一種變形錨桿錨索監(jiān)測儀、監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖土工程支護(hù)技術(shù)，尤其涉及一種變形錨桿錨索監(jiān)測儀、監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前第三代巖土工程支護(hù)技術(shù)的核心是恒阻大變形錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，該技術(shù)使煤礦巷道、露天礦山等面臨的圍巖失穩(wěn)、滑坡等災(zāi)害得到了更加有效的控制，但采場圍巖動(dòng)力災(zāi)害及滑坡的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警仍未有突破性進(jìn)展。應(yīng)用恒阻大變形錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的現(xiàn)場，仍停留在人工記錄錨桿(索)端部受力和變形量的狀況。并且現(xiàn)有監(jiān)測儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易安裝，而且人工記錄不僅工作量較大，非常的耗費(fèi)時(shí)間，不能及時(shí)將錨桿及錨索的變形數(shù)據(jù)傳送至處理中心，而且人工記錄還比較容易出現(xiàn)差錯(cuò)。
[0003]圍巖的突變失穩(wěn)，由于其具有高度的非線性與不確定性，在實(shí)際生產(chǎn)中較難有效控制和監(jiān)測，而這又是支護(hù)工程中最大的危害之一。現(xiàn)有技術(shù)使用的人工記錄錨桿變形量，只能記錄某時(shí)間點(diǎn)的尺寸或壓力參數(shù)，而這種方式并不能有效區(qū)分緩變還是突變，也不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的將數(shù)據(jù)傳送出，而且，所記錄的參照參數(shù)單一。而且，突變發(fā)生時(shí)，由于錨桿受到破壞，例如發(fā)生斷裂，往往會(huì)破壞監(jiān)測裝置，不可能再有監(jiān)測數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供的一種變形錨桿錨索監(jiān)測儀，目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝使用的監(jiān)測儀器，并且使用該監(jiān)測儀的監(jiān)測系統(tǒng)可以達(dá)到無需人工記錄即可完成數(shù)據(jù)采集、分析的目的。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種針對圍巖突變的有效監(jiān)測系統(tǒng)，以便有效監(jiān)測和預(yù)測圍巖突變。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種變形錨桿錨索監(jiān)測儀，包括壓力傳感器、位移傳感器、監(jiān)測儀表，所述壓力傳感器及位移傳感器安裝于一集成臺(tái)上，并且與安裝在所述集成臺(tái)上的監(jiān)測儀表相連接；其特征在于，所述位移傳感器包括滾動(dòng)組件和感測裝置，所述滾動(dòng)組件外繞設(shè)一牽引繩，所述牽引繩的開放端部連接所述變形錨桿錨索的端部；所述滾動(dòng)組件內(nèi)部還設(shè)有一彈性部件以使?jié)L動(dòng)組件復(fù)位；且所述滾動(dòng)組件與所述感測裝置連接，當(dāng)錨桿錨索變形時(shí)，能通過所述牽引繩帶動(dòng)滾動(dòng)組件轉(zhuǎn)動(dòng)，所述感測裝置檢測所述滾動(dòng)組件的位移量，并傳輸至所述監(jiān)測儀表。
[0007]基于上述構(gòu)思，所述滾動(dòng)組件的中心位置還固定設(shè)置一中心軸，所述中心軸與所述感測裝置相連接，所述彈性部件設(shè)置于所述中心軸外且位于滾動(dòng)組件內(nèi)，所述中心軸靠近兩端部還設(shè)有一軸承，所述中心軸與軸承可旋轉(zhuǎn)的連接。
[0008]基于上述構(gòu)思，所述滾動(dòng)組件外還包覆有一第一殼體，所述第一殼體安裝于所述集成臺(tái)上，并且所述中心軸的軸承可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于第一殼體上，并且所述中心軸至少一端裸露于所述第一殼體外與所述感測裝置連接，所述感測裝置檢測所述滾動(dòng)組件的位移量。
