本實用新型屬于教學裝置技術領域，具體涉及一種礦井綜合自動化實驗平臺。

背景技術：

近年來隨著我國經(jīng)濟發(fā)展方式的轉變，針對于煤炭企業(yè)要求其生產(chǎn)環(huán)節(jié)做到節(jié)能減排，為了實現(xiàn)這一目標，企業(yè)應堅持走技術創(chuàng)新之路，同時煤礦井下特殊的作業(yè)環(huán)境以及工作方式，沒有科技作支撐，安全生產(chǎn)便失去保障。因此針對煤炭行業(yè)的安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)、節(jié)能生產(chǎn)，科技創(chuàng)新是具有現(xiàn)實意義的。作為致力于人才培養(yǎng)的高校在這方面有著不可推卸的責任，針對于本科教學，培養(yǎng)具有初步的工程實踐技術的畢業(yè)生，為科技創(chuàng)新奠定基礎是高等工科類院校教育的任務。

目前高校機電類實驗教學中使用的礦井實驗平臺普遍存在功能單一、工程實踐性弱、綜合性差、實驗內(nèi)容單一化等缺點。礦井中自動控制類實驗只側重于控制原理和控制模式的培養(yǎng)，對于控制對象都是簡單模擬化與實際原型相差較遠，導致學生學習以及分析礦井工程問題時與真實礦井知識脫節(jié)；另一方面為了提高本科畢業(yè)生教學質量，縮短學生從學校到工作崗位的過渡期，針對于機電、采礦類學生特安排相關專業(yè)的校外實習，考慮到安全問題實習接待方常常禁止學生動手操作，學生學習的理論知識沒有經(jīng)過實踐操作或者模擬實驗操作，使得知識掌握能力不強，對于煤炭企業(yè)更是如此。陜西省煤炭行業(yè)運行走勢與開采前景展望分析報告中指出專業(yè)的機、電類人才的缺失是限制煤炭行業(yè)發(fā)展的一個因素。作為一所具有煤炭行業(yè)辦學背景的高校如何為企業(yè)培養(yǎng)出專業(yè)的機電類人才成為了一個亟待解決的問題。因此，現(xiàn)如今缺少一種結構簡單、成本低、設計合理的礦井綜合自動化實驗平臺，供學生手動操作礦井實驗，實現(xiàn)礦井提升、礦井通風和礦井排水的實踐操作，并了解礦井提升、礦井通風和礦井排水的工作過程，有助于學生將理論知識與實踐結合，適應礦井行業(yè)發(fā)展需求。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種礦井綜合自動化實驗平臺，其結構簡單，設計合理，操作便捷，供學生手動操作礦井實驗，實現(xiàn)礦井提升、礦井通風和礦井排水的實踐操作，并了解礦井提升、礦井通風和礦井排水的工作過程，有助于學生將理論知識與實踐結合，適應礦井行業(yè)發(fā)展需求，實用性強，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種礦井綜合自動化實驗平臺，其特征在于：包括供學生模擬操作礦井實驗的礦井綜合實驗平臺和對所述礦井綜合實驗平臺進行遠程監(jiān)控的監(jiān)控計算機，所述礦井綜合實驗平臺包括礦井提升控制系統(tǒng)實訓臺、礦井通風控制系統(tǒng)實訓臺和礦井排水控制系統(tǒng)實訓臺，所述礦井提升控制系統(tǒng)實訓臺、礦井通風控制系統(tǒng)實訓臺和礦井排水控制系統(tǒng)實訓臺均通過無線通信模塊與監(jiān)控計算機進行數(shù)據(jù)通信，所述礦井提升控制系統(tǒng)實訓臺包括模擬提升機構和用于控制所述模擬提升機構的礦井提升控制裝置，所述礦井通風控制系統(tǒng)實訓臺包括模擬通風機構和用于控制所述模擬通風機構的礦井通風控制裝置，所述礦井排水控制系統(tǒng)實訓臺包括模擬排水機構和用于控制所述模擬排水機構的礦井排水控制裝置，所述礦井提升控制裝置、所述礦井通風控制裝置和所述礦井排水控制裝置均與無線通信模塊連接。

上述的一種礦井綜合自動化實驗平臺，其特征在于：所述模擬通風機構包括模擬巷道和設置在所述模擬巷道內(nèi)的風量調(diào)節(jié)板，所述模擬排水機構包括儲水倉、排水倉和連接于所述儲水倉和所述排水倉間的排水管。

