巷道围岩表面相对位移监测系统及方法
【专利摘要】本发明公开了巷道围岩表面相对位移监测系统及方法，该系统包括位移传感器、模/数转换器、单片机、上位机、电源模块、报警装置、防爆装置、显示器和Web服务器；所述位移传感器、模/数转换器、单片机、上位机依次连接，所述电源模块、报警装置、防爆装置分别与单片机连接，所述单片机上设有通信接口，所述单片机通过通信接口与上位机连接；所述上位机与显示器和Web服务器连接。本发明还提供了巷道围岩表面相对位移监测方法。该监测系统为光栅式监测系统，安装方便、测量精度高、稳定性好，有利于安全生产。
【专利说明】
巷道围岩表面相对位移监测系统及方法
技术领域
[0001]本发明属于煤炭工业技术领域，具体涉及巷道围岩表面相对位移监测系统及方法。【背景技术】
[0002]巷道围岩收敛量是确认围岩的稳定性、判断支护效果、指导施工顺序、预防拱顶崩塌、保证施工质量和安全的最基本资料;周边位移是巷道围岩应力状态变化和围岩发生流变变形最直接的反映。通过监测各施工阶段围岩与支护结构的动态变化，把握施工过程中结构所处的安全状态，判断围岩的稳定性、支护的可靠性、确保施工安全及结构的长期稳定性。
[0003]近年来，随着传感测试技术的发展，对巷道围岩表面相对位移监测方法也越来越多，国内外研制出多种基于电阻或电磁式的顶板离层指示仪，且监测的自动化程度也越来越高。由于受到井下各种恶劣环境的影响，这些监测仪存在零点漂移，性能不稳定等缺陷。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术存在的缺陷，本发明提供巷道围岩表面相对位移监测系统及方法，该监测系统为光栅式监测系统，安装方便、测量精度高、稳定性好，有利于安全生产。
[0005]其技术方案为
[0006]巷道围岩表面相对位移监测系统，包括位移传感器、模/数转换器、单片机、上位机、电源模块、报警装置、防爆装置、显示器和Web服务器;所述位移传感器、模/数转换器、单片机、上位机依次连接，所述电源模块、报警装置、防爆装置分别与单片机连接，所述单片机上设有通信接口，所述单片机通过通信接口与上位机连接;所述上位机与显示器和Web服务器连接；
[0007]所述位移传感器设有两个光栅副1，用于监测不同深度的岩层位移，钢丝绳2的一端与光栅副1中的动光栅连接，另一端为锚固端3,通过锚固器固定在不同深度的岩层位置， 当岩层间产生离层时，钢丝绳2带动光栅副1产生相对运动，将岩层位移转换成光栅副1所产生的条纹数目；
[0008]所述模/数转换器用于通过光电转换将光栅副1所产生的条纹数目转换成相应的脉冲数；
[0009]所述单片机用于记录模/数转换器转换后的脉冲数，并将相应的信号发送给上位机；[〇〇1〇]所述上位机用于接收单片机发来的信号，并计算所产生的离层值；
[0011]所述电源模块用于为系统供电；
[0012]所述报警装置用于在离层位移发生较大抖动时，发出报警；
[0013]所述防爆装置用于抵御煤矿井下巷道4发生的煤尘爆炸危险；
[0014]所述显示器用于显示煤矿井下巷道4的监测数据；
[0015]所述Web服务器用于发布煤矿井下巷道4的监测数据。
[0016]巷道围岩表面相对位移监测系统的操作方法，包括以下步骤:
[0017]位移传感器的两个光栅副1于监测不同深度的岩层位移，钢丝绳2的一端与光栅副 1中的动光栅连接，另一端为锚固端3,通过锚固器固定在不同深度的岩层位置，当岩层间产生离层时，钢丝绳2带动光栅副1产生相对运动，将岩层位移转换成光栅副1所产生的条纹数目；所述模/数转换器通过光电转换将光栅副1所产生的条纹数目转换成相应的脉冲数;单片机记录模/数转换器转换后的脉冲数，并将相应的信号发送给上位机;上位机用于接收单片机发来的信号，并计算所产生的离层值，并通过Web服务器发布，工作人员通过显示器观察煤矿井下巷道4的监测数据。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0019]本发明为光栅式监测系统，安装方便、测量精度高、稳定性好，有利于安全生产。【附图说明】
[0020]图1为本发明巷道围岩表面相对位移监测系统的原理图；
[0021]图2为本发明巷道围岩表面相对位移监测系统的具体应用示意图。【具体实施方式】[〇〇22]下面结合附图和具体实施例对发明的技术方案作进一步详细说明。
