专利名称:自动遥测落漏显危系统的制作方法
本发明是一种供监测物体落漏的定位显危系统，特别是适于远离监测现场，长期自动遥测大面积的隧道、管道或高压容器的冒落或冒漏、确定危险位置、显示危险程度的一种安全报警系统。
已知技术多数采用原始现场眼观耳听的监测，少数辅以小型监测器，由于方法陈旧，监测仪器防潮防爆性能不能满足地质、作业条件的要求，监测效果不好。近年来有人研制了“微型冒落事故预报器”(中国专利申请号85109316)，探讨“遥测声发射自控告时机”“智录遥测地声仪”的可行性及监测效果(介绍文章发表在《岩石力学》VOI5NO·1·65-71 1985和《山西地震》1984年第二期)，这些仪器运用声电转换原理来监测报警，并力图不在现场进行监测，体积能做到小型化，监测自动化，但仍然只陷入小范围及现场直接监测报警，这已经不能满足地下采空区增大，远距离管道大量敷设所带来的安全监测的需要。发表于《地球物理学报》VO1·27 NOV 1984上介绍“岩石力学监测系统”的文章提出了监测系统的概念，但仅限于岩石力学方面的安全监测，且范围小，对防止大面积的隧道、管道或高压容器可能发生的冒落冒漏事故等潜在的险情难以做到定位显危准确预测和及时报警。
本发明的目的是提供一种既能满足施工现场人们直接得到监测其安危位置，以便及时采取防范措施，又能使远离现场的监测总站直接对大面积高压容器和矿山采空区，对长距离隧道及管道的安全进行长期的监测，发现险情，自动定位显危，准确地预报的新的自动遥测落漏定位显危报警系统。
本发明的技术解决方案是采用声、光、电、数码传输等当代先进的技术，监测接收矿山采空区、各施工现场的岩层或物体内的微错动微破裂的声信号，鉴别和处理这些信号，确定这些信号发出的位置，显示其危险程度，从而及时地对大面积(大范围)内的险情作出准确的预报或报警。根据材料力学和声学原理可知，物体在内外因素的影响下某一局部或全局在发生冒落、冒漏前必定会先发生微破裂或微错动声响，然后逐步发展成为冒落冒漏大的声发射声响，这是一般事故发生前兆的必然规律。若能将物体的微错动或微破裂的声信号接收下来，经过遥测系统处理后，及时定位显危报警，便于人们及时采取防范措施，减少不必要的损失和避免因物体冒落、冒漏造成的事故或伤亡。本发明具有可以完成对物体冒落、冒漏声发射前的微错动、微破裂声信号进行遥测、接收、传输处理、记录、定位显危、报警告时等多种功能。它由声光鉴变发射机〔1〕、有线无线遥测接收机〔2〕、定位显危记录机〔3〕、无人值守机〔4〕、遥测数码发送机〔5〕、遥测数码接收机〔6〕、声光告时报警机〔7〕和电源〔8〕组成。现场监测信号通过有线和无线两种方式传输处理。该系统使用时，声光鉴变发射机〔1〕固定于被监测物体的适当位置上，物体因受力发生形变产生的微错动微破裂声信号由其接收下来，通过声电元件转变为电信号，经鉴别处理后，一是向现场发出危险信号，以光报警，二是用无线传输方式，向远距离的安全监测总站发送现场监测信号，有线无线遥测接收机〔2〕通过有线或无线传输将这种信号接收下来，经过鉴别处理后送至定位显危记录机〔3〕进行显危记录与报警。为保证监测到的信号准确无误地传输，该系统还采用有线数传方式来传送现场监测的信号。遥测数码发送机〔5〕采用增量数字通讯原理将各监测点的声光鉴变发射机〔1〕送来的电信号进行编码、合路、单双输出，通过两条导线可以将多个声光鉴变发射机送来的信号传送到10公里以外的安全监测总站，再由遥测数码接收机〔6〕将接收到的信号均衡、再生、同步、译码、还原处理后送至定位显危记录机〔3〕和声光告时报警机〔7〕，定位显危记录机〔3〕一面绘制声信号曲线，录制声信号原始波形，记录声发射频率参数，一面通过显示装置指示发出声信号的危险装置，显示危险程度。同时声光告时报警机〔7〕根据现场声发射频率通过声光显示给有关人员发出警报，告时是采用纸带或磁带由专用记录仪记时。无人值守机〔4〕取代值班人员，以自动启动、停止各记录仪器的工作，使整个系统工作实现自动化。
