冲击地压数据采集分站及采集方法与流程

1.本发明涉及冲击地压数据采集技术领域，尤其涉及一种冲击地压数据采集分站及采集方法。


背景技术：

2.冲击地压灾害已成为制约我国煤矿安全高效开采的主要矿井灾害之一。冲击矿压是在煤岩力学系统达到极限强度时，以突然、急剧、猛烈的形式释放弹性能，导致煤岩层瞬时破坏并伴随煤粉的冲击，造成井巷的破坏及人身伤亡事故。研究一般的矿山压力现象时，只需静态或者采集频率《1hz矿压监测系统，观测工作面支架工作阻力、顶板离层、锚杆锚索载荷和煤岩体应力等，分析其变化规律就可判断巷道支护质量、巷道围岩体的承载特性、支架的工作状态、来压步距与强度等矿压参量，从而指导巷道支护与煤矿生产。对于冲击地压巷道来说，矿压显现强烈，冲击能量事件造成巷道晃动，煤尘扬起，能见度低，震动过后碎煤块洒落，局部突然鼓包、撕网，巷道围岩变形急剧增大，出现锚杆、锚索破断现象。
3.冲击地压巷道的典型特征如下：
4.瞬时变形量大。巷道围岩变形量大，经历时间较短，一般在几百毫秒到几秒之间。
5.锚杆支护体系严重失效。动载作用下，锚杆(索)受力波动大:
①
冲击地压巷道锚杆受力变化与普通巷道存在明显差别，受冲击能量事件影响，锚杆受力呈锯齿状波动。
②
每当出现能量较高的冲击事件，锚杆受力会急剧增加，随后又快速降低；
③
锚杆、锚索受力变化及锯齿状波动幅度与锚杆预应力密切相关。对于低预应力锚杆，锯齿状波动幅度大且出现多个锯齿状波动；对于高预应力锚杆，锯齿状波动频次少且幅度小；目前常用巷道矿压监测仪器的数据采集频率不高，通常小于1hz，难以满足冲击地压巷道监测需求。


