖發射隔離電路以及第二脈沖發射隔離電路連接，二極管D2的陰極與電源HV-連接，二極管D2的陽極分別與第三脈沖發射隔離電路以及第四脈沖發射隔離電路連接，第一脈沖發射隔離電路與第三脈沖發射隔離電路連接，第二脈沖發射隔離電路與第四脈沖發射隔離電路連接，電阻R53的一端接到第一脈沖發射隔離電路與第三脈沖發射隔離電路的連接線上，電阻R53的另一端接一路繼電器子電路中光耦的第八引腳，第二脈沖發射隔離電路與第四脈沖發射隔離電路的連接線接又一路繼電器子電路中光耦的第八引腳；

所述第一脈沖發射隔離電路包括電阻R42、電阻R43、二極管Q2、電阻R41以及光耦U8，所述電阻R42的一端與第二MCU的第九十九引腳連接，電阻R42的另一端分別與電阻R43的一端以及三極管Q2的基極連接，電阻R43的另一端以及三極管Q3的發射極均接地，三極管Q2的發射極接光耦U8的第二引腳，電阻R41的一端接+5V電源，電阻R41的另一端接光耦U8的第一引腳，光耦U8的第四引腳接二極管D1的陰極，光耦U8的第三引腳接第三脈沖發射隔離電路中光耦的第四引腳；

所述高壓切換模塊包括電阻R58、光耦U17、電阻R57、電阻R56、電阻R61、光耦U18、光耦U14、電阻R59以及電阻R60，所述電阻R58的一端接+5V電源，電阻R58的另一端接光耦U17的第一引腳，光耦U17的第二引腳接光耦U14的第三引腳，光耦U17的第四引腳外接電源PWR_IN+，電阻R57的一端接第二MCU的第一百二十七引腳，電阻R56的一端以及光耦U14的第一引腳均接地DGND，光耦U14的第二引腳、電阻R56的另一端以及電阻R57的另一端連接，所述電阻R61的一端接+5V電源，電阻R61的另一端接光耦U18的第一引腳，光耦U18的第二引腳接光耦U14的第四引腳，光耦U18的第四引腳外接電源PWR_IN+，光耦U14的第六引腳接電阻R60的一端以及電阻R59的一端，光耦U14的第五引腳以及電阻R60的另一端均接地DGND，電阻R59的另一端接第二MCU的第一百二十九引腳。