專利名稱：一種基于m-bus總線的煤巷頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤礦頂板離層的監(jiān)測系統(tǒng)，具體涉及的一種基于M-BUS總線的煤巷頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在煤礦生產(chǎn)中，巷道圍巖由于受到外力的拉張和剪切破壞會發(fā)生離層，特別是錨桿支護(hù)巷道更易發(fā)生頂板離層。當(dāng)頂板離層超過一定范圍，即表明頂板處于非穩(wěn)定狀態(tài)，如果不及時采取支護(hù)措施，便會發(fā)生冒頂?shù)葠盒皂敯迨鹿?，直接關(guān)系到工作人員的人生安全與生產(chǎn)活動能否順利進(jìn)行。所以煤礦巷道頂板的控制尤為重要，故在使用錨桿支護(hù)技術(shù)時，巷道頂板所處的 狀態(tài)需要隨時進(jìn)行監(jiān)測，目前均采用頂板離層儀來監(jiān)測頂板巖層的移動，它可以分別顯示錨桿長度范圍內(nèi)和錨桿范圍外頂板巖層的離層情況，為煤礦工程技術(shù)人員和檢測人員提供確定錨桿的長度、抗拉強(qiáng)度，了解所使用的錨桿物理性、經(jīng)濟(jì)性的科學(xué)依據(jù)，從而有效的防止頂板坍落事故的發(fā)生，確保煤礦安全生產(chǎn)。根據(jù)頂板離層儀觀測到的數(shù)據(jù)分析，得出不同的地質(zhì)條件、巖性變化等情況，總結(jié)出了錨桿支護(hù)巷道錨桿范圍內(nèi)離層量，及時采取其它有效的支護(hù)措施，防止頂板塌落事故的發(fā)生。但目前在煤礦使用的頂板離層儀為機(jī)械式巷道頂板離層指示儀和聲光報警式巷道頂板離層指示儀，兩者均采用人工定時觀察測量頂板離層狀況的方法，需要專人定期去觀察讀數(shù)，并建立臺賬；而由于巷道工作面回采巷道很長，觀察人員不可能做到每天都能準(zhǔn)確掌握各個頂板離層儀變化情況，即不能實(shí)現(xiàn)頂板離層的自動監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸，故工作人員不能及時采取相應(yīng)措施來阻止頂板失穩(wěn)，突發(fā)性破壞還會不可避免的發(fā)生，給煤礦的安全生產(chǎn)帶來隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型就是要解決上述不足，提供一種安全性高、實(shí)時性的頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)時檢測頂板離層量，能及時采取相應(yīng)措施來為阻止頂板失穩(wěn)，避免突發(fā)性破壞發(fā)生。為了達(dá)到上述效果，本實(shí)用新型提供一種基于M-BUS總線的煤巷頂板離層的監(jiān)測系統(tǒng)，包括M-BUS總線、設(shè)置在巷道頂板的頂板離層儀，所述頂板離層儀串接在M-BUS總線上，所述頂板離層儀包括磁性開關(guān)陣列、磁性檢測棒；還包括主控器，所述主控器是通過M-BUS總線與頂板離層儀進(jìn)行通訊，所述磁性開關(guān)陣列輸出端與主控器連接；設(shè)于監(jiān)測分站的監(jiān)測服務(wù)器與M-BUS總線連接，并接收經(jīng)所述主控器處理、轉(zhuǎn)換為離層量頻率信號的頂板離層數(shù)據(jù)。上述方案的優(yōu)選方案是，所述LED顯示器與報警裝置通過光敏傳感器控制。上述方案的優(yōu)選方案是，所述LED顯示器與報警裝置連接有充電裝置。上述方案的優(yōu)選方案是，所述主控器是超低功耗16位MSP430單片機(jī)。[0010]上述方案的優(yōu)選方案是，所述主控器連接一直流電源。在煤礦巷道掘進(jìn)時將頂板離層儀按通訊地址的順序用M-BUS總線連接安裝組網(wǎng)，頂板離層儀兩兩之間相距約50米，根據(jù)巷道的長度來設(shè)置頂板離層儀的數(shù)量；而在巷道回采時，按相反順序撤除頂板離層儀。本檢測系統(tǒng)的主控器通過M-BUS總線與頂板離層儀進(jìn)行通訊，采集各頂板離層儀的頂板離層值，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的離層量頻率信號，按頂板離層儀的通訊地址循環(huán)定時地傳輸離層量頻率信號至井下監(jiān)測分站的監(jiān)測服務(wù)器里，監(jiān)測服務(wù)器再將離層量頻率信號通過礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)傳輸至地面生產(chǎn)指揮中心，實(shí)現(xiàn)對礦井巷道頂板離層狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測。同時，主控器將離層量頻率信號通過M-BUS總線輸送給固設(shè)在巷道頂板上的LED顯示器與報警裝置連接，當(dāng)現(xiàn)場有工作人員時，光敏傳感器感應(yīng)到光源即打開LED顯示器與報警裝置的電路，將當(dāng)前的頂板離層量數(shù)值顯示在LED顯示器上，LED顯示器有延時關(guān)閉 功能，有利于引起工作人員的注意。