本實用新型屬于煤礦井下巷道錨桿(索)受力監(jiān)測及巷道斷面測量兩個
技術領域：
，具體涉及一種集錨桿(索)測力與斷面成像一體的監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
背景技術：
：巷道掘進施工支護后，需要對巷道錨桿(索)的錨固力進行觀測，分析錨固力數值的大小，掌握掘進期間以及工作面回采期間，錨固力數值變化規(guī)律，以便及時對巷道支護參數進行修改，常用觀測設備為錨桿(索)測力計；與此同時，需要對頂底板移近量、兩幫移近量進行觀測，測量斷面收斂情況及當前斷面大小，掌握掘進期間以及工作面回采期間，巷道斷面的變形特征。巷道圍巖變形常用移進量來表示，它可以分為相對移進量和絕對移進量，目前多用卷尺、測桿、收斂儀等傳統(tǒng)的方法測量，有少量礦井采用激光紅外測距儀進行觀測。鑒于上述圍巖變形測量方法的人工工程量大，測點安設要求較高，不具備實時性，智能化，也不能實現對巷道全斷面位移量的觀測，特別是當巷道底鼓量較大時，工人拉底后，拉底量不能精準確定，頂底板移近量不能實現連續(xù)性監(jiān)測。巷道斷面圍巖變形特征與錨桿(索)受力情況之間的關系未能一一對應，當前的錨桿(索)受力情況監(jiān)測也未能實現自動化、遠程實時監(jiān)測。鑒于以上技術缺陷，實有必要提供一種集錨桿(索)測力與斷面成像一體的監(jiān)測系統(tǒng)，實現井下巷道錨桿(索)錨固力大小及巷道斷面形狀和大小一體化的自動、實時及智能化監(jiān)測。技術實現要素：本實用新型的目的是提供一種集錨桿錨索測力與斷面成像一體的監(jiān)測系統(tǒng)，使巷道錨桿(索)錨固力大小和巷道斷面形狀及大小能夠實時、智能化測量，并通過單片機(計算機)處理繪制出井下實時的錨桿(索)錨固力曲線及對應的巷道斷面特征。本實用新型采用以下技術方案：一種集錨桿錨索測力與斷面成像一體的監(jiān)測系統(tǒng)，包括本體以及安裝在本體上的斷面成像單元和錨桿錨索測力單元，錨桿錨索安裝在本體上，所述斷面成像單元包括安裝在本體上并在驅動力的作用下發(fā)生旋轉的測距模塊，測量測距模塊距離巷道表面的距離實現斷面形狀及大小的監(jiān)測，所述錨桿錨索測力單元通過感應錨桿錨索受力大小而對錨桿錨索受力進行監(jiān)測。所述錨桿錨索測力單元包括用于感應錨桿錨索受力大小的力檢測裝置，所述本體的底部設置有錨桿錨索安裝孔，該安裝孔的四周安裝有所述的力檢測裝置。所述的安裝孔四周安裝的力檢測裝置形成電橋電路。所述本體上安裝有旋轉固定軸，該旋轉固定軸上連接有中空的殼體，所述測距模塊設置在該殼體內，并在旋轉固定軸的帶動下隨旋轉固定軸一起旋轉。所述本體為U形結構，包括底端面板和兩側的面板，所述旋轉固定軸橫穿U形結構兩側的面板，且在旋轉固定軸的一端連接有驅動旋轉固定軸運動的驅動裝置。所述本體為U形結構，包括底端面板和兩側的面板，在兩側的面板上分別密封有第一空腔和第二空腔，其中，第一空腔內安裝有電源，第二空腔內安裝有錨桿錨索測力單元，其中，第一空腔和第二空腔通過接線孔連通。安裝錨桿錨索的安裝孔的直徑略大于錨桿錨索的直徑，在安裝孔的四周設有放置錨桿錨索托盤的槽，槽內均勻布置力檢測裝置。所述測力單元和斷面成像單元獨立設置，其中，所述斷面成像單元包括第二單片機，該第二單片機的輸出端連接有所述的測距模塊，在第二單片機接收到啟動信號后，測距模塊開始工作，然后將測量結果顯示在顯示屏上；所述測力單元包括與力檢測裝置輸出端相連的調理電路模塊，以及與調理電路模塊輸出連接的第一單片機；當力檢測裝置檢測到錨桿錨索的受力后，將該受力大小通過調理電路模塊傳輸給第一單片機，第一單片機的輸出端連接顯示屏，當第一單片機接收到啟動信號后，將錨桿錨索的受力大小顯示在顯示屏上；或者第一單片機和第二單片機通過無線傳輸模塊連接，在第一單片機或第二單片機接收到啟動信號后，通過無線傳輸模塊發(fā)送信號給第二單片機或第一單片機，啟動測距或測力。