[0023]参照图1-图2,巷道围岩表面相对位移监测系统，包括位移传感器、模/数转换器、 单片机、上位机、电源模块、报警装置、防爆装置、显示器和Web服务器;所述位移传感器、模/ 数转换器、单片机、上位机依次连接，所述电源模块、报警装置、防爆装置分别与单片机连接，所述单片机上设有通信接口，所述单片机通过通信接口与上位机连接;所述上位机与显示器和Web服务器连接；
[0024]所述位移传感器设有两个光栅副1，用于监测不同深度的岩层位移，钢丝绳2的一端与光栅副1中的动光栅连接，另一端为锚固端3,通过锚固器固定在不同深度的岩层位置， 当岩层间产生离层时，钢丝绳2带动光栅副1产生相对运动，将岩层位移转换成光栅副1所产生的条纹数目；
[0025]所述模/数转换器用于通过光电转换将光栅副1所产生的条纹数目转换成相应的脉冲数；
[0026]所述单片机用于记录模/数转换器转换后的脉冲数，并将相应的信号发送给上位机；
[0027]所述上位机用于接收单片机发来的信号，并计算所产生的离层值；
[0028]所述电源模块用于为系统供电；
[0029]所述报警装置用于在离层位移发生较大抖动时，发出报警；
[0030]所述防爆装置用于抵御煤矿井下巷道4发生的煤尘爆炸危险；
[0031]所述显示器用于显示煤矿井下巷道4的监测数据；
[0032]所述Web服务器用于发布煤矿井下巷道4的监测数据。[〇〇33]巷道围岩表面相对位移监测系统的操作方法，包括以下步骤:
[0034]位移传感器的两个光栅副1于监测不同深度的岩层位移，钢丝绳2的一端与光栅副1中的动光栅连接，另一端为锚固端3,通过锚固器固定在不同深度的岩层位置，当岩层间产生离层时，钢丝绳2带动光栅副1产生相对运动，将岩层位移转换成光栅副1所产生的条纹数目；所述模/数转换器通过光电转换将光栅副1所产生的条纹数目转换成相应的脉冲数;单片机记录模/数转换器转换后的脉冲数，并将相应的信号发送给上位机;上位机用于接收单片机发来的信号，并计算所产生的离层值，并通过Web服务器发布，工作人员通过显示器观察煤矿井下巷道4的监测数据。
[0035]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1.巷道围岩表面相对位移监测系统，其特征在于:包括位移传感器、模/数转换器、单片 机、上位机、电源模块、报警装置、防爆装置、显示器和Web服务器;所述位移传感器、模/数转 换器、单片机、上位机依次连接，所述电源模块、报警装置、防爆装置分别与单片机连接，所 述单片机上设有通信接口，所述单片机通过通信接口与上位机连接;所述上位机与显示器 和Web服务器连接；所述位移传感器设有两个光栅副(1)，用于监测不同深度的岩层位移，钢丝绳(2)的一 端与光栅副(1)中的动光栅连接，另一端为锚固端(3)，通过锚固器固定在不同深度的岩层 位置，当岩层间产生离层时，钢丝绳(2)带动光栅副(1)产生相对运动，将岩层位移转换成光 栅副(1)所产生的条纹数目；所述模/数转换器用于通过光电转换将光栅副(1)所产生的条纹数目转换成相应的脉 冲数；所述单片机用于记录模/数转换器转换后的脉冲数，并将相应的信号发送给上位机； 所述上位机用于接收单片机发来的信号，并计算所产生的离层值；所述电源模块用于为系统供电；所述报警装置用于在离层位移发生较大抖动时，发出报警；所述防爆装置用于抵御煤矿井下巷道(4)发生的煤尘爆炸危险；所述显示器用于显示煤矿井下巷道(4)的监测数据；所述Web服务器用于发布煤矿井下巷道(4)的监测数据。2.巷道围岩表面相对位移监测方法，其特征在于:包括以下步骤:位移传感器的两个光 栅副(1)于监测不同深度的岩层位移，钢丝绳(2)的一端与光栅副(1)中的动光栅连接，另一 端为锚固端(3)，通过锚固器固定在不同深度的岩层位置，当岩层间产生离层时，钢丝绳(2) 带动光栅副(1)产生相对运动，将岩层位移转换成光栅副(1)所产生的条纹数目；所述模/数 转换器通过光电转换将光栅副(1)所产生的条纹数目转换成相应的脉冲数;单片机记录模/ 数转换器转换后的脉冲数，并将相应的信号发送给上位机;上位机用于接收单片机发来的 信号，并计算所产生的离层值，并通过Web服务器发布，工作人员通过显示器观察煤矿井下 巷道(4)的监测数据。
【文档编号】G01B11/02GK106017332SQ201610554987
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】兰永伟, 高红梅, 张国华, 高宏伟, 秦涛, 李涛, 陈维新
【申请人】黑龙江科技大学