如當(dāng)前的離層量超過超限報警值時，觸動報警裝置，警鈴即時提醒現(xiàn)場工作人員要注意安全并采取相應(yīng)的安全措施，從而保障了現(xiàn)場工作人員的生命安全。另外，通過M-BUS總線可以設(shè)定或修改任意一個頂板離層儀的通訊地址和超限報警值，當(dāng)離層量超過超限報警值時，LED顯示器在顯示離層數(shù)值的同時報警裝置工作，給現(xiàn)場工作人員提醒要注意安全并采取相應(yīng)的安全措施。本實(shí)用新型具有以下有益效果I、利用了頂板離層儀的磁性開關(guān)陣列實(shí)現(xiàn)了非接觸式絕對直線位移的測量，不易受粉塵、油污和水汽的污染，抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)煤礦這種較為惡劣的環(huán)境；2、采用MSP430超低功耗主控器，降低了頂板離層儀的功耗，從而實(shí)現(xiàn)M-BUS總線網(wǎng)絡(luò)為本檢測系統(tǒng)進(jìn)行通信和供電的功能，實(shí)現(xiàn)了頂板離層信號檢測的網(wǎng)絡(luò)化和自動化；3、本檢測系統(tǒng)具有數(shù)字顯示與聲光報警設(shè)備，再用充電裝置為LED顯示器與報警裝置提供工作時電壓，為現(xiàn)場工作工作人員提供即時的頂板離層量數(shù)據(jù)和離層超限聲光報警信息，保障了現(xiàn)場工作人員的生命安全；并將相關(guān)頂板離層信息反饋輸送到煤礦生產(chǎn)指揮中心，為提前預(yù)防頂板離層及時提供安全措施，實(shí)現(xiàn)了頂板離層狀態(tài)的現(xiàn)場預(yù)警與遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測的雙重目的。4、本檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，精度高，功耗低，組網(wǎng)簡單。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I是頂板離層儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是頂板離層儀剖視圖；圖3是本實(shí)用新型頂板離層檢測系統(tǒng)原理圖；圖4是本實(shí)用新型頂板離層檢測系統(tǒng)布置示意圖；圖中1-頂板離層儀，11-磁性開關(guān)陣列，12-磁性檢測棒，13-錨頭，14-測繩，15-磁條，2-巷道頂板，21-老頂，22-中間層，23-直接頂，3-M-BUS總線，4-MSP430單片機(jī)，5-監(jiān)測服務(wù)器，6-報警裝置，7-LED顯示器，8-光敏傳感器，9-超級電容，10-直流電源。
具體實(shí)施方式
如圖I、圖2所示，頂板離層儀I包括設(shè)于套筒內(nèi)的磁性開關(guān)陣列11與磁性檢測棒12，磁性檢測棒12的錨頭13通過測繩14與磁性檢測棒12連接；磁性檢測棒12是在截面為半圓形的不銹鋼金屬棒上按一定編碼粘貼永久磁鐵的磁條15而成，采用磁性檢測棒與磁性開關(guān)陣列的相對位移，進(jìn)行非接觸頂板離層的直線位移測量。如圖3所示，頂板離層檢測監(jiān)測系統(tǒng)，包括M-BUS總線3、設(shè)置在巷道頂板2的頂板離層儀1，所述頂板離層儀I串接在M-BUS總線3上；還包括主控器，連接一直流電源10供電，所述主控器是超低功耗16位MSP430單片機(jī)4，其通過M-BUS總線3與頂板離層儀I進(jìn)行通訊；設(shè)置在監(jiān)測分站的監(jiān)測服務(wù)器5與M-BUS總線3連接，并接收經(jīng)MSP430單片機(jī)4處理、轉(zhuǎn)換為離層量頻率信號的頂板離層數(shù)據(jù)；所述頂板離層儀I包括磁性開關(guān)陣列11、磁性檢測棒12，所述磁性開關(guān)陣列11輸出端與MSP430單片機(jī)4連接；所述MSP430單片機(jī)4輸出端通過M-BUS總線3與LED顯示器7與報警裝置6連接，所述LED顯示器7與報警裝置6固設(shè)在巷道頂板2上通過光敏傳感器8控制，超級電容9與LED顯示器7與報警裝置 6連接，作為它們工作時的充電裝置。如圖4所示，本檢測系統(tǒng)的MSP430單片機(jī)4通過M-BUS總線3與若干個頂板離層儀I進(jìn)行通訊，頂板離層儀兩兩之間相距約50米，根據(jù)巷道的長度來設(shè)置頂板離層儀的數(shù)量，巷道長約1500m，可組網(wǎng)32個頂板離層儀。先通過將頂板離層儀I的兩個磁性檢測棒12的錨頭13分別設(shè)在巷道頂板2老頂21與中間層22的深處，通過檢測懸于測繩14下磁性檢測棒12相對于直接頂23表面的頂板離層儀的位移，即分別得出直接頂23與老頂21的離層、及直接頂23與中間層22處的離層，這兩離層數(shù)據(jù)之差即為中間層22與老頂21的離層值。MSP430單片機(jī)4將采集到的各頂板離層儀I的頂板離層值，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的離層量頻率信號，按頂板離層儀的通訊地址循環(huán)定時地傳輸離層量頻率信號至井下監(jiān)測分站的監(jiān)測服務(wù)器5，監(jiān)測服務(wù)器5再將離層量頻率信號通過礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)傳輸至地面生產(chǎn)指揮中心，實(shí)現(xiàn)對礦井巷道頂板離層狀態(tài)的實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)測。同時，MSP430單片機(jī)4將離層量頻率信號通過M-BUS總線3輸送給固設(shè)在巷道頂板2上的LED顯示器與報警裝置連接，當(dāng)現(xiàn)場有工作人員時，光敏傳感器感應(yīng)到光源即打開LED顯示器與報警裝置的電路，并有延時關(guān)閉功能，有利于引起工作人員的注意。并將當(dāng)前的頂板離層量數(shù)值顯示在LED顯示器上，如離層量超過超限報警值時，觸動報警裝置，警鈴即時提醒現(xiàn)場工作人員要注意安全并采取相應(yīng)的安全措施，從而保障了現(xiàn)場工作人員的生命安全。以上實(shí)施例并非僅限于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，所有基于本實(shí)用新型的基本思想而進(jìn)行修改或變動的都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于M-BUS總線的煤巷頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)，包括M-BUS總線與設(shè)置在巷道頂板的頂板離層儀，其特征在于所述頂板離層儀串接在M-BUS總線上，所述頂板離層儀包括磁性開關(guān)陣列、磁性檢測棒；還包括主控器，所述主控器是通過M-BUS總線與頂板離層儀進(jìn)行通訊，所述磁性開關(guān)陣列輸出端與主控器連接；設(shè)于監(jiān)測分站的監(jiān)測服務(wù)器與M-BUS總線連接，并接收經(jīng)所述主控器處理、轉(zhuǎn)換為離層量頻率信號的頂板離層數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于M-BUS總線的煤巷頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述主控器輸出端通過M-BUS總線與LED顯示器與報警裝置連接，所述LED顯示器與報警裝置固設(shè)在巷道頂板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于M-BUS總線的煤巷頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述LED顯示器與報警裝置通過光敏傳感器控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于M-BUS總線的煤巷頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述LED顯示器與報警裝置連接有充電裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于M-BUS總線的煤巷頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述主控器是超低功耗16位MSP430單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于M-BUS總線的煤巷頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述主控器連接一直流電源。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種基于M-BUS總線的煤巷頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)，包括M-BUS總線、設(shè)置在巷道頂板的頂板離層儀，所述頂板離層儀串接在M-BUS總線上，所述頂板離層儀包括磁性開關(guān)陣列、磁性檢測棒；還包括主控器，所述主控器是通過M-BUS總線與頂板離層儀進(jìn)行通訊，所述磁性開關(guān)陣列輸出端與主控器連接；與M-BUS總線連接的監(jiān)測服務(wù)器接收經(jīng)所述主控器處理并轉(zhuǎn)換為離層量頻率信號的頂板離層數(shù)據(jù)。本檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)，檢測數(shù)據(jù)精確，利用M-BUS總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信和供電的功能，即實(shí)現(xiàn)了實(shí)時在線的遠(yuǎn)程監(jiān)控，又為現(xiàn)場工作人員提供即時的頂板離層量數(shù)字顯示和離層超限聲光報警信息，保障了煤礦作業(yè)的安全。
文檔編號E21F17/18GK202659282SQ20122026288
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者解波, 孫智, 楊曉東, 李金銘, 張功, 高松, 蔡暢 申請人:安徽恒源煤電股份有限公司