專利名稱：煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)，尤其涉及一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站。
背景技術(shù)：
煤巖動(dòng)力災(zāi)害主要包括煤礦煤與瓦斯突出、沖擊地壓及大面積頂板垮落等具有動(dòng) 力特征表現(xiàn)的煤礦災(zāi)害。目前，煤礦開采深度逐年增高，部分開采深度已經(jīng)達(dá)到了 800 1000米。隨著開 采深度的增加，沖擊地壓、大面積頂板垮落等煤巖動(dòng)力災(zāi)害問題日益突出?，F(xiàn)有技術(shù)中，煤巖動(dòng)力災(zāi)害存在的主要問題是缺乏有效預(yù)測的手段及裝備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能對(duì)煤巖動(dòng)力災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)測的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測 分站。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，包括信號(hào)接收天線單元、分站監(jiān)測主機(jī)、電源轉(zhuǎn) 換單元、光信號(hào)調(diào)制傳輸單元；所述的信號(hào)接收天線單元采集煤巖動(dòng)力災(zāi)害信號(hào)，并將采集到的信號(hào)輸入給所述 分站監(jiān)測主機(jī)；所述分站檢測主機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的信號(hào)向外部輸出和/ 或輸入給所述光信號(hào)調(diào)制傳輸單元；所述光信號(hào)調(diào)制傳輸單元包括光信號(hào)調(diào)制解調(diào)器，能將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光 信號(hào)向外部輸出，并能將外部傳來的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入給所述分站檢測主機(jī)。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站， 由于信號(hào)接收天線單元采集煤巖動(dòng)力災(zāi)害信號(hào)，并將采集到的信號(hào)輸入給分站監(jiān)測主機(jī)； 分站檢測主機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的信號(hào)向外部輸出和/或輸入給光信 號(hào)調(diào)制傳輸單元；光信號(hào)調(diào)制傳輸單元包括光信號(hào)調(diào)制解調(diào)器，能將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換 為光信號(hào)向外部輸出，并能將外部傳來的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入給分站檢測主機(jī)，能對(duì) 煤巖動(dòng)力災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)測。


圖1為本發(fā)明煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站的原理框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，其較佳的具體實(shí)施方式
是包括信號(hào)接收天線單元、分站監(jiān)測主機(jī)、電源轉(zhuǎn)換單元、光信號(hào)調(diào)制傳輸單元；信號(hào)接收天線單元采集煤巖動(dòng)力災(zāi)害信號(hào)，并將采集到的信號(hào)輸入給分站監(jiān)測主機(jī)；分站檢測主機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，并可以將處理后的信號(hào)直接通過網(wǎng)絡(luò)向 外部輸出；也可以輸入給光信號(hào)調(diào)制傳輸單元，光信號(hào)調(diào)制傳輸單元包括光信號(hào)調(diào)制解調(diào) 器，能將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)向外部輸出，并能將外部傳來的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信 號(hào)輸入給分站檢測主機(jī)。信號(hào)接收天線單元可以包括以下一種或多種天線有源振動(dòng)信號(hào)接收天線、無源振動(dòng)信號(hào)接收天線、電磁信號(hào)接收天線。