所述顯示屏連接有光控模塊，當顯示屏遇到燈光照射時，監(jiān)測系統(tǒng)即收到啟動信號。與現有技術相比，本實用新型至少具有以下有益效果：本實用新型在本體底部的安裝孔內安裝錨桿，通過應力傳感器檢測錨桿的受力大小，同時，通過在本體上安裝可以旋轉的測距腔，從而實現斷面掃描測量成像，將錨桿受力測量和斷面掃描成像完美地結合在一起?！靖綀D說明】圖1為本實用新型監(jiān)測系統(tǒng)示意圖；圖2為本實用新型U型凹槽結構示意圖，其中，圖2(a)為前視圖，圖2(b)為俯視圖；圖3為本實用新型應力傳感貼片槽示意圖，其中，圖3(a)為前視圖，圖3(b)為俯視圖；圖4為本實用新型測距腔內系統(tǒng)示意圖；圖5為本實用新型測控腔內系統(tǒng)示意圖；圖6為本實用新型裝置安裝示意圖。1測距腔2旋轉固定軸3螺帽4旋轉電機5U型凹槽結構6電源腔7接線孔8測控腔9應力傳感貼片10安裝孔11錨桿12巷道13顯示屏14導線通道15應力傳感器16貼片槽【具體實施方式】下面結合圖1～圖6對本實用新型作進一步描述。請參閱圖1、圖2及圖6所示，本實用新型提供的一種集錨桿錨索測力與斷面成像一體的監(jiān)測系統(tǒng)主要由斷面成像單元、錨桿(索)測力單元、遠程控制單元、信號數據傳輸單元、計算機數據繪圖單元等組成，具體包括測距模塊、第一單片機、第二單片機、第一無線傳輸模塊和第二無線傳輸模塊、旋轉固定軸2、螺帽3、旋轉電機4、顯示屏13、本體5、電機驅動模塊、調理電路模塊、應力傳感器15、存儲模塊、485接口、光控模塊、電源模塊、傳輸光纖、解調儀、計算機等模塊。所述的巷道斷面成像單元和錨桿受力監(jiān)測單元相互分離，分別完成錨桿的受力和巷道斷面大小和變形的監(jiān)測，也可以有優(yōu)先順序。所述的本體5為U型結構，由底端面板和兩側的面板組成，底端面板中心位置設有錨桿錨索的安裝孔10，安裝孔10的直徑較錨桿錨索直徑略大，請?zhí)貏e參閱圖3所示，在安裝孔的四周設有放置錨桿錨索托盤的槽，槽內按照一定的規(guī)律均勻布置了應力傳感貼片9，這些應力傳感貼片形成電橋電路；兩側的面板分別密封有第一空腔6和第二空腔8，第一空腔內的電源及備用電源導線通過接線孔7給第二空腔8內的電氣模塊供電；在設置有第二空腔8的面板外側面嵌入有顯示屏13。所述本體5進一步連接有旋轉固定軸2，該旋轉固定軸2垂直穿過U形結構本體兩側的面板，一側通過螺帽3固定以限制其水平方向的移動，另一側連接有旋轉電機4，且旋轉電機4固定于側面的面板上。在旋轉固定軸2中間固定有中空的殼體1，所述斷面成像單元安裝在該中空的殼體內。所述斷面成像單元包括有測距模塊、第二單片機、第二無線傳輸模塊、電源模塊等。這樣，當旋轉電機4工作時，旋轉固定軸2隨之旋轉，測距模塊同時沿著旋轉電機4既定的平面運動，從而實現井下某一監(jiān)測斷面的全斷面掃描測量成像工作。第二空腔8內布置有第一無線傳輸模塊、第一單片機、光控模塊、485接線口、存儲模塊、調理電路模塊、電機控制模塊等。