專利名稱：礦山壓力位移監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種礦用安全設(shè)備，尤其是涉及一種煤礦用頂板安全監(jiān)測系統(tǒng)。
二背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的煤礦安全生產(chǎn)中面臨著三大自然災(zāi)害瓦斯爆炸、頂板冒頂、水突出。其中瓦斯爆炸因為其危害的巨大性和事故的頻發(fā)性，最為人們所熟知和重視，水 的防治也隨著排水方案和大功率水泵的出現(xiàn)而有了突破性的進展。但是，頂板事故的研究 還遠遠跟不上煤礦安全生產(chǎn)發(fā)展的要求，現(xiàn)在，大部分煤礦對頂板的監(jiān)測停留在用機械儀 表測量，人工記錄頂板壓力、位移的狀況。
三、發(fā)明內(nèi)容針對以上問題，本實用新型提供一種礦山壓力位移監(jiān)測系統(tǒng)；該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān) 測采場上覆巖層及巷道圍巖活動規(guī)律，并以圖形、仿真、文字、報表等多種方式來體現(xiàn)。為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種礦山壓力位移監(jiān)測系統(tǒng)，包括井上部分和井下部分所述的井上部分包括信息傳輸接口、監(jiān)測主機及UPS電源，井上部分通過信息傳 輸接口連接井下部分。所述的井下部分包括主站，與主站連接有分站，每個主站可連接管理多個分站。每 個分站可掛接多個煤礦用本安型活柱縮量及液壓支架壓力監(jiān)測儀或多個頂板離層監(jiān)測儀 或多個錨桿錨索測力儀或多個超前支護測壓儀；每個壓力監(jiān)測儀通過兩個壓力傳感器監(jiān)測 兩個壓力測點、兩個位移縮量傳感器監(jiān)測兩個縮量測點；每個頂板離層儀通過兩個位移傳 感器監(jiān)測兩個位移測點，每個錨桿錨索測力儀通過一個壓力傳感器監(jiān)測一個壓力測點；每 個超前支護測壓儀通過一個壓力傳感器監(jiān)測一個壓力測點。井下傳輸系統(tǒng)的主站以CAN總線方式與分站連接；分站以CAN、RS485總線或 ZigBee無線方式與監(jiān)測儀連接；井下主站可選擇TCP/IP環(huán)網(wǎng)、電話線、雙絞線或單模光纖， 與井上信息傳輸接口連接，通訊距離不小于10km，或通過TCP/IP環(huán)網(wǎng)與上位機連接。由于 采用了低功耗設(shè)計，整個系統(tǒng)采用單一本安電源供電，供電及信號可共用一條電纜。煤礦用本安型活柱縮量及液壓支架壓力監(jiān)測儀主要應(yīng)用于對煤礦工作面的綜采 支架的下縮量及綜采支架壓力進行監(jiān)測。監(jiān)測儀將頂板下移量及頂板壓力轉(zhuǎn)化為電子信 號，通過數(shù)顯技術(shù)及通訊技術(shù)，及時將頂板下縮量及頂板壓力信息顯示并上傳給監(jiān)測分站。 頂板位移監(jiān)測儀主要應(yīng)用于煤礦巷道的頂板及圍巖內(nèi)部離層的檢測。將離層位移 轉(zhuǎn)化為電子信號，通過數(shù)顯技術(shù)及通訊技術(shù)，及時將頂板及圍巖內(nèi)部離層位移信息顯示并 上傳給監(jiān)測分站。 錨桿錨索測力儀用于端錨的各類錨桿、錨索應(yīng)力檢測；采煤工作面開采過程中，隨 采場的推進，煤層受動壓影響將發(fā)生塑性變形。錨桿錨索測力計可以測定受動壓力值的變 化，得以預(yù)防冒頂、沖擊地壓等相關(guān)事故的發(fā)生。將壓力轉(zhuǎn)化為電子信號，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)到的錨桿錨索應(yīng)力信息上傳上傳給監(jiān)測分站。超前支護壓力儀通過實時測量得到采煤工作面前方和順槽外側(cè)外應(yīng)力場的范圍 大小及其動態(tài)變化過程，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)到的錨桿錨索應(yīng)力信息上傳上傳給監(jiān)測分站，為采 場來壓預(yù)測預(yù)報、巷道布置、工作面支護設(shè)計、放項煤開采放煤工藝設(shè)計等提供設(shè)計和決策 依據(jù)。