专利名称：一种智能数字显示多点位移预警仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种井下巷道围岩变形监测及预警仪器，尤其是一种智能数字显示多点位移预警仪，属于警报装置技术领域。
背景技术：
井下作业作为一种高危险作业，对其井下巷道进行实时监控并进行预警至关重要。现有技术中针对其围岩和顶板变形进行监测的产品有很多，但井下巷道围岩变形量监测一般采用巷道表面位移监测，测量困难，而且精度不高，测量过程容易影响正常生产，而且测量结果不能够反映出底两帮各自的变形量及变形破坏的位置；对于顶板测量多采用顶板离层仪或顶板位移计，而顶板离层仪只有两个锚固段，虽能测量顶板变形大小，但是不能够精确测定离层发生的位置。特别是在深井大断面巷道中，常规离层仪读数不方便；尽管已经存在数显顶板位移计，但是也是两个锚固段，测量范围大，导致不能够准确确定离层的范围，同时，离层值需要专职人员测量计算得到；尽管机械式多点位移计已经使用，但是也仅限用于小断面巷道，而且测量需要专人负责，精度也不高。因此，能否设计一款新型的井下巷道多点预警装置，以克服上述缺陷，成为本领域技术人员有待解决的技术难题。
实用新型内容本实用新型旨在克服现有技术的不足，设计一种智能数字显示多点位移预警仪， 减少现有巷道围岩变形现场监测的难度，比较精确地确定巷道围岩变形破坏的范围，能够对数据进行储存、分析和确定围岩变形破坏范围并及时预警，从而减少掘进和回采过程中巷道事故的发生。其采用的技术方案如下该智能数字显示多点位移预警仪包括单片机、传感器、LED显示装置、光敏控制开关、声光预警装置、钢绞线和多个锚爪，其中，所述传感器、LED显示装置、声光预警装置分别与所述单片机连接，所述光敏控制开关与LED显示装置连接，所述多个锚爪分别通过所述钢绞线与传感器连接。优选地，还包括传感器外壳。优选地，还包括电源，其分别与所述传感器、光敏控制开关连接。优选地，还包括外部数据接口，其与所述单片机连接。优选地，所述单片机采用固化程序的MSP430微处理器。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点可以通过多基点测量、数据处理分析并显示围岩变形剧烈位置以及变形量的大小，判断是否预警；用于顶板离层监测，可以确定离层位置及离层量并判断是否预警。
图1 本实用新型的智能数字显示多点位移预警仪组成示意图；[0013]图2:图1的结构简图。符号说明1 锚爪4传感器7LED显示装置10外部数据接口
2钢绞线 5电源
8光敏控制开关 11单片机
3传感器外壳 6外壳
9声光预警装置
具体实施方式
以下结合附图和实例对本实用新型作进一步说明本实用新型的一个实施例如图1-2所示，该智能数字显示多点位移预警仪包括 单片机11、传感器4、LED显示装置7、光敏控制开关8、声光预警装置9、钢绞线2和多个锚爪1，其中，传感器4、LED显示装置7、声光预警装置9分别与单片机11连接，光敏控制开关 8与LED显示装置7连接，多个锚爪1分别通过钢绞线2与传感器4连接。该智能数字显示多点位移预警仪例如还可以具有传感器外壳3，用于罩住传感器 4，对传感器4起到防护作用。该智能数字显示多点位移预警仪还可以具有电源5，分别与用于传感器4、光敏控制开关8连接，对其进行供电。该智能数字显示多点位移预警仪还可以包括外部数据接口 10，其与单片机11连接，用于实现该预警仪与外部的数据传输。多个锚爪1例如为4个，测量结果通过传感器4转化为电信号输入到单片机11中， 经编制并固化在单片机11的软件处理后，采用LED显示装置7显示结果，同时对于数据进行存储；根据不同的围岩类型设置相应的围岩变形破坏阀值，由单片机11软件生成曲线中围岩变形量超过阀值后曲线的斜率大于0时，声光同步报警。传感器4中包括巷道围岩变形传感器，例如是一种线性位移传感器，首先将线位移转化为相应的角位移，再利用电位器式角位移传感器转化成电信号。