上述的一種礦井綜合自動化實驗平臺，其特征在于：所述礦井提升控制裝置包括第一微控制器和第一電源模塊，所述第一微控制器的輸入端接有用于檢測所述模擬提升機構開合狀態(tài)的位置傳感器、用于檢測所述模擬提升機構提升高度的激光測距模塊和用于檢測所述模擬提升機構達到設定位置的接近開關，以及用于手動操作的第一按鍵操作模塊，所述第一微控制器的輸出端接有第一液晶顯示屏、第一報警模塊和用于驅動所述模擬提升機構提升的電動機模塊，所述電動機模塊包括第一變頻器和與所述第一變頻器輸出端相接的三相異步電動機，所述第一變頻器由第一微控制器進行控制，所述第一微控制器通過無線通信模塊與監(jiān)控計算機進行數(shù)據(jù)通信。

上述的一種礦井綜合自動化實驗平臺，其特征在于：所述礦井通風控制裝置包括第二微控制器和第二電源模塊，所述第二微控制器的輸入端接有用于檢測所述模擬巷道內(nèi)風量的風量傳感器、用于檢測所述模擬巷道內(nèi)溫度的溫度傳感器和用于手動操作的第二按鍵操作模塊，所述第二微控制器的輸出端接有第二液晶顯示屏、第二報警模塊和用于給所述模擬巷道內(nèi)通風的風機模塊，所述風機模塊包括第二變頻器和與所述第二變頻器輸出端相接的風機，所述第二變頻器由第二微控制器進行控制，所述第二微控制器通過無線通信模塊與監(jiān)控計算機進行數(shù)據(jù)通信。

上述的一種礦井綜合自動化實驗平臺，其特征在于：所述礦井排水控制裝置包括第三微控制器和第三電源模塊，所述第三微控制器的輸入端接有用于檢測所述排水管內(nèi)流量的流量傳感器、用于檢測所述排水管內(nèi)壓力的壓力傳感器和用于手動操作的第三按鍵操作模塊，所述第三微控制器的輸出端接有第三液晶顯示屏、第三報警模塊和用于將所述儲水倉內(nèi)水通過所述排水管排入所述排水倉的排水泵模塊，所述排水泵模塊包括接觸器和與所述接觸器輸出端相接的排水泵，所述排水管上設置有電動閥，所述電動閥和接觸器均由第三微控制器進行控制，所述第三微控制器通過無線通信模塊與監(jiān)控計算機進行數(shù)據(jù)通信。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型所采用的礦井綜合自動化實驗平臺，結構簡單，設計合理，投入成本較低，方便學生實踐操作且安全。

2、本實用新型所采用的礦井綜合自動化實驗平臺，通過設置礦井提升控制系統(tǒng)實訓臺、礦井通風控制系統(tǒng)實訓臺和礦井排水控制系統(tǒng)實訓臺，解決現(xiàn)有礦井實驗實驗室缺乏綜合性、實驗內(nèi)容單一化、工程實踐性弱的實驗平臺，為學生提供綜合性、實驗內(nèi)容多樣化、工程實踐性強的操作實驗平臺，實現(xiàn)礦井提升、礦井通風和礦井排水的實踐操作，并了解礦井提升、礦井通風和礦井排水的工作過程，有助于學生將理論知識與實踐結合，滿足工作崗位需求。

3、本實用新型所采用的礦井提升控制系統(tǒng)實訓臺、礦井通風控制系統(tǒng)實訓臺和礦井排水控制系統(tǒng)實訓臺，是一套完整的實驗平臺，使學生在學習理論知識后能親自動手操作，熟悉各部分控制的關系，并能夠讓學生在操作過程中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，很好地鍛煉了學生的學習和運用能力，適應礦井行業(yè)發(fā)展需求。

綜上所述，本實用新型結構簡單，設計合理，操作便捷，供學生手動操作礦井實驗，實現(xiàn)礦井提升、礦井通風和礦井排水的實踐操作，并了解礦井提升、礦井通風和礦井排水的工作過程，有助于學生將理論知識與實踐結合，適應礦井行業(yè)發(fā)展需求，實用性強，便于推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路原理框圖。