本发明的优点在于，声信号的接收、转换、鉴别、传输、处理、定位、显危、告时、报警均自动进行，同时实行了无人值守，有信号工作，无信号停机的工作程序，使得记录费用低，告时准确，数据资料易于综合分析，便于对目标的长期监测;声光鉴变发射机体小质轻，经密封处理后防潮防爆性能好，其安装方式简单，需要时将其用快干胶粘在预测位置上就可以工作，勿须打孔埋设引线悬挂，使用很方便。人们可以边工作边获得安全信息，通过报警的方位或发出声光信号的频度就可以准确判断冒落、冒漏部位和推断冒落时间。声光鉴别发射机具有较高抗干扰能力，能保证复杂条件下的正常工作。该系统设有线和无线传输，从而保证了监测效果。适于大范围、远距离、长时间(长期)的监测，有效防止大面积内物体冒落或冒漏所引起的事故，是一种较为理想的监测报警系统。
下面结合附图，对本发明实施例进行描述。
图1是本发明的原理方框图图2-图5是本发明的原理电路图图1所示，本发明由声光鉴变发射机〔1〕至电源〔8〕构成。
图2所示，由晶体管BG1-BG7等构成声光鉴变发射机〔1〕，在BG1的输入回路与C1与地之间串接着声电元件-压电陶瓷片，其振动频率满足于物体发出的微错动微破裂声信号的谐振频率，一般根据物体、材料的类别来选择。通常在5千赫至2000千赫范围内。由压电陶瓷片将监测到的声信号转变成电信号，经BG1-BG3放大，再由射随器BG4分两路输出，一路送振荡器，振荡频率由C4、L1和L2确定。再经过倍频器、天线A馈送到空间，另一路，电信号自BG4送至光报警器BG5，使BG5导通，光电二极管导通发光，以光报警，报警时间2-20秒，其时间主要由C5确定。
图3，有线无线遥测接收机〔2〕的无线接收任务由普通收录机承担，接收下来的电信号从检波自B点经R22、R23、C15、C16送BG8放大，经BG9后由E点送入图3中的H点，再经BG20-BG33组成的电路放大、滤波、再放大、门槛、整形，从K点送至图2F点、经积分器BG10和倒向计数输送给BG11，另从G1、G2点分别送定位显危记录机〔3〕的函数记录仪和声发射AF频率计数器。
定位显危记录机〔3〕由函数记录仪、光线示波记录仪、磁带机和壁式显危板等组成，显危板中装有可确定监测点位置的多个光电二极管。各光电二极管与遥测数码接收机译码输出端上各对应点相连，当某处发生微破裂微错动声信号时，其对应点上的光电二极管，相应地自动起辉发出红光，即确定了危险部位。
图3，由J输给录音机的电信号被录音机录制下声信号原始波形，以便安全人员根据破裂声信号发展的轨迹判断事故可能发生的时间。
无人值守机〔4〕，由图2中BG12-BG17、可控硅SCR、继电器J1、J2以及RC构成其电路，单稳触发器受来自BG9的信号控制，信号送入，单稳触发器翻转使SCR导通，继电器J1、J2动作，启动各记录仪器工作;信号消逝，单稳触发器复原，继电器再次动作，各记录仪器停止工作。
图4所示，遥测数码发送机〔5〕由T1-T17构成定时、帧同步码、合格，T18-T29、BG56、BG57等元件构成单双，晶振频率为2048千赫，线路传输码率为256千赫。L1-L15为来自声光鉴变发射机光电二极管信号输入端，M1、M3为有线数传输出端，通过二根导线与远距离的遥测数码接收机〔6〕的N1、N2配接。
图5所示，遥测数码接收机〔6〕由BG58-BG60、T30-T40构成同步、T55-T56为定时，T57-T60为本地同步码发生器，T61-T90为译码，BG61-BG76为定位显危记录机〔3〕显危板而设置的，板上光电二极管与被监测点位置一一对应，其管的明暗程度可辨定现场被监测点的安全情况，当发出明(红光)表示危险，暗表示安全。Q1-Q15送光线示波器、记录各测点安危状况，以硬考贝的方式，便于今后的分析和保存。声光告时报警机〔7〕由受报警电路控制的讯吗器，红绿指示灯及供受时钟脉冲控制的记录设备、标注(记录)时间用的纸带或磁带组成。电路如图2所示，BG18为单结晶体管，K1接至1作告时用，接至2为标定声发射(AE)率用。K1控制RC充放电时间常数，以便BG19从Z输出至H的定时或标定脉冲去控制定位显危记录机〔3〕的走纸或者磁带，其标记告诉出各信息发生的时刻，便于推断出将要发生事故的时间，以及相应采取防护措施。
电源〔8〕由直流电源E1、E2、E3、E4组成。