单片机例如采用 MSP430微处理器，编写程序并固化后，对于测量的数据进行运算处理后，输出总变形量和变形破坏剧烈范围及变形量；同时，对于所测的数据和各个处理所得的数据进行存储，可以利用采集器进行数据采集。数据经过处理后由LED显示装置7显示巷道围岩总变形破坏量，变形破坏剧烈范围及变形量；根据总变形量时间曲线和预设的阀值，当总变形量超过阀值并且曲线呈上升趋势时，进行声光同步报警。下面以4个锚爪1和顶板离层监测为例，简述本实用新型的完整工作过程如图2所示，4个锚爪1固定在顶板钻孔的4个不同位置(具体位置可以根据岩层综合柱状图确定，锚爪位置由深至浅分别为A，B，C，D)，仪器刚刚安装完成时，传感器4所记录的位移量为％，b0, c0, Cltl，传输到单片机11中，在单片机11中，分别计算处理该时刻Aatl =a-b，Ab0 = b-c，Ac0 = c-d，Δ d0 = d,通过LED显示装置7显示初始总位移量aQ和各个相邻锚固段的位移量，Ab0, Ac0, Δ Cltl，同时对各个数据进行存储；某一时刻η，同样记录得到 an，bn, cn, dn, Δ an, Δ bn, Δ cn, Δ dn,然后计算 Δ An = Aan-A a。，Δ Bn = Abn-A b0, ACn= Acn-Ac0, ADn= Adn-Adtl,最终比较 Δ An, ΔBn, ACn, ADn 的大小得出离层最可能产生的位置，对数据进行记录和显示；在整个过程中，根据ai值生成顶板总变形量与时间曲线，超过阀值后，曲线仍呈现上升趋势时，通过声光预警装置9进行预警；数据处理过程中所存储的数据可通过外部数据接口 10，利用手动采集器进行数据采集，传输到电脑上进行分析，从而确定顶板破坏发展规律；在井下，当工作人员需要观测数据时，可用矿灯照射光敏控制开关8，使得LED显示装置7显示数据。 上面以举例方式对本实用新型进行了说明，但本实用新型不限于上述具体实施例，凡基于本实用新型所做的任何改动或变型均属于本实用新型要求保护的范围。
权利要求1.一种智能数字显示多点位移预警仪，其特征在于包括单片机(11)、传感器(4)、LED 显示装置(7)、光敏控制开关(8)、声光预警装置(9)、钢绞线(2)和多个锚爪(1)，其中，所述传感器(4)、LED显示装置(7)、声光预警装置(9)分别与所述单片机(11)连接，所述光敏控制开关(8)与LED显示装置(7)连接，所述多个锚爪(1)分别通过所述钢绞线(2)与传感器⑷连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能数字显示多点位移预警仪，其特征在于还包括传感器外壳⑶。
3.根据权利要求1所述的一种智能数字显示多点位移预警仪，其特征在于还包括电源 (5)，其分别与所述传感器(4)、光敏控制开关(8)连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能数字显示多点位移预警仪，其特征在于还包括外部数据接口(10)，其与所述单片机(11)连接。
5.根据权利要求1所述的一种智能数字显示多点位移预警仪，其特征在于所述固化程序的单片机(11)。
专利摘要本实用新型涉及一种井下巷道围岩变形监测及预警仪器，属于警报装置技术领域，尤其是一种智能数字显示多点位移预警仪，主要包括单片机、传感器、LED显示装置、光敏控制开关、声光预警装置、钢绞线和多个锚爪，传感器、LED显示装置、声光预警装置分别与单片机连接，光敏控制开关与LED显示装置连接，多个锚爪分别通过钢绞线与传感器连接；本实用新型可减少现有巷道围岩变形现场监测的难度，比较精确地确定巷道围岩变形破坏的范围，能够对数据进行储存、分析和确定围岩变形破坏范围并及时预警，从而减少掘进和回采过程中巷道事故的发生。
文档编号E21F17/18GK202125318SQ201120243818
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者于凤海, 刘长雷, 张涛, 谭云亮, 陈璐 申请人:山东科技大学