本實用新型的創(chuàng)新性在于以下三點1、該計算機監(jiān)測系統(tǒng)軟件，以宋振騏院士的礦山壓力理論為核心，將綜采支架壓 力與支架下縮量的同步檢測，將巷道的頂板及圍巖內(nèi)部離層及端錨的各類錨桿、錨索應(yīng)力 實時監(jiān)測，能以圖形、仿真、文字、報表等多種方式來體現(xiàn)煤礦開采過程中上覆巖層的運動 過程，不僅能對開采區(qū)的安全開采進行可視化的分析、決策，同時可進行井下環(huán)境的實時監(jiān) 測及預(yù)警。2、同時監(jiān)測綜采支架壓力及支架下縮量，兩個參數(shù)可更準確的監(jiān)測頂板運動規(guī) 律；3、基于CAN總線的井下通訊系統(tǒng)，保證了井下通訊的安全可靠性。井下至井上的 遠距離通訊采用TCP/IP環(huán)網(wǎng)、DTMF電話線、RS485雙絞線或單模光纖等多種形式的通訊方 式，最大限度的適應(yīng)煤礦各種環(huán)境的使用。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測采場上覆巖層運動規(guī)律。實時監(jiān)測采動影響和支承壓力分布 規(guī)律，實時監(jiān)測巷道圍巖活動規(guī)律。并以圖形、仿真、文字、報表等多種方式來體現(xiàn)，不僅能 對開采區(qū)的安全開采進行可視化的分析、決策，同時可進行井下環(huán)境的實時監(jiān)測及預(yù)警。
四
圖1為本實用新型連接框圖；圖2為基于ZigBee無線模塊的連接示意框圖。
五具體實施方式下述未述及的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容均可采用或借鑒現(xiàn)有技術(shù)。一種礦山壓力位移監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，本系統(tǒng)由井上部分和井下部分構(gòu)成，箭 頭以上為井上部分，箭頭以下為井下部分，其中井上部分包括信息傳輸接口、監(jiān)測主機及 UPS電源，井上部分通過信息傳輸接口連接部分。井下部分包括主站、分站、煤礦用本安型活柱縮量及液壓支架壓力監(jiān)測儀、頂板位 移監(jiān)測儀、錨桿錨索測力儀、超前支護測壓儀和防爆電源組成。每個主站可通過CAN總線通 訊方式連接并管理多個分站。根據(jù)需要，每個分站可CAN總線連接方式通過掛接多個煤礦用本安型活柱縮量及 液壓支架壓力監(jiān)測儀、通過RS485總線連接方式掛接多個頂板離層監(jiān)測儀、通過RS485總線 連接方式掛接多個錨桿錨索測力儀、通過RS485總線方式連接掛接多個超前支護測壓儀。每個壓力監(jiān)測儀可監(jiān)測兩個壓力測點、兩個縮量測點；每個頂板離層儀有兩個位 移測點，每個錨桿錨索測力儀有兩個壓力測點，每個超前支護測壓儀有一個壓力測點。分站與監(jiān)測儀基于ZigBee無線模塊連接框圖如圖2所示，井下傳輸系統(tǒng)主站至最 遠端分站的通訊距離不小于2km ；分站至最遠壓力縮量監(jiān)測儀的通訊距離不小于2km ；井下
4主站可選擇電話線、雙絞線或單模光纖與井上信息傳輸接口連接，通訊距離不小于10km，或 通過TCP/IP環(huán)網(wǎng)與上位機連接。本實用新型采用低功耗設(shè)計，整個系統(tǒng)采用單一本安電源 供電，供電及信號共用一條電纜。信息傳輸接口 放置在上位監(jiān)測主機旁邊，通過串口與監(jiān)測主機相聯(lián)，通過單模光 纖或電話線或雙絞線與主站相聯(lián)，進行系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)上傳。在主站使用井下環(huán)網(wǎng)時，信息傳 輸接口不用。主站安裝在移動變電站上，安裝位置應(yīng)選擇盡可能的遠離乳化液泵站等振動源。 主站與信息傳輸接口之間通過單模光纖或電話線或雙絞線與主站相聯(lián)或通過井下交換機 接入井下環(huán)網(wǎng)。分站安裝在靠近工作面的巷道內(nèi)，安裝位置應(yīng)選擇盡可能的遠離乳化液泵站等 振動源。