本发明的主要技术指标如下无线遥测距离50米-10公里有线数传遥测距离10公里光视报警距离30米数传测点15个告时(月或年)误差±5分钟报警时间2-20秒钟自控率99%其中数传测点通过增加遥测数码发送机的输入单元和发送单元的容量，相应扩大遥测数码接收机的接收能力是可以增加的，多则可以接收几千个测点声光鉴变发射机送来的信号，壁式显危板上对应的光电二极管的数目也相应增加，整个显危系统的遥测范围也随之增大。
置于现场的声光鉴变发射机〔1〕外形尺寸φ80毫米，高28毫米，呈茶杯盖状的盒，盒体可用金属或聚氯乙稀材料压制，整个调测好的印刷电路板可装入盒内，声电元件陶瓷片用导电胶粘在底盖中央位置上，天线用软导线引出盒外，发光二极管装在盖子顶端，盒内用绝缘材料填充，经密封处理后，其抗干扰能力、防潮防爆能力已满足复杂条件的需要，能保证正常工作。
另外组成显危系统的八个部分可以单独装机，也可以将其中几个部分装在一起，如遥测数码接收机〔6〕、有线无线遥测接收机〔2〕、定位显危记录机〔3〕、声光告时报警机〔7〕、无人值守机〔4〕、电源〔8〕可以装在一起，以方便配套使用。
权利要求
1.一种自动遥测落漏显危系统(以下简称“显危系统”)，适用于大面积的隧道、管道和高压容器的安全遥测，采用声电元件，将遥测得到的声信号转换成电信号，利用声光报警，其特征在于该显危系统由声光鉴变发射机[1]、有线无线遥测接收机[2]、定位显危记录机[3]、无人值守机[4]、遥测数码发送机[5]、遥测数码接收机[6]，声光告时报警机[7]和电源[8]组成，具有下列技术指标1)无线遥测距离 50米～10公里2)有线数传遥测距离 10公里3)光视报警距离 30米4)数传测点 14个以上5)告时误差(月或年) ±5分钟6)报警时间 2～20秒7)自控率 99%。
2.根据权利要求
1的显危系统，其特征在于声光鉴变发射机〔1〕采用的声电元件是压电陶瓷片，其频率选在5～2000千赫。
3.根据权利要求
2的显危系统，其特征在于有线无线遥测接收机〔2〕的总电路由输入、本振、混频、中放、限幅鉴频、振铃积分电路组成。
4.根据权利要求
3的显危系统，其特征在于遥测数码发送机〔5〕总电路由定时、帧同步码、合路、单双输出电路组成，由T1-T29及BG40-BG57构成时钟码，晶振频率2048千赫，传输数码为二进制，L1-L15为来自声光鉴变发射机光电二极管信号的接收端，M1、M3为有线输出端，通过两根导线与遥测数码接收机配接。
5.根据权利要求
4的显危系统，其特征在于遥测数码接收机〔6〕由再生同步译码电路组成。
6.根据权利要求
5的显危系统，其特征在于定位显危记录机〔3〕由函数记录仪、光线示波记录仪、磁带机和壁式显危板组成，显危板中装有若干个可以确定测点位置的光电管。
7.根据权利要求
1或5的显危系统，其特征在于无人值守机〔4〕由单稳触发器、可控硅、继电器组成。
8.根据权利要求
7的显危系统，其特征在于声光告时报警器〔7〕由受报警电路控制的讯鸣器、红绿指示灯及供告时钟脉冲控制的记录设备、标注时间的纸带或磁带组成，报警时间为2-20秒。
9.根据权利要求
8的显危系统，其特征在于遥测数码接收机〔6〕、有线无线遥测接收机、定位显危记录机〔3〕、无人值守机〔4〕、声光告时报警机〔7〕、电源〔8〕可以分开或合装于一个机箱内。
专利摘要
本发明涉及一种自动遥测落漏显危系统，它由声光鉴变发射机[1]、有线无线遥测接收机[2]、定位显危记录机[3]、无人值守机[4]、遥测数码发送机[5]、遥测数码接收机[6]、声光告时报警机[7]和电源[8]组成，对物体冒落冒漏前的微错动、微破裂的声信号进行遥测，能自动定位、显微、告时、报警，该系统抗干扰能力强，防潮防爆，宜在地质条件复杂情况下稳定可靠地工作。特别适于对远距离大面积的隧道、管道及高压容器长期安全自动监测。
文档编号E21F17/00GK86106319SQ86106319
公开日1988年3月30日 申请日期1986年9月15日
发明者聂世锋 申请人:湖北省水利厅水利科学研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan