一种矿井智能综合地质测量仪的制作方法

文档序号:8578878阅读:160来源:国知局
一种矿井智能综合地质测量仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及矿井地质测量技术领域,具体来说是一种矿井智能综合地质测量 仪。
【背景技术】
[0002] 矿井地质测量工作是煤矿生产建设的一项重要技术基础工作,矿井的一切采掘工 作及安全生产必须W可靠的地质资料为依据。地质测量工作一般主要依靠于地质S大件 (罗盘、皮尺、键子),外加记录本和笔完成测量。
[0003] 传统测量产状主要有两种方法:地质罗盘直接测定法和用坡度规(半圆仪)挂线 找平的间接测定法。1、地质罗盘直接测定法在井下测量煤岩层、断层等产状时,由于金属支 护的干扰,形成了局部的干扰磁场,直接影响罗盘的测量精度。2、用坡度规挂线找平的间接 测定法由于井下支护速度越来越快,给挂线找平测量产状带来很大困难;而且在矿井测量 现场经常出现岩体面非常不规则情况,导致罗盘或其他仪器找不到合适的测量点。
[0004] 尺子作为常用的距离测量工具,多次测量时需要记录本记录,对于比较危险区域 如采空区空顶距测量则需要借助测距仪来完成,但由于测距仪没有角度测量功能,只能W 多次测量的近似距离值作为其最后测量结果,准确度较低。另外,地质人员还需要利用尺子 手工测绘掘进断面,费时费力。因此,急需要设计一种在井下复杂条件下帮助地质人员提高 工作效率的地质综合测量仪器。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是为了解决现有技术中尚无应用于井下复杂条件下的综合地 质测量仪器的缺陷,提供一种矿井智能综合地质测量仪来解决上述问题。
[0006] 为了实现上述目的,本实用新型的技术方案如下:
[0007] 一种矿井智能综合地质测量仪,包括激光测距模块、电子罗盘模块、激光定面组件 和处理器,所述的激光测距模块和电子罗盘模块分别与处理器的串口相连,激光定面组件 与处理器的控制端相连,电子罗盘模块和激光定面组件的安装位置位于同一水平面上。
[000引所述的激光定面组件为两个线激光发射器或=个点激光发射器,两个线激光发射 器的激光束定义一个平面,=个点激光发射器的激光束定义一个平面。
[0009] 激光定面组件包括线激光发射器和点激光发射器,线激光发射器和点激光发射器 的激光束定义一个平面。
[0010] 还包括相机模块和WIFI巧片,所述的相机模块和WIFI巧片分别与处理器的控制 端相连,所述的处理器的型号为ARM-A8、ARM-A9或ARM-A15。
[0011] 还包括=轴巧螺,所述的=轴巧螺与电子罗盘模块的串行口相连。
[001引有益效果
[0013] 本实用新型的一种矿井智能综合地质测量仪,与现有技术相比集多种功能于一 体,且多种功能相互配合提高了井下测量的准确度和测量效率,操作更加方便。通过=轴巧 螺组合设计,避免了磁场干扰,有效提高了测量精度。通过激光测距模块与电子罗盘的结合 测量,能快速计算出被测岩体的高度及观测者与被测岩体的水平距离。通过激光测距模块 测量两次距离,结合电子罗盘计算两次测量的夹角,利用余弦定理可W间接完成不能直接 测量的距离(如采空区的空顶距)。具有结构简单、通用性强、操作便携的特点。
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型中地质测量仪的结构示意图;
[0015] 其中,1-电源、2-电子罗盘模块、3-电子罗盘模块、4-激光定面组件、5-相机模块、 6-WIFI巧片、7-处理器、8-人机交互界面、9-点激光发射器、10-线激光发射器、11- S轴巧 螺。
【具体实施方式】
