圍巖錨桿應(yīng)力波定位監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圍巖應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)，尤其涉及一種圍巖錨桿應(yīng)力波定位監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大規(guī)模礦山的開采深入，開采面積、體積的擴(kuò)大，礦山地壓災(zāi)害逐漸成為礦山生產(chǎn)活動(dòng)中一種常見的災(zāi)害類型。尤其在當(dāng)今以人為本的信息時(shí)代，人們對(duì)礦山地壓災(zāi)害的監(jiān)測和預(yù)警需求更加迫切。
[0003]傳統(tǒng)的地壓測量技術(shù)基于光學(xué)、力學(xué)、地震學(xué)、電磁學(xué)等多種理論，主流的主要有光彈應(yīng)力技術(shù)、聲發(fā)射技術(shù)、電磁輻射技術(shù)、原巖應(yīng)力測試技術(shù)等，這些技術(shù)在理論、設(shè)備和應(yīng)用等諸多方面都已相當(dāng)成熟，上述各技術(shù)的應(yīng)用相互獨(dú)立，各個(gè)方法具有獨(dú)特的優(yōu)勢和劣勢。
[0004]優(yōu)勢:上述監(jiān)測技術(shù)基于不同理論方法，可對(duì)礦山圍巖地壓進(jìn)行監(jiān)測、解釋，且可以進(jìn)行地壓活動(dòng)規(guī)律解析和災(zāi)害預(yù)警；
[0005]劣勢，上述監(jiān)測技術(shù)基于原理不同，單獨(dú)的地壓監(jiān)測技術(shù)不能完全解釋地壓活動(dòng)復(fù)雜變化規(guī)律及機(jī)理，多個(gè)地壓監(jiān)測技術(shù)相互之間沒有交互的接口，聯(lián)合監(jiān)測和預(yù)警的機(jī)制較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種成本低廉、安裝方便、適用廣泛、操作簡單的圍巖錨桿應(yīng)力波定位監(jiān)測系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明的圍巖錨桿應(yīng)力波定位監(jiān)測系統(tǒng)，包括固定于井下巷道或采空區(qū)的錨桿，所述錨桿的尾端設(shè)有地壓傳感器和無線發(fā)射器；
[0009]還包括設(shè)于井下的無線接收器和中繼器；
[0010]還包括設(shè)于井上的中繼器、預(yù)警軟件計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和客戶計(jì)算機(jī)。
[0011]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的圍巖錨桿應(yīng)力波定位監(jiān)測系統(tǒng)，基于傳統(tǒng)的錨桿技術(shù)為依托，采用錨桿搭載應(yīng)力、應(yīng)力波二合一傳感器，對(duì)圍巖進(jìn)行加固，同時(shí)可以對(duì)圍巖應(yīng)力、瞬時(shí)應(yīng)力波進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測，從多方法、多指標(biāo)出發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地壓活動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警?？蓪?shí)現(xiàn)地壓信息的高頻采集，對(duì)圍巖應(yīng)力、瞬時(shí)應(yīng)力波綜合分析，進(jìn)行三維空間地壓監(jiān)測及預(yù)警。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的圍巖錨桿應(yīng)力波定位監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中錨桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中傳感器電測原理示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中系統(tǒng)授時(shí)原理示意圖；
[0016]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)無線采集示意圖。
[0017]圖中:
[0018]1、錨桿監(jiān)測矩陣，2、地壓傳感器，3、無線發(fā)射器，4、無線接收器，5、中繼器，6、預(yù)警軟件計(jì)算機(jī)，7、服務(wù)器，8、客戶計(jì)算機(jī)，9、錨桿，10、墊塊，11、GPS接收器，12、中心授時(shí)服務(wù)器，13、中繼器授時(shí)同步，14、監(jiān)測點(diǎn)授時(shí)同步。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0020]本發(fā)明的圍巖錨桿應(yīng)力波定位監(jiān)測系統(tǒng)，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0021]括固定于井下巷道或采空區(qū)的錨桿，所述錨桿的尾端設(shè)有地壓傳感器和無線發(fā)射器；
[0022]還包括設(shè)于井下的無線接收器和中繼器；
[0023]還包括設(shè)于井上的中繼器、預(yù)警軟件計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和客戶計(jì)算機(jī)。
[0024]所述井下巷道或采空區(qū)同區(qū)域由多根錨桿組成一個(gè)錨桿監(jiān)測矩陣。
[0025]所述預(yù)警軟件計(jì)算機(jī)設(shè)有中心時(shí)鐘系統(tǒng)，所述中心時(shí)鐘系統(tǒng)對(duì)各中繼站進(jìn)行授時(shí)，所述中繼站聯(lián)系各錨桿進(jìn)行授時(shí)，保持整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)間統(tǒng)一。
[0026]所述地壓傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測圍巖應(yīng)力變化和瞬時(shí)應(yīng)力波，包括本身的錨固力變化值和巖石破裂瞬時(shí)應(yīng)力波數(shù)據(jù)。
[0027]所述地壓傳感器的采集頻率滿足瞬時(shí)應(yīng)力波事件的頻率，應(yīng)力采集方式為等間時(shí)間間隔，瞬時(shí)應(yīng)力波信息采集方式為觸發(fā)式。
[0028]所述預(yù)警軟件計(jì)算機(jī)對(duì)采集地壓數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、統(tǒng)計(jì)、分析，內(nèi)嵌多種監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)，能夠分享圍巖地壓變化規(guī)律和趨勢、對(duì)巖石破裂瞬時(shí)應(yīng)力波事件進(jìn)行定位、對(duì)地壓活動(dòng)及其災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測預(yù)警。