其中，調理電路模塊的輸入端連接應力傳感貼片用于采集錨桿錨索的受力大小，調理電路模塊的輸出端連接第一單片機的輸入端；所述第一單片機的輸出端分別連接顯示屏、電機控制模塊、第一無線傳輸模塊，所述顯示屏的輸入端進一步連接有光控模塊，用以控制監(jiān)測系統(tǒng)是否啟動工作，所述電機控制模塊與旋轉電機相連，用于控制旋轉電機的工作，所述第一無線傳輸模塊的輸出端與第二無線傳輸模塊相連，該第二無線傳輸模塊通過第二單片機連接測距模塊，用以控制測距模塊的工作。該監(jiān)測系統(tǒng)在接收到啟動條件后，才顯示斷面監(jiān)測和錨桿錨索的受力大小數據，所述的啟動條件主要有以下三種：一、依附于第一單片機內的定時器，每隔半小時啟動該系統(tǒng)一次；二、當有燈光照射顯示屏時，光控模塊控制該系統(tǒng)啟動；三、地面計算機系統(tǒng)遠程控制該系統(tǒng)啟動。錨桿錨索測力過程：在巷道12幫部打一錨桿鉆孔，將錨桿11經錨固劑錨固好后，將該監(jiān)測裝置中錨桿錨索安裝孔10經錨桿11，安裝托盤后擰緊固定在巷道12幫部一側，應力傳感貼片9內應力傳感器感應錨桿錨索受力的大小，通過導線連接到調理電路模塊，經調理電路模塊調理放大監(jiān)測信號，所得實時監(jiān)測信號經過第一單片機分析處理。第一單片機接收到錨桿錨索測力啟動信號后，將所測的錨桿錨索錨固力大小顯示于顯示屏，并傳輸至地面計算機，存儲于存儲模塊。斷面成像過程：第一單片機接收系統(tǒng)啟動信號后，分別傳輸信號給電機控制模塊和第一無線傳輸模塊，電機控制模塊控制旋轉電機4工作，與此同時，第一無線傳輸模塊傳輸信號至第二無線傳輸模塊，第二無線傳輸模塊傳遞信號至第二單片機，第二單片機接收指令后控制測距模塊開始工作，測量測距腔轉軸基點到巷道表面任一點的距離，旋轉電機4按照既定的速率進行均勻的旋轉，測距模塊隨著旋轉電機4的旋轉進行實時自動測量，測量所得數據經第二單片機發(fā)出信號至第二無線傳輸模塊，第二無線傳輸模塊傳遞數據信號給第一無線傳輸模塊，第一無線傳輸模塊所得數據經第一單片機分析處理，通過顯示屏顯示當前的斷面形狀以及大小、經485接線口傳輸至地面計算機、經存儲模塊存儲。第一單片機每隔半小時控制該系統(tǒng)啟動，進行斷面成像工作，完成工作后即時控制錨桿(索)測力單元工作，所得數據分別顯示于顯示屏，存儲，傳輸至地面計算機。當顯示屏遇到燈光照射時，光控模塊控制第一單片機開始工作，分別控制斷面成像單元和錨桿(索)測力單元運轉，所得結果顯示于顯示屏。當地面計算機遠程控制第一單片機開始工作時，分別進行斷面成像單元和錨桿(索)測力單元工作，所得數據傳輸至地面計算機。在以上工作過程中，監(jiān)測系統(tǒng)將啟動信號直接傳輸給第一單片機，第一單片機在接收到該啟動信號后，將測力數據顯示并回傳，同時，將啟動信號通過第一和第二無線傳輸模塊傳輸給第二單片機，指令測距模塊工作。當然，為了實現本實用新型目的，如果測力單元和斷面成像單元獨立工作，也是可以實現本實用新型目的的，這時只需要去掉第一和第二無線傳輸模塊就可以。當然，也可以將監(jiān)測系統(tǒng)的啟動信號直接傳輸給第二單片機，先行進行斷面成像大小的監(jiān)測，然后由第二單片機將啟動信號傳輸給第一單片機，對錨桿受力進行監(jiān)測。與現有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點：1、本實用新型可實現對巷道任意一點位置表面位移絕對位移量和相對位移量的測量分析。2、本實用新型可實現巷道斷面的實時自動化繪制。3、本實用新型可實現錨桿(索)測力的遠程自動實時監(jiān)測。4、本實用新型首創(chuàng)性的實現了巷道斷面形狀、大小與錨桿(索)受力情況一一對應的一體化集成化礦壓監(jiān)測。當前第1頁1 2 3