专利名称：顶板离层监测变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监测仪器，特别是涉及一种应用于煤矿巷道 顶板、金属矿山、隧道工程的围岩支护与加固工程支护设计、安全监 测、机理研究的离层监测变送器，属于地下施工安全监测技术领域。
背景技术：
随着构建和谐社会与科学发展观理念的深入人心，人们对安全工 作的意识不断加强，特别是工程施工中的安全尤其不能有一丝一毫懈 怠，比如煤矿巷道、金属矿山、隧道工程等施工现场， 一旦发生坍塌， 后果之严重，影响之恶劣是可想而知的。近年来，中国安全施工监理 职能部门十分重视，从思想上、组织上、措施上都做了很多工作，尽 可能最大限度地降低工程施工中的安全事故，各施工单位也采取了很 多办法，在克服施工安全方面取得了明显效果。现有技术中，采用锚 杆支护设计在煤矿巷道支护、边坡治理、地下工程中得到广泛的应用， 取得了巨大的社会和经济效益。由于岩土工程的失稳破坏，都是从渐 变到突变的发展过程，单凭人们的直觉和肉眼是难以发现的，因此， 研究开发一种可随时监测巷道顶板离层值的大小，对于研究锚杆在上 述工程中的作用机理，评价工程的安全可靠性和支护设计的合理性具 有非常重要的意义。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供了一种具有 测量精度高、可随时监测巷道顶板离层值的大小、安装方便的顶板离 层监测变送器。
顶板离层监测变送器主要用来监测煤矿巷道顶板的位移变化的 大小，具有预警报警功能，也可用于其它金属矿山或隧道工程的围岩 离层监测。巷道顶板离层监测变送器将巷道顶板的直线移动变为可以 测量的旋转运动，然后测量旋转电位器或角度位移传感器变化量，确
定巷道顶板离层值的大小。
本实用新型的顶板离层监测变送器，包括箱体，所述箱体中部，左 右对称设置左齿条及右齿条，所述左齿条左边设左固定铁，所述左固. 定铁上设置左支承铁，所述左支承铁上固定左电位器及左齿轮，左齿 轮和左电位器能够做同步转动，所述左固定铁上设左巻簧，所述左齿 条的上面设左锚头，所述左锚头上连接左钢丝绳，所述左钢丝绳穿过 导向筒与左齿条固定为单向移动的整体，所述左齿轮与所述左齿条相 啮合，安装时，在巷道顶层，左锚头将左钢丝绳固定在钻孔的预定位 置，所述右齿条的右边设右固定铁，所述右固定铁上设置右支承铁， 所述右支承铁上固定右电位器及右齿轮，右齿轮和右电位器能够做同 步转动，所述右固定铁上还设有右巻簧，所述右齿条上面设有右锚头， 所述右锚头连接右钢丝绳，所述右钢丝绳穿过导向筒与右齿条固定为 一体，所述右齿轮与所述右齿条相啮合，所述箱体的右侧设有控制电 路，所述控制电路包括微处理器，所述微处理器分别与一数据存储器、 数/模转换模块相连接，所述数/'模转换模块与所述左电位器、右电位 器相连接，所述微处理器还与一输出显示接口相连接，所述微处理器
还通过一 485芯片与远端监测站相通讯连接，所述微处理器、数/模 转换模块、数据存储器通过宽电压DC/DC供电模块连接，所述宽电 压DC/DC供电模块还通过基准电压模块与所述左电位器、右电位器 连接。宽电压DC/DC模块把外部直流电压降低5V给微处理器、数据 存储器、485芯片、数/模转换模块、基准电压模块供电，电位器的模 拟信号输入数/模转换模块中，微处理器读取数/模转换模块的转换结 果并处理转换数据，当远端的显示设备通过输出显示接口连接到控制 电路时，经过微处理器处理后的数据将显示在显示设备上，监测技术 人员能够根据显示数据计算位移变送器的系数，获得位移数据。
顶板围岩发生变性时，左锚头和左钢丝绳固定左齿条不动，箱体 上下直线移动带动左齿轮的旋转运动，引起左电位器电阻变化；同理， 当顶板围岩发生变性时，右锚头和右钢丝绳固定右齿条不动，箱体上 下直线移动带动右齿轮旋转运动，引起右电位器的电阻变化。左、右 电位器电阻的变化通过数/模转换模块传送给微处理器，微处理器经 过一系列处理后将数据存储在数据存储器中，并在数据存储器进行比
较得出差值，然后除以标定系数，得到一个工程数据，然后将此数据 发送到监测分站中，以供技术人员分析处理。
本实用新型的顶板离层监测变送器相对于现有技术具有如下优
点
1、 本实用新型采用RS485协议进行数据传输，使得传输距离远， 通用性强，互换性高，对岩土工程这个特殊环境的施工安全监测具有 特殊效果。
2、 本实用新型采用微处理器做为核心电路，通过快速地数据处 理和分析，确保了监测的精确度，最大限度地降低了误差，为预防安 全事故打下了坚实的基础。
3、 本实用新型采用微处理器做为核心电路，使得监测手段智能 化、监测结果数字化，大大提高了安全施工的可靠性。
4、 本实用新型结构简单，安装便捷。
图1为本实用新型的顶板离层监测变送器结构示意图2为本实用新型的顶板离层监测变送器电路连接示意图。
具体实施方式
为了使本领域的一般技术人员能够清楚理解本实用新型的技术方 案，现结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步说明