有源振動(dòng)信 號(hào)接收天線、無源振動(dòng)信號(hào)接收天線和電磁信號(hào)接收天線可以分別為三軸接收天線。還可與包括甲烷傳感器，甲烷傳感器監(jiān)測甲烷濃度信息，并將檢測到的信息輸入 給分站監(jiān)測主機(jī)。還可與包括聲光報(bào)警器，聲光報(bào)警器接收分站監(jiān)測主機(jī)的報(bào)警信號(hào)，并具有聲光 報(bào)警功能。聲光報(bào)警器可以為礦用本質(zhì)安全型聲光報(bào)警器。電源轉(zhuǎn)換單元包括變壓器、電源轉(zhuǎn)換電路板，變壓器將380v和/或660v交流電轉(zhuǎn) 換成220v交流電，給電源轉(zhuǎn)換電路板和光信號(hào)調(diào)制解調(diào)器供電；電源轉(zhuǎn)換電路板將220v交 流電轉(zhuǎn)換為以下至少一種直流電24v直流電、士 12v直流電、士5v直流電，并為以下一個(gè)或 多個(gè)元件供電分站監(jiān)測主機(jī)、有源振動(dòng)信號(hào)接收天線、無源振動(dòng)信號(hào)接收天線、有源電磁 信號(hào)接收天線。分站監(jiān)測主機(jī)還可與連接有存儲(chǔ)器，并可以設(shè)有供電接口、12路數(shù)據(jù)接口、網(wǎng)絡(luò)接口等。煤巖動(dòng)力災(zāi)害信號(hào)可以包括振動(dòng)信號(hào)，無源振動(dòng)信號(hào)接收天線能采集頻率為 0. 5 80Hz振動(dòng)信號(hào)；所述有源振動(dòng)信號(hào)接收天線能采集0 300Hz振動(dòng)信號(hào)。煤巖動(dòng)力災(zāi)害信號(hào)還可以包括電磁信號(hào)，電磁信號(hào)接收天線能采集頻率為0 400Hz的電磁信號(hào)。煤巖動(dòng)力災(zāi)害信號(hào)還可以包括其它的災(zāi)害信號(hào)。具體實(shí)施例煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站(KDSF-1型礦用分站)為礦用隔爆兼本質(zhì)安全型結(jié)構(gòu)，外 殼采用A3鋼板焊接而成，表面采取嚴(yán)格的烤漆工藝，漆膜強(qiáng)度牢、耐腐蝕性好。門蓋采用鉸 接結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級(jí)為IP54。內(nèi)部裝有電源變壓器、電源轉(zhuǎn)換電路板、監(jiān)測主機(jī)、光信號(hào)調(diào)制解 調(diào)器。其中天線供電信號(hào)由電源轉(zhuǎn)換電路板供給，電線接收信號(hào)連接到監(jiān)測主機(jī)信號(hào)接收 端，監(jiān)測主機(jī)的輸出信號(hào)通過光調(diào)制解調(diào)器調(diào)制成光信號(hào)進(jìn)行輸出。如圖1所示，其具體組成原理為KDSF-I礦用分站主要由信號(hào)接收天線單元、分站監(jiān)測主機(jī)、電源轉(zhuǎn)換單元、光信號(hào) 調(diào)制傳輸單元四部分組成。其中信號(hào)接收天線單元有源振動(dòng)信號(hào)接收天線、無源振動(dòng)信號(hào) 接收天線、電磁信號(hào)接收天線三個(gè)天線。有源振動(dòng)信號(hào)接收天線、無源振動(dòng)信號(hào)接收天線、 電磁信號(hào)接收天線均為三軸接收天線(每條信號(hào)電纜均包含3路信號(hào)接收信號(hào))。分站可關(guān)聯(lián)KGJ7C型甲烷傳感器，監(jiān)測工作面的甲烷濃度變化；關(guān)聯(lián)KXBl型礦用 本質(zhì)安全型聲光報(bào)警器，具有聲光報(bào)警功能。電源轉(zhuǎn)換單元分為兩個(gè)部分一部分是變壓器，將380v/660v交流電轉(zhuǎn)換成220v 交流電，給電源轉(zhuǎn)換電路板和光信號(hào)調(diào)制解調(diào)器供電；另一部分是電源(轉(zhuǎn)換)電路板，利
4用電源模塊將220v交流電分別轉(zhuǎn)換為24v直流電、士 12v直流電、士5v直流電，分別供給分 站監(jiān)測主機(jī)、有源振動(dòng)信號(hào)接收天線、有源電磁信號(hào)接收天線；分站監(jiān)測主機(jī)為一體性外購零部件，有一外部存儲(chǔ)器與其相連，主機(jī)上具有供電 接口、12路數(shù)據(jù)接口、網(wǎng)絡(luò)接口，分別接直流24v電源、9路天線信號(hào)數(shù)據(jù)、光信號(hào)調(diào)制解調(diào) 器等；光信號(hào)調(diào)制傳輸單元是監(jiān)測分站的信號(hào)輸出端，其將監(jiān)測主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)輸出電信號(hào) 調(diào)制成光信號(hào)，通過光纖向地面?zhèn)鬏?。煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站(KDSF-1型礦用分站)主要通過對(duì)煤礦井下發(fā)生煤巖動(dòng)力 災(zāi)害前，煤巖體破裂時(shí)發(fā)出的振動(dòng)信號(hào)及電磁信號(hào)的監(jiān)測，對(duì)煤巖動(dòng)力災(zāi)害的發(fā)生危險(xiǎn)性 進(jìn)行預(yù)警。通過配套的振動(dòng)信號(hào)接收天線及電磁輻射信號(hào)接收天線對(duì)煤巖動(dòng)力災(zāi)害發(fā)出災(zāi) 害信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理和存儲(chǔ)，并具有通過光纖將所采集的數(shù)據(jù)傳到地面監(jiān)測主機(jī)的 功能。煤巖動(dòng)力災(zāi)害多參量預(yù)警分站系按照GB3836. 1-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè) 備通用要求》、GB3836. 2-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備隔爆型“d”》、MT209-1990《煤 礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求》等國家和 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造，并符合Q/ BZAK01-2008《北京中大康泰安全科技發(fā)展中心企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，可用于I類(煤礦井下) 爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境。與分站相連的有源振動(dòng)信號(hào)接收天線、無源振動(dòng)信號(hào)接收天線、電磁信號(hào)接收天 線三路天線，該三路天線必須與監(jiān)測分站一一對(duì)應(yīng)使用，為分站接收信號(hào)功能中的組件，脫 離其對(duì)應(yīng)分站不能單獨(dú)使用或與其它分站對(duì)接。具體的功能及工作原理包括振動(dòng)信號(hào)采集分站具有較強(qiáng)的振動(dòng)信號(hào)采集功能，無源振動(dòng)信號(hào)接收天線可采集頻率為0. 5 80Hz振動(dòng)信號(hào)，有源振動(dòng)信號(hào)接收天線可采集0 300Hz振動(dòng)信號(hào)接收天線，信號(hào)采集覆蓋 面較寬。電磁信號(hào)采集分站具有較強(qiáng)的電磁信號(hào)采集功能，電磁信號(hào)接收天線可采集頻率為0 400Hz 的電磁信號(hào)。甲烷濃度信號(hào)采集分站具有與關(guān)聯(lián)的甲烷濃度傳感器配接實(shí)現(xiàn)甲烷濃度監(jiān)測的功能。信號(hào)調(diào)制和雙向傳輸功能分站可將采集到的信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)，并可以通過光調(diào)制解調(diào)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào) 制，利用以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸。信號(hào)存儲(chǔ)功能可將采集到的信號(hào)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器上，定期將監(jiān)測分站拿到地面，對(duì)其數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。聲光報(bào)警功能分站具有與關(guān)聯(lián)的聲光報(bào)警器配接實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警的功能。本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例的技術(shù)參數(shù)如下
1 總則分站符合GB3836-2000、MT 209-1990國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/BZAK01-2008的有關(guān) 規(guī)定，并按經(jīng)規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣及技術(shù)文件制造和成套。2環(huán)境條件2. 1分站在下列環(huán)境條件下應(yīng)能正常工作a.溫度-10°C 40°C ；b.相對(duì)濕度彡 95% (+25 0C )；c.大氣壓力80 IlOkPa ；d.允許在有瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中使用；e.周圍介質(zhì)無腐蝕性氣體。2. 2分站承受最惡劣的儲(chǔ)運(yùn)條件高溫+60°C;低溫_40°C；平均相對(duì)濕度95% (+25°C )；振動(dòng)加速度50m/s2 ；沖擊峰值加速度500m/s2 ；3供電電源交流供電電源a.抽頭式 AC380V/660V (75 % 110 % )、100VA ；b.輸入電流彡 0. 25A(380V)或彡 0. 15A (660V)c.諧波不大于10%;d.頻率50Hz，允許偏差士5%。4基本功能4. 1分站具有利用光介質(zhì)信號(hào)和以太網(wǎng)進(jìn)行雙向通信功能。4. 2分站具有1 1000Hz振動(dòng)信號(hào)、0 400Hz電磁信號(hào)、0 4%甲烷濃度信號(hào) 采集和接收功能；4. 3分站具有信號(hào)存儲(chǔ)功能，存儲(chǔ)容量為30G。連續(xù)存儲(chǔ)時(shí)間為8小時(shí)；4. 4分站具有聲光報(bào)警功能。5主要技術(shù)指標(biāo)5. 1模擬信號(hào)采集模擬量輸入有源寬頻振動(dòng)信號(hào)1 1000Hz，輸出電平在-3. 6V +3. 6V之間；無源限頻振動(dòng)信號(hào)1 80Hz，輸出電平在-4V +4V之間；有源電磁信號(hào)0 400Hz，輸出電平在-3V +3V之間；甲烷濃度信號(hào)檢測范圍0 4%，頻率型信號(hào)，200Hz 1000Hz，輸出高電平時(shí)應(yīng) 不小于3V (輸出電流為2mA時(shí))，輸出低電平時(shí)不大于0. 5V，其正脈沖和負(fù)脈沖寬度均不得 小于0. 3ms ；1200Hz 2000Hz，輸出高電平時(shí)應(yīng)不小于3V(輸出電流為2mA時(shí))，輸出低電 平時(shí)不大于0. 5V，其正脈沖和負(fù)脈沖寬度均不得小于0. 15ms。5. 2開關(guān)量信號(hào)輸出
6
電流型信號(hào)0mA/10mA電流信號(hào)，0代表正常，IOmA代表報(bào)警5. 3系統(tǒng)信號(hào)傳輸 ——分站光信號(hào)傳輸方式IOBaseT和100BaseTX以太網(wǎng)；——傳輸速率10/100Mbps自動(dòng)調(diào)節(jié)；——傳輸芯線光纜；-兼容性ΙΕΕΕ802· 35. 4最大傳輸距離單模光纖、雙向傳輸距離20km;5. 5最大監(jiān)控容量分站輸入量為10路，輸出2路。5. 6本安輸出電源2路，其中每路——本安輸出電壓(額定電壓)士 5V (DC)、士 12V (DC)——電壓輸出偏離值彡3%——額定工作電流彡2A (DC)、1· 5A (DC)——最高開路電壓13V(DC)、5· 6V(DC)——過流保護(hù)電流值彡IOOmA——最大短路電流值120mA——周期與隨機(jī)偏移峰峰值彡150mV——源效應(yīng)彡3%——負(fù)載效應(yīng)彡5%5. 7傳輸電纜a.主通信電纜采用煤礦用阻燃光纜。b.天線電纜(長度小于30米)=MHYVPR型礦用通信電纜。本發(fā)明可以預(yù)測采掘過程中深部采場結(jié)構(gòu)的變化對(duì)煤巖動(dòng)力災(zāi)害的影響，從而能 夠有效防范煤巖動(dòng)力災(zāi)害，進(jìn)行深部煤層開采；可以從煤巖體應(yīng)力的變化和電磁波、彈性波 釋放兩個(gè)方面，利用應(yīng)力、電磁輻射、微震、聲發(fā)射監(jiān)測手段建立煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系 統(tǒng)，對(duì)工作面的煤巖動(dòng)力災(zāi)害的危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測，提高已經(jīng)進(jìn)入開采深部煤層的礦井對(duì)災(zāi) 害預(yù)測的準(zhǔn)確性；對(duì)于掘進(jìn)工作面，可以通過監(jiān)測巷道頂板圍巖的穩(wěn)定性，研究巷道防止煤 巖動(dòng)力災(zāi)害的有效的支護(hù)措施。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，其特征在于，包括信號(hào)接收天線單元、分站監(jiān)測主機(jī)、電源轉(zhuǎn)換單元、光信號(hào)調(diào)制傳輸單元；所述的信號(hào)接收天線單元采集煤巖動(dòng)力災(zāi)害信號(hào)，并將采集到的信號(hào)輸入給所述分站監(jiān)測主機(jī)；所述分站檢測主機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的信號(hào)向外部輸出和/或輸入給所述光信號(hào)調(diào)制傳輸單元；所述光信號(hào)調(diào)制傳輸單元包括光信號(hào)調(diào)制解調(diào)器，能將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)向外部輸出，并能將外部傳來的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入給所述分站檢測主機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，其特征在于，所述信號(hào)接收天線單 元包括以下一種或多種天線有源振動(dòng)信號(hào)接收天線、無源振動(dòng)信號(hào)接收天線、電磁信號(hào)接收天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，其特征在于，所述有源振動(dòng)信號(hào)接 收天線、無源振動(dòng)信號(hào)接收天線和電磁信號(hào)接收天線分別為三軸接收天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，其特征在于，包括甲烷傳感器，所述 甲烷傳感器監(jiān)測甲烷濃度信息，并將檢測到的信息輸入給所述分站監(jiān)測主機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，其特征在于，包括聲光報(bào)警器，所述 聲光報(bào)警器接收所述分站監(jiān)測主機(jī)的報(bào)警信號(hào)，并具有聲光報(bào)警功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，其特征在于，所述聲光報(bào)警器為礦 用本質(zhì)安全型聲光報(bào)警器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換單元包 括變壓器、電源轉(zhuǎn)換電路板，所述變壓器將380v和/或660v交流電轉(zhuǎn)換成220v交流電，給 所述電源轉(zhuǎn)換電路板和所述光信號(hào)調(diào)制解調(diào)器供電；所述電源轉(zhuǎn)換電路板將220v交流電轉(zhuǎn)換為以下至少一種直流電24v直流電、士 12v 直流電、士5v直流電，并為以下一個(gè)或多個(gè)元件供電分站監(jiān)測主機(jī)、有源振動(dòng)信號(hào)接收天 線、無源振動(dòng)信號(hào)接收天線、有源電磁信號(hào)接收天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，其特征在于，所述分站監(jiān)測主機(jī)連 接有存儲(chǔ)器，并設(shè)有供電接口、12路數(shù)據(jù)接口、網(wǎng)絡(luò)接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，其特征在于，所述煤巖動(dòng)力災(zāi)害 信號(hào)包括振動(dòng)信號(hào)，所述無源振動(dòng)信號(hào)接收天線能采集頻率為0. 5 80Hz振動(dòng)信號(hào)；所述 有源振動(dòng)信號(hào)接收天線能采集0 300Hz振動(dòng)信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，其特征在于，所述煤巖動(dòng)力災(zāi) 害信號(hào)包括電磁信號(hào)，所述電磁信號(hào)接收天線能采集頻率為0 400Hz的電磁信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測分站，包括信號(hào)接收天線單元、分站監(jiān)測主機(jī)、電源轉(zhuǎn)換單元、光信號(hào)調(diào)制傳輸單元，信號(hào)接收天線單元包括有源振動(dòng)信號(hào)接收天線、無源振動(dòng)信號(hào)接收天線、電磁信號(hào)接收天線，可以采集振動(dòng)、電磁等煤巖動(dòng)力災(zāi)害信號(hào)，并將采集到的信號(hào)輸入給分站監(jiān)測主機(jī)；分站檢測主機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的信號(hào)向外部輸出和/或輸入給光信號(hào)調(diào)制傳輸單元；光信號(hào)調(diào)制傳輸單元包括光信號(hào)調(diào)制解調(diào)器，能將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)向外部輸出，并能將外部傳來的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入給分站檢測主機(jī)，能對(duì)煤巖動(dòng)力災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)測。
文檔編號(hào)H04B10/00GK101956566SQ20091008929
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者何學(xué)秋, 李成武 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)