分站通過專用通訊電纜與監(jiān)測儀及主站連接。分站向總線上的監(jiān)測發(fā)送數(shù)據(jù)請求 命令，并接收各監(jiān)測儀傳上來的數(shù)據(jù)信息。接收數(shù)據(jù)信息后，一方面將數(shù)據(jù)貯存到數(shù)據(jù)盒 中，另一方面等待主站請求上傳。安裝在分站上的數(shù)據(jù)盒在系統(tǒng)故障時，可方便取到井上， 將數(shù)據(jù)上傳給上位主機。由此看見，本實用新型能夠?qū)崟r監(jiān)測采場上覆巖層運動規(guī)律。實時監(jiān)測采動影響 和支承壓力分布規(guī)律，實時監(jiān)測巷道圍巖活動規(guī)律。并以圖形、仿真、文字、報表等多種方式 來體現(xiàn)，不僅能對開采區(qū)的安全開采進行可視化的分析、決策，同時可進行井下環(huán)境的實時 監(jiān)測及預(yù)警。
權(quán)利要求一種礦山壓力位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括井上部分和井下部分，所述的井上部分包括信息傳輸接口、監(jiān)測主機及電源，通過信息傳輸接口井上部分連接井下部分；所述的井下部分包括主站，與主站連接有至少一個分站，其中每個分站連接有至少一個監(jiān)測儀組，所述的監(jiān)測儀組包括煤礦用本安型活柱縮量及液壓支架壓力監(jiān)測儀組、頂板離層監(jiān)測儀組、錨桿錨索測力儀組和超前支護測壓儀組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山壓力位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于井下主站通過電話線、 雙絞線或單模光纖與井上信息傳輸接口連接；井下主站以CAN總線方式與分站連接；分站 以CAN或RS485總線方式與監(jiān)測儀連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山壓力位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的煤礦用本安型 活柱縮量及液壓支架壓力監(jiān)測儀組、頂板離層監(jiān)測儀組、錨桿錨索測力儀組、超前支護測壓 儀組中至少有包括一個監(jiān)測儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的礦山壓力位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于每個壓力監(jiān)測儀 設(shè)有兩個壓力傳感器、兩個位移縮量傳感器；每個頂板離層儀設(shè)有兩個位移傳感器；每個 錨桿錨索測力儀設(shè)有一個壓力傳感器；每個超前支護測壓儀設(shè)有一個壓力傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種礦山壓力位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括井上部分和井下部分，所述的井上部分包括信息傳輸接口、監(jiān)測主機及電源，通過信息傳輸接口井上部分連接井下部分；所述的井下部分包括主站，與主站連接有至少一個分站，其中每個分站連接有至少一個監(jiān)測儀組，所述的監(jiān)測組包括煤礦用本安型活柱縮量及液壓支架壓力監(jiān)測儀組、頂板離層監(jiān)測儀組、錨桿錨索測力儀組和超前支護測壓儀組。本實用新型能夠?qū)崟r監(jiān)測采場上覆巖層運動規(guī)律，實時監(jiān)測采動影響和支承壓力分布規(guī)律，實時監(jiān)測巷道圍巖活動規(guī)律，并以圖形、仿真、文字、報表等多種方式來體現(xiàn)，不僅能對開采區(qū)的安全開采進行可視化的分析、決策，同時可進行井下環(huán)境的實時監(jiān)測及預(yù)警。
文檔編號E21F17/00GK201696091SQ20102012670
公開日2011年1月5日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者常國昕, 歐元慶, 湯建泉, 譚波, 趙峰昌 申請人:山東科大中天電子有限公司