[0009]基于上述構(gòu)思，所述感測裝置包括一信號(hào)轉(zhuǎn)換器，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器通過信號(hào)聯(lián)接器與感測裝置相連接，并且將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳送至所述監(jiān)測儀表。
[0010]基于上述構(gòu)思，所述監(jiān)測儀表包括壓力檢測接口、位移檢測接口以及一數(shù)據(jù)顯示裝置，所述壓力傳感器及位移傳感器分別對應(yīng)的與所述接口相連接，所述數(shù)據(jù)顯示裝置用以顯示監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)。
[0011]基于上述構(gòu)思，所述壓力傳感器包括上殼體、內(nèi)柱、應(yīng)變片以及一下殼體，所述上殼體為圓柱形中空體，所述內(nèi)柱安裝于所述上殼體中；所述內(nèi)柱中間形成有一通孔，以供所述錨桿錨索穿過，所述內(nèi)柱外側(cè)形成有環(huán)槽，所述應(yīng)變片設(shè)置于所述環(huán)槽內(nèi)；所述下殼體內(nèi)部具有一螺紋與錨桿錨索的端部進(jìn)行固定連接。
[0012]基于上述構(gòu)思，所述滾動(dòng)組件通過一聯(lián)軸器與所述感測裝置相連接；所述變形錨桿錨索為恒阻大變形錨桿錨索。
[0013]基于上述構(gòu)思，所述監(jiān)測儀表還具有一無線發(fā)射模塊，所述無線發(fā)射模塊用以傳輸監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)；所述監(jiān)測儀表內(nèi)還具有一聲光報(bào)警器，所述聲光報(bào)警器部分裸露于所述監(jiān)測儀表外。
[0014]基于上述構(gòu)思，一種變形錨桿錨索監(jiān)測系統(tǒng)，包括如上所述的變形錨桿錨索監(jiān)測儀，以及一信息處理終端，其特征在于，所述變形錨桿錨索監(jiān)測儀通過無線方式與巷道內(nèi)多個(gè)無線分站相連接，并且于所述變形錨桿錨索監(jiān)測儀與無線分站之間設(shè)置有多個(gè)無線中繼器；所述無線分站通過一通訊轉(zhuǎn)換器與所述信息處理終端相連接。
[0015]基于上述構(gòu)思，一種變形錨桿錨索監(jiān)測方法，其特征在于，所述變形錨桿錨索監(jiān)測儀將測得的錨桿錨索的變形信號(hào)發(fā)送；所述無線中繼器收到變形信號(hào)后繼續(xù)發(fā)送至無線分站；所述無線分站通過一通訊轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換后發(fā)至信息處理終端；所述信息處理終端在收到信號(hào)后與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行比較并判斷；信息處理終端完成判斷后發(fā)出一是否報(bào)警的指令。
[0016]本發(fā)明提供的變形錨桿錨索監(jiān)測儀的有益效果在于，壓力傳感器與位移傳感器結(jié)合在一起，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝使用可以大大提高工時(shí)，有效提高支護(hù)工程進(jìn)度；本發(fā)明所提供的監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法，采用無線方式傳輸數(shù)據(jù)，不僅節(jié)省了人工，而且使用無線中繼器加分站的方法可以確保數(shù)據(jù)傳送，并且提供生產(chǎn)效率，節(jié)省巷道內(nèi)的空間。經(jīng)信息處理終端可以提供設(shè)計(jì)和決策依據(jù)，使用方便，反饋及時(shí)且比較準(zhǔn)確不易產(chǎn)生差錯(cuò)，從而提高了生產(chǎn)效率，減少了礦山安全事故及滑坡等地質(zhì)災(zāi)害事故的發(fā)生。