[0029]所述錨桿的尾端還設(shè)有電池模塊和充電接口。
[0030]本發(fā)明的圍巖錨桿應(yīng)力波定位監(jiān)測系統(tǒng)，在傳統(tǒng)錨桿的基礎(chǔ)上，尾端增加了應(yīng)力、瞬時(shí)應(yīng)力波傳感器和無線傳輸模塊。所述的智能錨桿和數(shù)據(jù)接收模塊之間數(shù)據(jù)交互，通過無線模塊來實(shí)現(xiàn)。成本低廉、安裝方便、適用廣泛、操作簡單。
[0031]本發(fā)明的圍巖錨桿應(yīng)力波定位監(jiān)測系統(tǒng)，以傳統(tǒng)的錨桿為依托，集成了的地壓監(jiān)測智能傳感器，通過無線傳輸采集數(shù)據(jù)，最后利用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、預(yù)警。錨桿打入巖體后，不僅可以增加圍巖的穩(wěn)定性，而且同時(shí)采集地壓活動(dòng)引起的圍巖應(yīng)力變化、巖石破裂瞬時(shí)應(yīng)力波，聯(lián)合內(nèi)嵌預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行更及時(shí)、準(zhǔn)確預(yù)警。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的地壓應(yīng)力監(jiān)測、微震監(jiān)測方法，適用于各種地壓活動(dòng)明顯或者地壓災(zāi)害影響嚴(yán)重的礦山，用于地壓監(jiān)測和災(zāi)害預(yù)防。
[0032]下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0033]所述監(jiān)測系統(tǒng)，錨桿組成包括特制通用測試錨桿、應(yīng)力應(yīng)變測試傳感器、高頻數(shù)據(jù)采集器，墊塊、無線數(shù)據(jù)發(fā)射器組成。所述傳感器采集數(shù)據(jù)，通過無線節(jié)點(diǎn)傳輸。
[0034]所述監(jiān)測系統(tǒng)，授時(shí)系統(tǒng)采用授時(shí)中心服務(wù)器及中繼站子區(qū)域兩級(jí)組網(wǎng)方式，由GPS接收天線、中心母鐘，子鐘、通信控制器、NTP時(shí)間服務(wù)器構(gòu)成，時(shí)鐘系統(tǒng)控制管理計(jì)算機(jī)，傳出通道組成。中心機(jī)房設(shè)備與各區(qū)域中心接口、子鐘通過通信線纜連接，中心母鐘接收來GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間碼，在總控機(jī)房通過有線傳輸線路為各中繼站提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，使中繼站的設(shè)備與時(shí)鐘系統(tǒng)同步，中繼站通過無線傳輸線路為各監(jiān)測點(diǎn)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信，使監(jiān)測點(diǎn)時(shí)鐘和中繼站同步，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。
[0035]所述監(jiān)測系統(tǒng)，錨桿內(nèi)部地壓傳感器采用電阻應(yīng)變片的測量電路，應(yīng)變片可以將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化，將電阻的變化再轉(zhuǎn)換為電流的變化，通過直流電橋或交流電橋輸出信號(hào)。輸出信號(hào)經(jīng)過前項(xiàng)通道、程控放大器、A/D轉(zhuǎn)換器，直接進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分離。
[0036]所述監(jiān)測系統(tǒng)，錨桿微處理器集成本機(jī)時(shí)鐘集成電路，當(dāng)接收到授時(shí)基站信息后，校正本機(jī)時(shí)鐘集成電路數(shù)據(jù)。同時(shí)還負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)各部分器件的工作并對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，分咼。
[0037]所述監(jiān)測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)主要包括:智能數(shù)據(jù)處理芯片、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊和無線數(shù)據(jù)中繼器、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器以及光纖電纜等組成。井下數(shù)據(jù)為實(shí)時(shí)無線傳輸與交換，井下數(shù)據(jù)與地面數(shù)據(jù)系統(tǒng)的無縫連接通過光纜連接。
[0038]所述監(jiān)測系統(tǒng)，預(yù)警軟件內(nèi)嵌的預(yù)警理論:首先對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、擬合、統(tǒng)計(jì)，利用統(tǒng)計(jì)的原理計(jì)算出預(yù)警參數(shù)1:允許應(yīng)力最大值；利用擬合分析原理計(jì)算出預(yù)警參數(shù)2:允許最大應(yīng)力變化率；利用突變?cè)碛?jì)算出預(yù)警參數(shù)3:數(shù)據(jù)突變節(jié)點(diǎn)；根據(jù)統(tǒng)計(jì)原理，計(jì)算出預(yù)警參數(shù)4:地壓活動(dòng)頻率；根據(jù)微震原理計(jì)算出預(yù)警參數(shù)5:地壓活動(dòng)事件的能量。并對(duì)地壓活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行定位。結(jié)合5個(gè)單項(xiàng)預(yù)警參數(shù)，應(yīng)力和應(yīng)力波兩個(gè)分析方法，聯(lián)合多元參數(shù)對(duì)地壓活動(dòng)進(jìn)行預(yù)警。
[0039]所述監(jiān)測系統(tǒng)，預(yù)警軟件采用B/S結(jié)構(gòu)，支持局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)客戶端監(jiān)測模式和Web用戶瀏覽器模式數(shù)據(jù)共享。所述的監(jiān)測、預(yù)警軟件系統(tǒng)配備專用的計(jì)算機(jī)，監(jiān)測數(shù)據(jù)采用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫采用SQL海量數(shù)據(jù)庫。內(nèi)嵌多元參數(shù)地壓預(yù)警方法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。
[0040]本發(fā)明的智能錨桿監(jiān)測預(yù)警技術(shù)系統(tǒng)，在傳統(tǒng)錨桿的功能上增加了地壓信息采集