[0001] 本发明属于煤矿安全监测与自动化控制领域，涉及一种基于倾角传感器的煤矿泵房管道水流量开关状态监测方法。

[0002] 煤矿瓦斯泵站是煤矿安全生产的重要组成部分，其主要功能是通过抽取方式将煤矿井下的瓦斯气体抽出，降低井下瓦斯的浓度，防止瓦斯爆炸事故的发生。水环真空泵是瓦斯泵站中常用的设备，其工作原理是通过创建负压来抽取流体，并利用离心力将流体推向出口实现输送或循环流动。水环真空泵供水管路是煤矿生产中的重要组成部分，对其进行实时监测可以确保水泵正常运行，避免因供水管路问题导致的生产事故。

[0003] 目前，煤矿泵房管道水流量开关监测主要采用热电式、磁电式、机械触点等流量开关，这些设备在使用过程中存在以下局限性：

[0004] 易受杂质干扰：煤矿环境恶劣，管道内可能存在杂质，容易导致流量开关误判或失效。

[0005] 监测精度低：部分流量开关的监测精度较低，难以满足煤矿生产对水流量监测的精度要求。

[0006] 环境适应性差：部分流量开关对环境要求较高，难以适应煤矿泵房管道负压等特殊环境。

[0007] 倾角传感器是一种测量倾斜角度的传感器，其工作原理是利用重力或惯性力产生电信号，进而测量倾角。在煤矿泵房管道负压环境下，水流的冲力会使支架发生偏转，倾斜角度发生变化，这种变化可以间接反映水流的大小状态。因此，倾角传感器可以用于监测煤矿泵房管道水流量开关状态，并能够在恶劣条件下稳定运行。

[0034] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0035] 其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

[0036] 本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0037] 本发明旨在设计一种基于倾角传感器的煤矿泵房管道水流量开关状态监测方法。煤矿泵房管道内处于负压状态，水流除了自然流动外，还有一定的抽力。设计悬挂式探头，倾角传感器固定于支架底部，支架与主机之间通过夹座连接，可以灵活左右摆动。支架和倾角传感器探头外部套有胶套，胶套顶部与支架顶部通过螺纹螺母密封。整个传感器实现IP65防护。

[0038] (1)探头设计

[0039] 倾角传感器固定于支架底部，支架与倾角传感器之间通过紧固件牢固连接，确保传感器在测量过程中不会松动或脱落。探头采用悬挂式设计，通过夹座与主机相连。胶套套在支架和倾角传感器外部，胶套顶部与支架顶部通过螺纹螺母密封，起到防尘、防水和缓冲的作用。悬挂式设计应确保探头能够左右灵活摆动，适应管道内水流的变化。

[0040] (2)主机设计

[0041] 主机的外壳采用不锈钢材料，夹座与主机底部固定连接，用于连接探头和主机。夹座设计有足够的灵活性，允许支架在左右方向上自由摆动。主机配备标准通信接口RS485，以便与煤矿监控系统分站进行数据通信。主机内部集成数据处理模块，用于接收、处理并存储来自倾角传感器的数据。主机表面配备数码管显示屏，用于实时显示水流量开关的状态、倾角数据等。传感器结构设计及安装示意图如图1所示。

[0042] (3)水流量开关状态监测方法

[0043] 煤矿泵房水流管道内为负压环境，当水环真空泵开启时，水流受到吸力，传感器探头沿水流方向倾斜，倾角传感器跟随发生倾斜，输出电流信号发生变化。主机每隔2秒采集一次倾角传感器数据，数码管实时显示开关状态和倾角数据。设定水流速为0.1m/s时为开关状态的阈值，此时主机采集的数据为判断水流开关状态的分界点。进一步，为防止水流速出现波动，或者流速在0.1m/s时，传感器输出开关状态来回摆动，设置低速阈值0.05m/s和高速阈值0.1m/s。当低于低速阈值时，传感器状态判断为关；当高于高速阈值时，传感器状态判断为开；当水流速在0.05m/s和0.1m/s时，传感器状态维持原状态。传感器开关状态判断流程图如图2所示。

[0044] 实施例

[0045] 探头设计：倾角传感器固定于支架底部，支架与倾角传感器之间通过紧固件牢固连接。探头采用悬挂式设计，通过夹座与主机相连。胶套套在支架和倾角传感器外部，胶套顶部与支架顶部通过螺纹螺母密封。

[0046] 主机设计：主机外壳采用不锈钢材料，夹座与主机底部固定连接。主机配备标准通信接口RS485，内部集成数据处理模块，用于接收、处理并存储来自倾角传感器的数据。主机表面配备数码管显示屏，用于实时显示水流量开关的状态、倾角数据等。主机设计为可拆卸式，方便维护和更换。

[0047] 监测方法：设定低速阈值0.05m/s和高速阈值0.1m/s。当倾角传感器检测到的水流速度低于低速阈值时，判断水流量开关状态为关闭；当倾角传感器检测到的水流速度高于高速阈值时，判断水流量开关状态为开启；当倾角传感器检测到的水流速度在低速阈值和高速阈值之间时，维持当前水流量开关状态不变。同时，主机还配备报警功能，当水流量开关状态异常时，及时发出警报，提醒操作人员进行处理。

[0048] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。