基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤矿锚固锚杆测力技术领域，具体涉及一种基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统。
【背景技术】
[0002]目前，煤矿井下巷道大多采用金属锚杆进行支护，在一定程度上保证了巷道的围岩稳定。但在生产实践中主要存在以下不足:一、回采巷道中，金属锚杆被采煤机切割时易产生火花，存在瓦斯、煤尘爆炸等安全隐患；二、金属锚杆耐腐蚀性较差，易发生锚固失效；三、金属锚杆对巷道进行支护时，无法对锚杆进行实时受力检测，无法确定锚杆的锚固质量以及锚杆与围岩的相互作用关系。因此，设计一种基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统，利用玻璃钢锚杆良好的可切割性、优良的耐化学腐蚀性、抗拉强度高和可设计性等优点，通过电阻应变片对玻璃钢锚杆进行应力检测，并通过数据传输，实现对测力玻璃钢锚杆受力的远程实时监测，在煤矿安全生产中具有重要意义。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提出一种基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统，包括测力玻璃钢锚杆、井下数据处理分站、本安稳压电源、工业电脑。所述测力玻璃钢锚杆，置于井下巷道围岩中；所述井下数据处理分站，置于井下，包括有线数据采集器、数据采集处理中心和信号放大器，其中所述有线数据采集器的输入端通过矿用轻型移动电缆与所述测力玻璃钢锚杆相连，所述数据采集处理中心的输入端与所述有线数据采集器的输出端相连，所述信号放大器的输入端与所述数据采集处理中心的输出端相连；所述本安稳压电源，分别给所述有线数据采集器、数据采集处理中心与所述信号放大器供电；所述工业电脑，置于地面，是地面实时监测系统的核心组成部分，通过矿用轻型移动电缆与所述信号放大器的输出端连接。
[0004]所述测力玻璃钢锚杆，通过矿用轻型移动电缆与所述有线数据采集器的输入端相连。
[0005]所述测力玻璃钢锚杆，包括杆体、应变片、应变片附着带、数据输出接头、端头保护装置、端头保护盖、矿用轻型移动电缆、托盘、螺栓；所述杆体内沿同一直径布置上、中、下三条应变片附着带，每条附着带上沿杆长布置八个应变片，附着带内设计有连接应变片与数据输出接头的数据线；所述应变片，为电阻应变片，在制作测力玻璃钢锚杆时，材料成型前将应变片埋入杆体，保证应变片与杆体粘结在一起，测力玻璃钢锚杆受力变形时，应变片电阻变化，记录并计算电阻值变化，进而推导出杆体不同部位的应力值；所述应变片附着带，用于固定应变片及数据线位置；所述数据输出接头，与杆体上的数据线相连，并通过矿用轻型移动电缆与所述有线数据采集器连接；所述端头保护装置，用于保护数据输出接头及其数据线不受破坏；所述螺栓与端头保护装置焊接固定；所述端头保护盖与端头保护装置通过螺纹连接。
[0006]所述杆体，其材料选用添加了玻璃钢纤维的树脂材料。
[0007]所述数据采集处理中心的主体为单片机，用于数据的存储、处理与传输。
[0008]所述工业电脑对井下不同区域的测力玻璃钢锚杆的应力数据进行接收、存储与处理，在地面完成对井下测力玻璃钢锚杆现场受力状态的远程实时监测。
[0009]本实用新型的有益效果:
[0010]1、将玻璃钢锚杆与测力检测系统巧妙的结合，使玻璃钢锚杆具有远程应力检测的功能，同时保留了现用玻璃钢锚杆的结构特征和材料特性，监测数据更加贴近玻璃钢锚杆实际工况；
[0011]2、应变片在附着带的固定下与杆体粘结紧密，与外界无直接或间接接触，受外界干扰极小，可监测微小形变；
[0012]3、构成测力玻璃钢锚杆的远程监测系统，对煤矿井下不同区域的测力玻璃钢锚杆的现场受力状态进行远程实时监测，保证锚杆的锚固质量，安全系数大幅提高；
[0013]4、本实用新型结构科学合理，测量精度高，测量范围广，施工安装方便，适应性强，可适用于矿山、隧道等工程领域。
【附图说明】
[0014]图1为基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统的原理图；
[0015]图2为测力玻璃钢销杆的局部剖视图；
[0016]图3为图2中A-A断面的剖视图；
[0017]图4为图2中B-B断面的剖视图。
[0018]图中:1_杆体；2_应变片；3_应变片附着带；4_数据输出接头；5_端头保护装置；6_端头保护盖；7_矿用轻型移动电缆；8-托盘；9_螺检。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图，对本实用新型作进一步详细的描述。
[0020]实施例1
[0021]一种测力玻璃钢锚杆，包括杆体、应变片、应变片附着带、数据输出接头、端头保护装置、端头保护盖、矿用轻型移动电缆、托盘、螺栓。其中，所述杆体I内沿同一直径布置上、中、下三条应变片附着带3，每条附着带上沿杆长布置八个应变片2，附着带内设计有连接应变片2与数据输出接头4的数据线；所述应变片2，为电阻应变片，在制作测力玻璃钢锚杆时，材料成型前埋入杆体1，保证应变片2与杆体I粘结在一起，测力玻璃钢锚杆受力变形时，应变片2电阻变化，记录并计算电阻值变化，进而得出杆体不同部位的应力值；所述应变片附着带3，用于固定应变片2及数据线位置；所述数据输出接头4，与杆体I上的数据线相连，并通过矿用轻型移动电缆7与所述有线数据采集器连接；所述端头保护装置5，用于保护数据输出接头4及其数据线不受破坏；所述螺栓9与端头保护装置5焊接固定；所述端头保护盖6与端头保护装置5通过螺纹连接。
[0022]所述测力玻璃钢锚杆的工作过程:根据实际需要设计并制作合适规格的测力玻璃钢锚杆；将所述测力玻璃钢锚杆安装完成后，巷道围岩变形引起锚杆受力变形，在锚杆杆体内的应变片随之发生变形，应变片的电阻值也相应发生变化，从而对应得出杆体不同部位的应力值；杆体的应力值信号经过数据输出接头、矿用轻型移动电缆传输至所述有线数据采集器。
[0023]实施例2
[0024]一种基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统，包括测力玻璃钢锚杆、井下数据处理分站、本安稳压电源、工业电脑。其中，所述测力玻璃钢锚杆，置于井下巷道围岩中；所述井下数据处理分站，置于井下，包括有线数据采集器、数据采集处理中心和信号放大器，其中所述有线数据采集器的输入端通过矿用轻型移动电缆与所述测力玻璃钢锚杆相连，所述数据采集处理中心的输入端与所述有线数据采集器的输出端相连，所述信号放大器的输入端与所述数据采集处理中心的输出端相连；所述本安稳压电源，分别给所述有线数据采集器、数据采集处理中心与所述信号放大器供电；所述工业电脑，置于地面，是地面实时监测系统的核心组成部分，通过矿用轻型移动电缆与所述信号放大器的输出端连接。
[0025]所述基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统的工作过程:所述有线数据采集器将多个所述测力玻璃钢锚杆(根据实际生产需要，确定所述测力玻璃钢锚杆的分布区域及数量)输出的应力值信号进行采集并传输至数据采集处理中心，所述数据采集处理中心对所接收的应力值信号进行存储和处理，处理后的信号传输至所述信号放大器，经信号放大器进行井下信号向地面信号的远距离传输，工业电脑作为地面实时监测系统的核心部分，接收信号并对信号进行存储和处理，并通过专用处理软件将测力玻璃钢锚杆的实时应力数据显示在监测窗口，实现对测力玻璃钢锚杆受力的远程实时监测。
【主权项】
1.一种基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统，其特征在于，包括测力玻璃钢锚杆、井下数据处理分站、本安稳压电源、工业电脑，其中:所述测力玻璃钢锚杆，置于井下巷道围岩中；所述井下数据处理分站，置于井下，包括有线数据采集器、数据采集处理中心和信号放大器，其中所述有线数据采集器的输入端通过矿用轻型移动电缆与所述测力玻璃钢锚杆相连，所述数据采集处理中心的输入端与所述有线数据采集器的输出端相连，所述信号放大器的输入端与所述数据采集处理中心的输出端相连；所述本安稳压电源，分别给所述有线数据采集器、数据采集处理中心与所述信号放大器供电；所述工业电脑，置于地面，是地面实时监测系统的核心组成部分，通过矿用轻型移动电缆与所述信号放大器的输出端连接。
2.如权利要求1所述的一种基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统，其特征在于:所述测力玻璃钢锚杆，通过矿用轻型移动电缆与所述有线数据采集器的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统，其特征在于:所述测力玻璃钢锚杆，包括杆体、应变片、应变片附着带、数据输出接头、端头保护装置、端头保护盖、矿用轻型移动电缆、托盘、螺栓；其中，所述杆体内沿同一直径布置上、中、下三条应变片附着带，每条附着带上沿杆长布置八个应变片，附着带内设计有连接应变片与数据输出接头的数据线；所述应变片，为电阻应变片，在制作测力玻璃钢锚杆时，材料成型前将应变片埋入杆体，保证应变片与杆体粘结在一起，测力玻璃钢锚杆受力变形时，应变片电阻变化，记录并计算电阻值变化，进而推导出杆体不同部位的应力值；所述应变片附着带，用于固定应变片及数据线位置；所述数据输出接头，与杆体上的数据线相连，并通过矿用轻型移动电缆与所述有线数据采集器连接；所述端头保护装置，用于保护数据输出接头及其数据线不受破坏；所述螺栓与端头保护装置焊接固定；所述端头保护盖与端头保护装置通过螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统，其特征在于:所述杆体，其材料选用添加了玻璃钢纤维的树脂材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统，其特征在于:所述数据采集处理中心的主体为单片机，用于数据的存储、处理与传输。
6.根据权利要求1所述的一种基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统，其特征在于:所述工业电脑对井下不同区域的测力玻璃钢锚杆的应力数据进行接收、存储与处理，在地面完成对井下测力玻璃钢锚杆现场受力状态的远程实时监测。
【专利摘要】本实用新型涉及煤矿锚固锚杆测力技术领域，具体涉及一种基于测力玻璃钢锚杆的远程监测系统。包括测力玻璃钢锚杆、井下数据处理分站、本安稳压电源、工业电脑。所述测力玻璃钢锚杆，置于井下巷道围岩中；所述井下数据处理分站，置于井下，包括有线数据采集器、数据采集处理中心和信号放大器；所述本安稳压电源，分别给所述有线数据采集器、数据采集处理中心与所述信号放大器供电；所述工业电脑，置于地面，是地面实时监测系统的核心组成部分，通过矿用轻型移动电缆与所述信号放大器的输出端连接。本实用新型通过电阻应变片对玻璃钢锚杆进行应力检测，并通过数据传输，实现对测力玻璃钢锚杆受力的远程实时监测，在煤矿安全生产中具有重要意义。
【IPC分类】E21F17-18, E21D21-02
【公开号】CN204511483
【申请号】CN201520202624
【发明人】左超, 贾西阁, 许时昂, 孟祥瑞, 赵光明
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月3日