圖2為本實用新型中礦井提升控制裝置的電路原理框圖。

圖3為本實用新型中礦井通風控制裝置的電路原理框圖。

圖4為本實用新型中礦井排水控制裝置的電路原理框圖。

附圖標記說明:

1—礦井提升控制系統(tǒng)實訓臺； 2—礦井通風控制系統(tǒng)實訓臺；

3—礦井排水控制系統(tǒng)實訓臺； 4—無線通信模塊；

5—監(jiān)控計算機； 1-1—第一微控制器；

1-2—第一電源模塊； 1-3—位置傳感器；

1-4—接近開關； 1-5—激光測距模塊；

1-6—第一按鍵操作模塊； 1-7—第一液晶顯示屏；

1-8—第一變頻器； 1-9—三相異步電動機；

1-10—第一報警模塊； 2-1—第二微控制器；

2-2—第二電源模塊； 2-3—風量傳感器；

2-4—溫度傳感器； 2-5—第二按鍵操作模塊；

2-6—第二液晶顯示屏； 2-7—第二變頻器；

2-8—風機； 2-9—第二報警模塊；

3-1—第三微控制器； 3-2—第三電源模塊；

3-3—流量傳感器； 3-4—壓力傳感器；

3-5—第三按鍵操作模塊； 3-6—第三液晶顯示屏；

3-7—接觸器； 3-8—排水泵；

3-9—電動閥； 3-10—第三報警模塊。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括供學生模擬操作礦井實驗的礦井綜合實驗平臺和對所述礦井綜合實驗平臺進行遠程監(jiān)控的監(jiān)控計算機5，所述礦井綜合實驗平臺包括礦井提升控制系統(tǒng)實訓臺1、礦井通風控制系統(tǒng)實訓臺2和礦井排水控制系統(tǒng)實訓臺3，所述礦井提升控制系統(tǒng)實訓臺1、礦井通風控制系統(tǒng)實訓臺2和礦井排水控制系統(tǒng)實訓臺3均通過無線通信模塊4與監(jiān)控計算機5進行數(shù)據(jù)通信，所述礦井提升控制系統(tǒng)實訓臺1包括模擬提升機構和用于控制所述模擬提升機構的礦井提升控制裝置，所述礦井通風控制系統(tǒng)實訓臺2包括模擬通風機構和用于控制所述模擬通風機構的礦井通風控制裝置，所述礦井排水控制系統(tǒng)實訓臺3包括模擬排水機構和用于控制所述模擬排水機構的礦井排水控制裝置，所述礦井提升控制裝置、所述礦井通風控制裝置和所述礦井排水控制裝置均與無線通信模塊4連接。

本實施例中，所述模擬通風機構包括模擬巷道和設置在所述模擬巷道內(nèi)的風量調(diào)節(jié)板，所述模擬排水機構包括儲水倉、排水倉和連接于所述儲水倉和所述排水倉間的排水管。

如圖2所示，本實施例中，所述礦井提升控制裝置包括第一微控制器1-1和第一電源模塊1-2，所述第一微控制器1-1的輸入端接有用于檢測所述模擬提升機構開合狀態(tài)的位置傳感器1-3、用于檢測所述模擬提升機構提升高度的激光測距模塊1-5和用于檢測所述模擬提升機構達到設定位置的接近開關1-4，以及用于手動操作的第一按鍵操作模塊1-6，所述第一微控制器1-1的輸出端接有第一液晶顯示屏1-7、第一報警模塊1-10和用于驅動所述模擬提升機構提升的電動機模塊，所述電動機模塊包括第一變頻器1-8和與所述第一變頻器1-8輸出端相接的三相異步電動機1-9，所述第一變頻器1-8由第一微控制器1-1進行控制，所述第一微控制器1-1通過無線通信模塊4與監(jiān)控計算機5進行數(shù)據(jù)通信。

如圖3所示，本實施例中，所述礦井通風控制裝置包括第二微控制器2-1和第二電源模塊2-2，所述第二微控制器2-1的輸入端接有用于檢測所述模擬巷道內(nèi)風量的風量傳感器2-3、用于檢測所述模擬巷道內(nèi)溫度的溫度傳感器2-4和用于手動操作的第二按鍵操作模塊2-5，所述第二微控制器2-1的輸出端接有第二液晶顯示屏2-6、第二報警模塊2-9和用于給所述模擬巷道內(nèi)通風的風機模塊，所述風機模塊包括第二變頻器2-7和與所述第二變頻器2-7輸出端相接的風機2-8，所述第二變頻器2-7由第二微控制器2-1進行控制，所述第二微控制器2-1通過無線通信模塊4與監(jiān)控計算機5進行數(shù)據(jù)通信。