本实用新型的顶板离层监测变送器，包括箱体6，箱体6中部左 右对称设置左齿条12及右齿条13，左齿条12左边设左固定铁7，左 固定铁7上设置左支承铁11，左支承铁11上固定左电位器10及左 齿轮8，左固定铁7上设左巻簧9，左齿条12的上面设有左锚头1， 左锚头1上连接左钢丝绳2，左钢丝绳2穿过导向筒5与左齿条12 固定为一体，左齿轮8与左齿条12相啮合，右齿条13右边设右固定 铁16,右固定铁16上设置右支承铁18，右支承铁18上固定右电位 器17及右齿轮14，右固定铁18上还设有右巻簧15，右齿条13上面 设有右锚头3，右锚头3连接右钢丝绳4，右钢丝绳4穿过导向筒5 与右齿条13固定为一体，右齿轮14与所述右齿条13相啮合，箱体
6右侧设有控制电路19，控制电路19包括微处理器19. 1，微处理器 19. 1分别与数据存储器19. 2、数/模转换模块19. 3相连接，数/模转 换模块19. 3与左电位器10、右电位器17相连接，微处理器19. 1还 与输出显示接口 19. 6相连接并通过485芯片19. 7与远端监测站通讯 连接，微处理器19. 1、数/模转换模块19. 3、数据存储器19. 2与宽 电压DC/DC供电模块19. 4连接，宽电压DC/DC供电模块19. 4通过基 准电压模块19.5与左电位器10、右电位器17连接。
具体工作过程以监测煤矿巷道顶板为例，首先在煤矿巷道顶板 分别打一个较深的和较浅的孔，将带有左钢丝绳2的左锚头1安装在 钻孔较深的预定位置，将带有右钢丝绳4的右锚头3安装在钻孔较浅 的预定位置，然后将本实用新型的箱体通过钻孔固定，将左钢丝绳2 和左齿条1固定为单方向移动的整体，将右钢丝绳4和右齿条3固定 为单方向移动的整体，远端连接校准仪，校准仪预热规定时间后，给 本实用新型发送系数和校零指令，校准仪得到正确信息后，断开校准 仪，然后本实用新型与监控站连接，进行巷道顶板的监测，当巷道顶 板围岩发生变性时，左锚头1和左钢丝绳2固定左齿条12不动，箱 体上下直线移动带动左齿轮8的旋转运动，引起左电位器10电阻变 化；同理，当顶板围岩发生变性时，右锚头3和右钢丝绳4固定右齿 条不动，箱体上下直线移动带动右齿轮14旋转运动，引起右电位器 17的电阻变化，左电位器10、右电位器17电阻的变化通过数/模转 换模块19.3传送给微处理器19.1，微处理器19.1经过一系列处理后 将数据存储在数据存储器19.2中，并在数据存储器19.2进行比较得 出差值，然后除以标定系数，得到一个工程数据，然后将此数据发送 到监测分站中，以供技术人员分析处理。本新型安装简单，监测准确， 效果明显，为煤矿巷道顶板、金属矿山、隧道的施工安全起到了监测 作用。
权利要求1、一种顶板离层监测变送器，包括箱体(6)，所述箱体(6)中部左右对称设置左齿条(12)及右齿条(13)，所述左齿条(12)左边设左固定铁(7)，所述左固定铁(7)上设置左支承铁(11)，所述左支承铁(11)上固定左电位器(10)及左齿轮(8)，所述左固定铁(7)上设左卷簧(9)，所述左齿条(12)的上面设有左锚头(1)，所述左锚头(1)上连接左钢丝绳(2)，所述左钢丝绳(2)穿过导向筒(5)与左齿条(12)固定为一体，所述左齿轮(8)与所述左齿条(12)相啮合，所述右齿条(13)右边设右固定铁(16)，所述右固定铁(16)上设置右支承铁(18)，所述右支承铁(18)上固定右电位器(17)及右齿轮(14)，所述右固定铁(18)上还设有右卷簧(15)，所述右齿条(13)上面设有右锚头(3)，所述右锚头(3)连接右钢丝绳(4)，所述右钢丝绳(4)穿过导向筒(5)与右齿条(13)固定为一体，所述右齿轮(14)与所述右齿条(13)相啮合，其特征在于，所述箱体(6)右侧设有控制电路(19)，所述控制电路(19)包括微处理器(19.1)，所述微处理器(19.1)分别与数据存储器(19.2)、数/模转换模块(19.3)相连接，所述数/模转换模块(19.3)与所述左电位器(10)、右电位器(17)相连接，所述微处理器(19.1)还与输出显示接口(19.6)相连接并通过485芯片(19.7)与远端监测站通讯连接，所述微处理器(19.1)、数/模转换模块(19.3)、数据存储器(19.2)与宽电压DC/DC供电模块(19.4)连接，所述宽电压DC/DC供电模块(19.4)通过基准电压模块(19.5)与所述左电位器(10)、右电位器(17)连接。
专利摘要一种顶板离层监测变送器，包括箱体内的左、右电位器及机械结构，箱体右侧设包括微处理器、数据存储器、数/模转换模块、宽电压DC/DC供电模块、485芯片的控制电路，左、右电位器与箱体内部的机械结构、箱体右侧的控制电路相连接，微处理器与输出显示接口连接并通过485芯片与远端监测站通讯连接，微处理器、数/模转换模块、数据存储器通过宽电压DC/DC供电模块供电，宽电压DC/DC供电模块通过基准电压模块与左、右电位器连接，左、右电位器的模拟信号传输到数/模转换模块中，微处理器读取并处理数/模转换模块数据，经过处理的数据通过通信协议传送到远端监测站。本实用新型具有报警功能，使巷道顶板离层情况得以及时察觉。
文档编号G01B7/16GK201176855SQ20082011049
公开日2009年1月7日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者吴志刚 申请人:吴志刚;鞠文君