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的變形錨桿錨索壓力位移監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的變形錨桿錨索壓力位移監(jiān)測儀總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明的變形錨桿錨索壓力傳感器外觀示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明的變形錨桿錨索壓力傳感器剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5為本發(fā)明的變形錨桿錨索位移傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖6為本發(fā)明的變形錨桿錨索位移傳感器局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖7為本發(fā)明的變形錨桿錨索位移傳感器局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖8為本發(fā)明的變形錨桿錨索位移傳感器局部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施例將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0026]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，如圖2所示，本發(fā)明提供的一種變形錨桿錨索監(jiān)測儀，包括壓力傳感器1、位移傳感器2和監(jiān)測儀表3，壓力傳感器I及位移傳感器2安裝于一集成臺(tái)4上，壓力傳感器I與位移傳感器2與安裝于集成臺(tái)4上的監(jiān)測儀表3相連接，并且壓力傳感I與位移傳感2與變形錨桿錨索5相連接，將變形錨桿錨索5的壓力及位移數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測儀表3。
[0027]如圖2至4所示，壓力傳感器I安裝于集成臺(tái)4的外側(cè)并且與變形錨桿錨索5的端部相連接，壓力傳感器I包括一具有上殼體11、一內(nèi)柱12、一應(yīng)變片13以及一下殼體14，上殼體11為圓柱形中空體，上殼體11可以是由塑料一體沖壓形成的，其也可以是其它材質(zhì)；內(nèi)柱12是由金屬制成，設(shè)置于上殼體12內(nèi)部并且可以通過螺釘與上殼體12固定，當(dāng)然也可以是卡合等其它方式連接固定，內(nèi)柱12的中間形成有一通孔121，以供錨桿錨索5穿過并且與下殼體14進(jìn)行固定連接，內(nèi)柱12外側(cè)形成有環(huán)槽122，應(yīng)變片13設(shè)置于環(huán)槽122內(nèi)，應(yīng)變片13可為箔式應(yīng)變計(jì)，以測量內(nèi)柱12的變形量。下殼體14為一六角螺母形，其內(nèi)部具有一螺紋141與錨桿錨索5的端部進(jìn)行固定連接。使用時(shí)，下殼體14壓在內(nèi)柱12的下端面，而內(nèi)柱14的頂面壓在安裝于錨桿錨索5端部的外部托盤上，以下殼體14壓在內(nèi)柱12上的變形量，測得下殼體14對托盤壓力的大小。
[0028]如圖2、圖5以及圖6所示，位移傳感器2包括滾動(dòng)組件20、感測裝置21。滾動(dòng)組件20包括一滾筒201、一牽引繩202、一第一殼體203以及一彈性部件204，第一殼體203安裝于上述集成臺(tái)4上。滾筒201安裝于第一殼體203的內(nèi)部，滾筒201具有一中心軸2011通過一滾珠軸承與第一殼體可旋轉(zhuǎn)的連接，中心軸2011的一端部分裸露于第一殼體203外與上述感測裝置相連接；牽引繩202繞設(shè)于滾筒201外且位于第一殼體203內(nèi)，牽引繩202的開放端2021穿過第一殼體的頂部與錨桿錨索5的端部相連接，當(dāng)錨桿錨索變形位移時(shí)帶動(dòng)滾筒201旋轉(zhuǎn)；彈性部件204設(shè)置于上述中心軸2011外側(cè)并且位于滾筒201內(nèi)，彈性部件204可以使?jié)L筒201復(fù)位。彈性部件具體可以為一卷簧或其它可以使?jié)L筒201復(fù)位的彈性部件，此處并非用以限制彈性部件，而僅為舉例用。另上述連接方式可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的連接方式，本發(fā)明并不限制。
[0029]如圖7所示，感測裝置21包括一第二殼體210、一感測器211、一信號(hào)轉(zhuǎn)換器212、一信號(hào)聯(lián)接器213。感測器211具體可為一種電位器用于轉(zhuǎn)換位移量，當(dāng)然也可以其它本領(lǐng)域所熟知的其它元件，感測器211安裝于第二殼體210內(nèi)，感測器211輸入端穿過第二殼體210的一側(cè)與上述滾筒201的中心軸2011采用聯(lián)軸器連接，具體可采用軸聯(lián)橡膠套等方式進(jìn)行連接，當(dāng)然也可以采用其它方式進(jìn)行連接，此處并非用