如圖4所示，本實施例中，所述礦井排水控制裝置包括第三微控制器3-1和第三電源模塊3-2，所述第三微控制器3-1的輸入端接有用于檢測所述排水管內(nèi)流量的流量傳感器3-3、用于檢測所述排水管內(nèi)壓力的壓力傳感器3-4和用于手動操作的第三按鍵操作模塊3-5，所述第三微控制器3-1的輸出端接有第三液晶顯示屏3-6、第三報警模塊3-10和用于將所述儲水倉內(nèi)水通過所述排水管排入所述排水倉的排水泵模塊，所述排水泵模塊包括接觸器3-7和與所述接觸器3-7輸出端相接的排水泵3-8，所述排水管上設置有電動閥3-9，所述電動閥3-9和接觸器3-7均由第三微控制器3-1進行控制，所述第三微控制器3-1通過無線通信模塊4與監(jiān)控計算機5進行數(shù)據(jù)通信。

本實用新型使用時，學生可手動操作所述礦井綜合實驗平臺中礦井提升、礦井通風和礦井排水等三個系統(tǒng)的操作實驗，當學生操作礦井提升實驗時，操作者通過操作第一按鍵操作模塊1-6中電源按鍵，第一電源模塊1-2為第一微控制器1-1供電，所述礦井提升控制裝置進入工作狀態(tài)，操作者通過第一按鍵操作模塊1-6預先設定所述模擬提升機構達到的設定位置，操作者通過第一按鍵操作模塊1-6操作電動機按鍵，第一微控制器1-1通過第一變頻器1-8控制三相異步電動機1-9轉動，三相異步電動機1-9轉動帶動所述模擬提升機構豎直向上提升，在所述模擬提升機構豎直向上提升前，位置傳感器1-3實時檢測所述模擬提升機構的開合狀態(tài)并將采集到的開合狀態(tài)發(fā)送至第一微控制器1-1，第一微控制器1-1將接收到開合狀態(tài)通過第一液晶顯示屏1-7進行顯示，便于操作者查看，第一微控制器1-1將開合狀態(tài)通過無線通信模塊4發(fā)送至監(jiān)控計算機5，便于老師遠距離監(jiān)控操作者的實驗情況，當位置傳感器1-3采集到的所述模擬提升機構處于關合狀態(tài)時，第一微控制器1-1通過第一報警模塊1-10進行報警，提醒操作者不能再給所述模擬提升機構中手動操作放置物體，避免操作者被所述模擬提升機構夾住；在所述模擬提升機構豎直向上提升的過程中，激光測距模塊1-5實時檢測所述模擬提升機構距地面的高度并將采集到的高度發(fā)送至第一微控制器1-1，第一微控制器1-1將接收到的高度通過第一液晶顯示屏1-7進行顯示，便于操作者查看，第一微控制器1-1將接收到的高度通過無線通信模塊4發(fā)送至監(jiān)控計算機5，便于老師遠距離監(jiān)控操作者的實驗情況；接近開關1-4實時檢測所述模擬提升機構是否達到設定位置，當所述模擬提升機構達到設定位置時，接近開關1-4產(chǎn)生電信號并發(fā)送至第一微控制器1-1，操作者通過第一按鍵操作模塊1-6再次操作電動機按鍵，第一微控制器1-1通過第一變頻器1-8控制三相異步電動機1-9停止轉動，完成礦井提升操作實驗；