[0016] 为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识,用W较 佳的实施例及附图配合详细的说明,说明如下:
[0017] 如图1所示,本实用新型所述的一种矿井智能综合地质测量仪,包括激光测距模 块2、电子罗盘模块3、激光定面组件4和处理器7,电源1与处理器7相连,用于给整个仪器 供电。激光测距模块2用于提供距离测量功能;电子罗盘模块3用于提供倾角、方位角及横 滚角测量功能,为了避免磁场干扰,还可W增加=轴巧螺的设计模式,=轴巧螺11和电子 罗盘模块3之间通过串口连接。使用时,在无磁环境下开机,通过电子罗盘模块3的方位角 作为=轴巧螺11初始方位角,然后=轴巧螺11获得地球自转的角速度,通过积分计算获得 方位角,此种工作方式可W不受磁干扰的影响。当系统处于无磁环境时,将电子罗盘模块3 的方位角重新作为=轴巧螺11的初始值W修正巧螺的飘移,W保证整个罗盘的测量精度。
[0018] 激光定面组件4用于定义一个面,在定义一个面时,最少需要=个点、两条线或点 线的组合。激光定面组件4用于选择两条线、=个点或点线进行一个面的定位,其可W为两 个线激光发射器10,两个线激光发射器10的激光束组合形成定义一个平面,通过两条线定 义一个平面;也可W为=个点激光发射器9,=个点激光发射器9的激光束组合形成定义一 个平面,通过=个点定义一个平面;也可W为线激光发射器10和点激光发射器9的组合,线 激光发射器4和点激光发射器9的激光束组合形成定义一个平面,通过点线的组合定义一 个平面。当然,在定义平面中,也可W采用多个线激光发射器10和多个点激光器9的多种 组合方式定义一个平面。
[0019] 激光测距模块2和电子罗盘模块3分别与处理器7的串口相连,可W将采集到数 据送至处理器7进行数据处理和计算。激光定面组件4与处理器7的控制端相连,通过处 理器7可W触发激光定面组件4进行平面的定位工作。电子罗盘模块3和激光定面组件4 位于同一水平面上,等于电子罗盘模块3为激光定面组件4附加了角度测量功能,保证了电 子罗盘模块3与线激光、点激光配合使用时的准确性。
[0020] 为了可W得到直接图像和信息,还可W包括相机模块5,相机模块5用于对被测岩 体进行摄像并形成静态图片或视频;为了方便数据传输,还可W包括WIFI巧片6, WIFI巧 片6用于智能仪器的联网、智能升级及数据交换;相机模块5和WIFI巧片6分别与处理器 7的控制端相连,通过处理器7进行拍照、上传数据。处理器7使用高性能处理器,其可W 为ARM-A8、ARM-A9或ARM-A15、Intel的嵌入式处理器等,运行智能操作系统(如Amlriod、 Windows等)。处理器7与人机交互界面8相连,共同组成智能处理平台,供使用者操作和 查看数据信息。
[0021] 一种矿井智能综合地质测量仪的测量方法,其产状测量包括W下步骤:
[0022] 第一步,在待测岩体上选择=个参考点,用=个参考点定义一个平面,调整电子罗 盘模块3的横滚角为0。参考点的选择依据测量的实际情况来定,按常规测量理论选择合适 的参考点即可。
[0023] 第二步,调整激光定面组件4,使其激光所形成的平面与被测岩体面个参考点 定义的平面)平行。当罗盘模块3的倾角为0时,通过调整激光定面组件4与待测平面平 行时,罗盘模块3的横滚角即为倾角,方位角即为走向,比传统罗盘分别测量走向与倾角提 高了工作效率。
[0024] 第S步,处理器7读取电子罗盘模块3的横滚角(倾角)及方位角(走向)。
[0025] 第四步,处理器7根据方位角与倾向计算公式求出倾向,计算公式如下:
[0026] 倾向=方位角-90°。
[0027] 第五步,存储岩体产状面。
[002引在传统的距离测量方法中,由于无法保证测量仪器的平衡度,因此需要利用激光 测距模块2进行多次距离的测量,再对多次测量结果取平均值,测量结果也只是近似值,无 法保证准确性。本实用新型所述的距离测量包括W下步骤:
[0029] 第一步,调整电子罗盘模块3的横滚角为0,激光测距模块2向被测岩体射出激光 束,并计算出激光测距模块2到被测岩体某一参考点的距离L。
[0030] 第二步,电子罗盘模块3计算出当前激光束与水平面的夹角,即倾角a。
[0031] 第S步,处理器7读取激光测距模块2测得的距离L和电子罗盘模块3中测得的 倾角a,据此计算出观测者与被测岩体的水平距离Lh和垂直距离Ly,其计算公式如下:
[003引 Lh= Lcos (曰),L v= Lsin (曰)。
[0033] 对采空区的空顶距、其他危险区域或不能直接到达地点的距离测量,在现有技术 中也无法做到,本实用新型所述的采空区的空顶距包括W下步骤:
[0034] 第一步,激光测距模块2对准待测空顶距的顶端(底端)测量距离Li,并读取电子 罗盘模块3的倾角a 1。
[0035] 第二步,W矿井智能综合地质测量仪底面下沿线为轴,向下转动矿井智能综合地 质测量仪,使激光测距模块2对准待测空顶距的底端(顶端)测量距离L,,并读取电子罗盘 模块3的倾角a 2。激光测距模块2可W先测顶端距离再测底端距离,也可W先测底端距离 再测顶端距离,只需要分别测量即可。
[0036] 第S步,处理器7根据余弦定理计算采空区的空顶距h,其计算公式如下:
[0037]
【主权项】
1. 一种矿井智能综合地质测量仪,其特征在于:包括激光测距模块(2)、电子罗盘模块 (3) 、激光定面组件(4)和处理器(7),所述的激光测距模块(2)和电子罗盘模块(3)分别与 处理器(7)的串口相连,激光定面组件(4)与处理器(7)的控制端相连,电子罗盘模块(3) 和激光定面组件(4)的安装位置位于同一水平面上。
2. 根据权利要求1所述的一种矿井智能综合地质测量仪,其特征在于;所述的激光定 面组件(4)为两个线激光发射器(10)或=个点激光发射器(9 ),两个线激光发射器(10)的 激光束定义一个平面,立个点激光发射器(9)的激光束定义一个平面。
3. 根据权利要求1所述的一种矿井智能综合地质测量仪,其特征在于;激光定面组件 (4) 包括线激光发射器(10)和点激光发射器(9),线激光发射器(10)和点激光发射器(9) 的激光束定义一个平面。
4. 根据权利要求1所述的一种矿井智能综合地质测量仪,其特征在于;还包括相机模 块(5)和WIFI巧片(6),所述的相机模块(5)和WIFI巧片(6)分别与处理器(7)的控制端 相连,所述的处理器(7)的型号为ARM-A8、ARM-A9或ARM-A15。
5. 根据权利要求1所述的一种矿井智能综合地质测量仪,其特征在于;还包括=轴巧 螺(11),所述的S轴巧螺(11)与电子罗盘模块(3)的串行口相连。
【专利摘要】本实用新型涉及一种矿井智能综合地质测量仪,与现有技术相比解决了尚无应用于井下复杂条件下的综合地质测量仪器的缺陷。本实用新型包括激光测距模块、电子罗盘模块、激光定面组件和处理器,所述的激光测距模块和电子罗盘模块分别与处理器的串口相连,激光定面组件与处理器的控制端相连,电子罗盘模块和激光定面组件的安装位置位于同一水平面上。本实用新型集多种功能于一体,且多种功能相互配合提高了井下测量的准确度和测量效率,操作更加方便。
【IPC分类】G01C17-32, G01C9-00, G01C3-00, G01C1-00, G01C5-00
【公开号】CN204286414
【申请号】CN201420786003
【发明人】倪圣军, 王宗涛, 胡斌, 叶安宏, 李雪峰, 陈兴海, 桑慧亭, 吴记军
【申请人】安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月11日
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1