一种井下选煤厂设备硐室底板位移动态监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及井下选煤厂硐室监测技术领域，具体涉及一种井下选煤厂设备硐室底板位移动态监测装置。
【背景技术】
[0002]目前，国内多数选煤厂仍然建在地面，一方面增加了原煤中矸石的运费以及排矸费用，造成矿井的提升能力紧张和吨煤利润下降；另一方面伴随着煤矿生产中排出的大量煤矸石占用土地，造成地面环境的污染，不利于居住环境的改善。针对这一问题，“十二五”期间，国家将对原煤的井下洗选、井下排矸技术和设备进行开发和利用。在井下建原煤分选系统，实现原煤井下分选和充填一体化，以减少原煤运输以及吨煤能耗，提高煤炭资源的采出率，实现绿色开采。
[0003]同时，井下选煤厂设备硐室也必须考虑矿山压力对硐室底板的影响。矿山压力的变化使顶底板和两帮岩体失稳变形并向硐室内移动，致使底板岩石产生底臌，导致硐室内大型选煤设备基础局部受力不均而产生倾斜、位移现象，严重影响选煤设备的安全运行和工作人员的人身安全。因此，很有必要对井下选煤厂设备硐室底板位移情况进行实时动态监测，保证生产安全。
[0004]针对井下选煤厂设备硐室的底板位移监测不同于巷道，这是因为:首先，选煤厂设备硐室内安设有大型选煤设备，占据了硐室内大部分的空间，其重量以及生产运行时的振动都可能会对煤矿井围岩的稳定产生影响，所以根据设备性能以及硐室围岩情况必须浇筑设备基础；其次，选煤厂设备硐室内的电子干扰、电磁干扰现象更加严重，因此，相应的监测设备和系统性能必须符合选煤生产的要求，不仅抗干扰能力要求高，而且不受潮湿、高温环境影响；再者，监测系统的安装不能影响选煤设备的运行和破坏围岩的稳定性；最后，选煤厂设备硐室周围井巷工程较多，因而硐室围岩的受力情况比较复杂，难以准确分析。
[0005]在工业生产领域，低功耗、低速、廉价的无线通信技术正成为业界关注的焦点。IEEE802.15.4是IEEE针对低速无线个人局域网制定的无线通信标准。该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为发展目标，旨在为民用或工业领域速率设备间的无线互联提供统一的标准。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的全球性通信标准，作为一种新兴的短距离无线通信技术，强调简单易用、近距离、低速率、低功耗且极廉价的市场定位，在煤矿井下安全监测中有着广泛的应用前景。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的问题是提供一种井下选煤厂设备硐室底板位移动态监测装置，
[0007]一种井下选煤厂设备硐室底板位移动态监测装置，可快速的实现数据的传输，能够实时监测大型选煤设备基础是否倾斜，并动态监测选煤厂设备硐室底板位移情况。
[0008]一种井下选煤厂设备硐室底板位移动态监测装置，包括装置本体，所述装置本体包括传感器模块、处理器模块、能量管理模块和通信模块，所述传感器模块包括陀螺仪和加速度计，所述处理器模块包括ARM单片机，所述通信模块包括无线通信模块和串口通信模块，所述装置本体设置在设备基础内，所述传感器模块、所述处理器模块和所述通信模块依次连接，所述能量管理模块与所述传感器模块、所述处理器模块和所述通信模块连接。
[0009]进一步的，所述陀螺仪采用三轴陀螺仪，所述加速度计采用三轴加速度计。
[0010]进一步的，所述陀螺仪和所述加速度计通过滤波器与所述处理器模块连接。
[0011 ] 进一步的，所述设备基础侧面设置槽体，所述装置本体设置在槽体内，所述槽体上设置盖板。
[0012]进一步的，所述无线通信模块包括Zigbee模块。
[0013]本实用新型提供了一种井下选煤厂设备硐室底板位移动态监测装置，包括装置本体，所述装置本体包括传感器模块、处理器模块、能量管理模块和通信模块，所述传感器模块包括陀螺仪和加速度计，所述处理器模块包括ARM单片机，所述通信模块包括无线通信模块和串口通信模块，所述装置本体设置在设备基础内。传感器模块的陀螺仪和加速度计对硐室设备基础是否倾斜进行监测，处理器模块存储从传感器模块收集到的数据并通过通信模块发射出去至远程监测中心，无线通信模块作为日常工作的模块实现动态监测，当其发生故障时采用备用的串口通信模块，串口电路可以预埋在地面以下，能量管理模块对传感器模块、处理器模块和通信模块进行供电，包括电池以及管理电路，也可采用外部电源供电；井下选煤厂设备硐室底板位移的变化是一个缓慢而长期的过程，为了减小系统功耗，所述的处理器模块可设置实现睡眠唤醒机制，当该装置在定时时间未到时处于低功耗状态(睡眠状态)，定时时间到被唤醒传感器模块采集一次数据，然后集中发送，完成后立即进入低功耗状态，直到下次数据采集时刻的到来或由其他信号唤醒。处理器模块中设定数据发送后在规定的时间内没有接收到应答确认信息，则重新发送，连续三次发送失败，则视此次操作无效，重新发送该数据。
[0014]所述陀螺仪采用三轴陀螺仪，所述加速度计采用三轴加速度计。陀螺仪采用三轴陀螺仪(MPU-6050陀螺仪)，加速度计采用三轴加速度计(ADIS16354加速度计)，三轴陀螺仪可以提供瞬间的动态角度变化，三轴加速度计能够提供静态的角度，可以实现对设备基础倾斜角度以及角速度监测。
[0015]所述陀螺仪和所述加速度计通过滤波器与所述处理器模块连接。三轴陀螺仪可以提供瞬间的动态角度变化，但是由于其本身的固有特性、温度及积分过程的影响，会产生漂移误差，且随着工作时间的延长而累加变大；而三轴加速度计能够提供静态的角度，但是却容易受到噪声的干扰，使得数据变化较大。为了克服上述问题，在本申请中采用卡尔曼滤波器对信号进行数据融合。卡尔曼滤波是一种利用线性系统状态方程，通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计的算法。如果要计算K时刻的实际角度值，首先要根据K-1时刻的角度值来预测K时刻的角度。根据预测得到的K时刻的角度值得到该时刻的高斯噪声的方差，然后卡尔曼滤波器不断的进行方差递归，从而估算出最优的角度值。
[0016]所述设备基础侧面设置槽体，所述装置本体设置在槽体内，所述槽体上设置盖板。装置本体放置在槽体内既能满足对设备基础的监测，也可以不占用外界的空间，保证硐室内不过于杂乱，通过设置盖板对装置本体起到保护作用，防止工作人员误碰，造成事故。
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