當學生操作礦井通風實驗時，操作者通過操作第二按鍵操作模塊2-5中電源按鍵，第二電源模塊2-2為第二微控制器2-1供電，所述礦井通風控制裝置進入工作狀態(tài)，操作者通過第二按鍵操作模塊2-6預先設定所述模擬巷道內(nèi)的風量設定值和溫度設定值，操作者通過第二按鍵操作模塊2-6操作風機按鍵，第二微控制器2-1通過第二變頻器2-7控制風機2-8轉動為所述模擬巷道內(nèi)通風，在向所述模擬巷道內(nèi)通風的過程中，風量傳感器2-3實時檢測所述模擬巷道內(nèi)的風量并將采集到的風量發(fā)送至第二微控制器2-1，溫度傳感器2-4實時檢測所述模擬巷道內(nèi)的溫度并將采集到的溫度發(fā)送至第二微控制器2-1，第二微控制器2-1將接收到的風量和溫度通過第二液晶顯示屏2-6進行顯示，便于操作者查看，第二微控制器2-1將接收到的風量和溫度通過無線通信模塊4發(fā)送至監(jiān)控計算機5，便于老師遠距離監(jiān)控操作者的實驗情況，同時，第二微控制器2-1將接收到的風量與預先設定的風量設定值進行比較，當風量傳感器2-3采集到的風量不符合與預先設定的風量設定值時，第二微控制器2-1通過第二報警模塊2-9進行報警，提醒操作者手動操作調(diào)節(jié)風機2-8的風速直至符合風量設定值，當溫度傳感器2-4采集到的溫度不符合與預先設定的溫度設定值時，第二微控制器2-1將接收到的溫度與預先設定的溫度設定值進行比較，當溫度傳感器2-4采集到的溫度不符合與預先設定的溫度設定值時，第二微控制器2-1通過第二報警模塊2-9進行報警，提醒操作者手動操作調(diào)節(jié)風機2-8，增加通風時間直至符合溫度設定值，操作者通過第二按鍵操作模塊2-6再次操作風機按鍵，第二微控制器2-1通過第二變頻器2-7控制風機2-8停止轉動，完成礦井通風操作實驗；

當學生操作礦井排水實驗時，操作者通過操作第三按鍵操作模塊3-5中電源按鍵，第三電源模塊3-2為第三微控制器3-1供電，所述礦井排水控制裝置進入工作狀態(tài)，操作者通過第三按鍵操作模塊3-5預先設定流量設定值和壓力設定值，操作者通過第三按鍵操作模塊3-5操作排水泵操作按鍵，第三微控制器3-1通過接觸器3-7控制排水泵3-8工作，同時，操作者通過第三按鍵操作模塊3-5操作電動閥操作按鍵，第三微控制器3-1控制電動閥3-9打開，排水泵3-8將所述儲水倉內(nèi)水通過所述排水管排入所述排水倉，在排水的過程中，流量傳感器3-3實時檢測所述排水管內(nèi)的流量并將采集到的流量發(fā)送至第三微控制器3-1，壓力傳感器3-3實時檢測所述排水管內(nèi)的壓力并將采集到的壓力發(fā)送至第三微控制器3-1，第三微控制器3-1將接收到的流量和壓力通過第三液晶顯示屏3-6進行顯示，便于操作者查看，第三微控制器3-1將接收到的流量和壓力通過無線通信模塊4發(fā)送至監(jiān)控計算機5，便于老師遠距離監(jiān)控操作者的實驗情況，同時，第三微控制器3-1將接收到的流量與預先設定的流量設定值進行比較，當流量傳感器3-3采集到的流量不符合與預先設定的流量設定值時，第三微控制器3-1通過第三報警模塊3-10進行報警，提醒操作者手動操作調(diào)節(jié)排水泵3-8直至符合流量設定值；第三微控制器3-1將接收到的壓力與預先設定的壓力設定值進行比較，當壓力傳感器3-4采集到的壓力不符合與預先設定的壓力設定值時，第三微控制器3-1通過第三報警模塊3-10進行報警，提醒操作者手動操作調(diào)節(jié)排水泵3-8直至符合壓力設定值，所述儲水倉內(nèi)水排完時，操作者通過第三按鍵操作模塊3-5再次操作排水泵操作按鍵，第三微控制器3-1通過接觸器3-7控制排水泵3-8停止工作，同時，操作者通過第三按鍵操作模塊3-5再次操作電動閥操作按鍵，第三微控制器3-1控制電動閥3-9關閉，完成礦井排水操作實驗；該礦井綜合實驗平臺解決現(xiàn)有礦井實驗實驗室缺乏綜合性、實驗內(nèi)容單一化、工程實踐性弱的實驗平臺，為學生提供綜合性、實驗內(nèi)容多樣化、工程實踐性強的操作實驗平臺，實現(xiàn)礦井提升、礦井通風和礦井排水的實踐操作，并了解礦井提升、礦井通風和礦井排水的工作過程，有助于學生將理論知識與實踐結合，滿足工作崗位需求，實用新強。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內(nèi)。