矿区巷道拱形断面与圆形断面拼接用三维再现系统的制作方法

本实用新型属于巷道断面探测技术领域，具体涉及一种矿区巷道拱形断面与圆形断面拼接用三维再现系统。

背景技术：

巷道作为矿山开采中的一个重要空间对象，其设计是否合理是矿山安全开采、顺利进行的保证。三维巷道的可视化使人们能够对巷道进行观察和交互，为矿山开采者和巷道设计者提供最直观的视觉数据和空间分析能力。正确的建立巷道的三维模型和实时逼真的显示三维巷道的地质环境，已成为矿山地理信息系统中一个最重要的研究内容之一，矿区巷道拱形断面与圆形断面是井下常有的两种交接断面，对矿区巷道拱形断面与圆形断面拼接三维再现技术中，现有的巷道模型方法采用手工绘制和半自动绘制，手工绘制效率低，工作量大。半自动绘制耗时耗力、连接处不光滑且视觉效果不理想；而全视频监测造价高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种矿区巷道拱形断面与圆形断面拼接用三维再现系统，其设计新颖合理，可通过直流电机控制模块带动微波探测仪探测巷道断面数据探测单元至所监测矿区巷道一周侧壁的垂直距离，探测矿区巷道断面形状，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：矿区巷道拱形断面与圆形断面拼接用三维再现系统，其特征在于：包括多个分别设置在所监测矿区巷道的多个断面中心位置处的巷道断面数据探测单元和布设在监测室内且与多个所述巷道断面数据探测单元均数据通信的远程控制终端，多个所述巷道断面数据探测单元均通过总线通信模块与远程控制终端进行数据通信，所述巷道断面数据探测单元包括微处理器和本安电源，以及与微处理器相接的定时器、辅存储器和通信接口电路，微处理器的输入端接有用于探测巷道断面数据探测单元与所监测矿区巷道之间距离的距离探测模块和用于检测所述距离探测模块倾斜度的倾斜检测模块，微处理器的输出端接有直流电机控制模块，所述距离探测模块包括微波探测仪和与微波探测仪输出端相接且用于滤波去噪的信号调理电路，信号调理电路的输出端与微处理器的输入端相接，微波探测仪安装在直流电机控制模块中直流电机的转轴上且与所监测矿区巷道侧壁垂直，所述远程控制终端包括与总线通信模块连接的工控机以及与工控机相接的主存储器和服务器，通信接口电路通过总线与总线通信模块连接。

上述的矿区巷道拱形断面与圆形断面拼接用三维再现系统，其特征在于：所述远程控制终端还包括与工控机输入端相接的手动操作模块。

上述的矿区巷道拱形断面与圆形断面拼接用三维再现系统，其特征在于：所述通信接口电路通过隔离器与微处理器连接，所述总线为CAN总线。

上述的矿区巷道拱形断面与圆形断面拼接用三维再现系统，其特征在于：所述倾斜检测模块为三轴加速度传感器。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过定时器设置微波探测仪采样时间间隔，通过微处理器控制直流电机控制模块转速，确定微波探测仪检测频率和对断面上不同角度位置距离的检测，使用效果好，便于推广使用。

2、本实用新型通过设置隔离器，保证微处理器输入输出的数据可靠，避免过电流或过电压对微处理器造成的损害，另外，通过总线数据传输，效率高，可靠稳定，使用效果好。

3、本实用新型设计新颖合理，体积小，投入成本低，拆卸安装方便，实用性强，便于推广使用。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，可通过直流电机控制模块带动微波探测仪探测巷道断面数据探测单元至所监测矿区巷道一周侧壁的垂直距离，探测矿区巷道断面形状，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型巷道断面数据探测单元的电路原理框图。

附图标记说明:

1—巷道断面数据探测单元； 1-1—辅存储器；

1-2—倾斜检测模块； 1-3—定时器；

1-4—微处理器； 1-5—直流电机控制模块；

1-6—微波探测仪； 1-7—信号调理电路； 1-8—隔离器；

1-9—通信接口电路； 1-10—本安电源； 2—总线通信模块；

3-1—手动操作模块； 3-2—工控机； 3-3—主存储器；

3-4—服务器。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括多个分别设置在所监测矿区巷道的多个断面中心位置处的巷道断面数据探测单元1和布设在监测室内且与多个所述巷道断面数据探测单元1均数据通信的远程控制终端，多个所述巷道断面数据探测单元1均通过总线通信模块2与远程控制终端进行数据通信，所述巷道断面数据探测单元1包括微处理器1-4和本安电源1-10，以及与微处理器1-4相接的定时器1-3、辅存储器1-1和通信接口电路1-9，微处理器1-4的输入端接有用于探测巷道断面数据探测单元1与所监测矿区巷道之间距离的距离探测模块和用于检测所述距离探测模块倾斜度的倾斜检测模块1-2，微处理器1-4的输出端接有直流电机控制模块1-5，所述距离探测模块包括微波探测仪1-6和与微波探测仪1-6输出端相接用于滤波去噪的信号调理电路1-7，信号调理电路1-7的输出端与微处理器1-4的输入端相接，微波探测仪1-6安装在直流电机控制模块1-5中直流电机的转轴上且与所监测矿区巷道侧壁垂直，所述远程控制终端包括与总线通信模块2连接的工控机3-2以及与工控机3-2相接的主存储器3-3和服务器3-4，通信接口电路1-9通过总线与总线通信模块2连接。

实际使用中，可通过悬挂杆将巷道断面数据探测单元1设置在断面中心位置处，并保持微波探测仪1-6与该断面的侧壁垂直，通过旋转直流电机控制模块1-5采集该巷道断面数据探测单元1距离该断面侧壁的距离，圆形断面上巷道断面数据探测单元1距离该断面一周的距离数据相等，拱形断面上拱顶半径和直壁高均为拱形断面的净宽度的一半，巷道断面数据探测单元1距离该断面一周的距离中一半的数据相等，通过微处理器1-4驱动直流电机控制模块1-5转动速度，并通过定时器1-3设置采样时间间隔，拱形断面与圆形断面的拼接时，通过等间隔时间采样和相同的采样点数，使拱形断面与圆形断面上采样的离散点一一对应，方便巷道三维再现，满足拱形断面与圆形断面无缝拼接的要求。

本实施例中，所述远程控制终端还包括与工控机3-2输入端相接的手动操作模块3-1。

需要说明的是，通过在远程控制终端上设置手动操作模块3-1，可手动设置定时器1-3采样时间间隔。

本实施例中，所述通信接口电路1-9通过隔离器1-8与微处理器1-4连接，所述总线为CAN总线。

本实施例中，通过CAN总线的方式进行数据传输，同时通过本安电源1-10保证井下设备供电安全，通过隔离器1-8保证数据输入输出稳定可靠，满足井下安全规定。

本实施例中，所述倾斜检测模块1-2为三轴加速度传感器。

本实施例中，通过地面监控室工控机3-2将巷道断面探测单元1检测的数据传输至井下处理，便于井下环境的还原，同时通过服务前3-4可实现数据的漫游，传输推广距离远，使用效果好。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。