技术实现要素：

6.本发明提供一种冲击地压数据采集分站，能够满足冲击地压巷道监测需求。
7.本发明还提供一种冲击地压数据采集分站的冲击地压数据采集方法。
8.本发明实施例提供一种冲击地压数据采集分站，包括：
9.微处理器；
10.数据存储器，与所述微处理器连接；
11.a/d转换器，与所述微处理器连接；
12.声音计，与所述微处理器连接；
13.锚杆测力计、锚索测力计、钻孔应力传感器、阻力传感器和位移传感器均连接至所述a/d转换器。
14.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，所述声音计采用声音震动传感器。
15.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，还包括与所述微处理器连接的数据缓存器和电源模块。
16.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，还包括与所述微处理器连接连接的液晶显示屏。
17.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，所述微处理器、数据存储器和a/d转换器均设于箱体内，所述液晶显示屏设于所述箱体上；所述箱体设有可开合的箱盖。
18.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，所述箱体的相对两侧均设有多个延伸至所述箱体外的防水接头，所述防水接头与各传感器一一对应连接。
19.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，所述锚杆测力计、所述锚索测力计、所述钻孔应力传感器、所述阻力传感器和所述位移传感器均为两个。
20.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，所述锚杆测力计、所述锚索测力计、所述钻孔应力传感器、所述阻力传感器和所述位移传感器均通过放大器与所述a/d转换器连接。
21.本发明实施例还提供一种利用上述冲击地压数据采集分站采集冲击地压数据的方法，包括：
22.通过声音计采集声音信号；
23.若所述声音信号小于设定强度，则按照第一频率的采集频率进行数据存储，减少数据存储量；
24.若所述声音信号大于设定强度，则按照第二频率的采集频率存储该声音信号前后设定时间段的数据；其中所述第一频率远小于所述第二频率。
25.本发明实施例提供的冲击地压数据采集分站，配置有声音计，冲击地压发生时，通常有较大声响，产生较强声音信号，通过记录声音信号，控制采集频率，方便数据存储和分析，以满足冲击地压巷道监测需求。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明实施例提供的冲击地压数据采集分站的原理性示意图；
28.图2是本发明实施例提供的冲击地压数据采集分站的外部结构示意图；
29.附图标记：
30.1、箱体；2、防水接头；3、插头；4、微处理器。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.如图1至图2所示，本发明实施例提供了一种冲击地压数据采集分站(本实施例可以简称为采集分站)。具体包括微处理器4、数据存储器、a/d转换器以及声音计等。
33.具体地，数据存储器与所述微处理器4连接，用于存储数据。
34.a/d转换器与所述微处理器4连接，用于将信号进行模数转换后反馈给微处理器4。
35.声音计与所述微处理器4连接，用于将检测到的声音信号传输给微处理器4，冲击地压发生时，通常有较大声响，有较强声音信号，因此通过采集声音信号能够准确判断是否发生冲击地压，当声音计将较强的声音信号传输给微处理器4时，微处理器4控制数据存储器存储该较强信号前后一段时间的数据，例如自动存储该较强声音信号前后3分钟的数据，这样，有利于后续数据分析。
36.还有，锚杆测力计、锚索测力计、钻孔应力传感器、阻力传感器和位移传感器均连接至所述a/d转换器，用于将检测到的锚杆力、锚索力、钻孔应力、阻力以及位移信号均传输给微处理器4。
37.本发明实施例配置有声音计，冲击地压发生时，通常有较大声响，产生较强声音信号，通过记录声音信号，控制采集频率，方便数据存储和分析，以满足冲击地压巷道监测需求。
38.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，所述声音计采用声音震动传感器，便于对冲击地压巷道产生的声音进行实时采集。
39.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，还包括与所述微处理器4连接的数据缓存器和电源模块，数据先缓存在数据缓存器中，对于有用数据再通过微处理器4的控制算法存储在数据存储器中，从而便于对一些干扰数据剔除，方便后续对有用数据存储和分析。
40.可以理解的是，电源模块用于为整个采集分站供电。
41.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，还包括与所述微处理器4连接连接的液晶显示屏，液晶显示屏用于显示各采集数据以及声音分贝大小等。
42.如图2所示，根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，包括箱体1和盖合在箱体1上的箱盖；所述微处理器4、数据存储器和a/d转换器均设于箱体1内，有利于对主要模块进行保护，也便于安装；所述液晶显示屏设于所述箱体1上，能够方便观察显示的数据。
43.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，所述箱体1的相对两侧均设有多个延伸至所述箱体1外的防水接头2，所述防水接头2与各传感器一一对应连接，通过防水接头2，能够避免箱体1内进水，从而保护了箱体1内的微处理器4等模块，而且通过防水接头2方便各传感器连接。此外，箱体1的一侧还设有插头3，插头3与其中一排防水接头2位于箱体1的同一侧，便于连接电源。
44.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，所述锚杆测力计、所述锚索测力计、所述钻孔应力传感器、所述阻力传感器和所述位移传感器均为两个，形成一备一用，互为冗余，即使有其中一个损坏，还有另一个可以使用。
45.根据本发明实施例的一种冲击地压数据采集分站，所述锚杆测力计、所述锚索测力计、所述钻孔应力传感器、所述阻力传感器和所述位移传感器均通过放大器与所述a/d转换器(数模转换器)连接，通过放大器能够将微弱的信号放大，便于数据采集。
46.本发明实施例还提供一种利用上述冲击地压数据采集分站采集冲击地压数据的方法，包括：
47.通过声音计采集声音信号，冲击地压发生时，通常有较大声响，有较强声音信号，
因此通过采集声音信号能够准确判断是否发生冲击地压；
48.若所述声音信号小于设定强度例如设定强度为85分贝，当声音信号小于85分贝，可以判断没有发生冲击地压，则按照第一频率例如1hz的采集频率进行数据存储，减少数据存储量，有利于数据分析；
49.若所述声音信号大于设定强度例如当声音大于85分贝时，则按照第二频率例如100hz的采集频率存储该声音信号前后设定时间段(例如3分钟)的数据；其中所述第一频率远小于所述第二频率。
50.以一个具体实施例来说明，本采集分站配置声音震动传感器，冲击地压发生时，通常有较大声响，较强声音信号。通过记录声音信号，方便数据存储和分析。声音信号小于一定强度，例如小于85分贝时，采集分站按照1hz的采集频率进行数据存储，以减少数据存储量，有利于数据分析，可以理解的是，在冲击地压未发生时，采集到的数据对分析冲击地压没有实质作用，减小采集频率有利于减少干扰数据的采集。当声音大于85分贝时，采集分站按照100hz的频率存储声音信号发生前后一定时间的数据，例如保存声音强度90分贝时，采集分站自动存储声音信号前后3分钟的数据；以满足冲击地压巷道监测需求。
51.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。