矿用本安型围岩形变分析系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型的矿用本安型围岩形变分析系统，包括围岩形变检测器和防爆兼本安电源箱，特征在于：围岩形变检测器包括微控制器，微控制器连接有实现不同围岩形变检测器之间相互通讯的RS485通讯模块，微控制器还连接有用于测量煤矿巷道两侧壁之间距离的激光测距模块；电源模块与防爆兼本安电源箱的输出端相连接。本实用新型的围岩形变分析系统，不仅可实时、准确地测量巷道宽度，还可将其上传至服务器，以便对宽度值进行记录和分析，当有煤爆趋势时可发出警告，以便做出应急处理。解决了落后的米尺和便携式激光测距仪的不能存储、不能实时分析和预警的问题，防止了重大煤矿安全事故的发生，保障了煤矿的安全生产。
【专利说明】矿用本安型围岩形变分析系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种矿用本安型围岩形变分析系统，更具体的说，尤其涉及一种可实时对煤矿巷道的宽度进行测量并可分析是否存在煤爆趋势的矿用本安型围岩形变分析系统。
【背景技术】
[0002]目前煤矿开采深度越来越深，地应力现象越来越严重，造成大量地点的巷道壁变形突出，由于现在的井下没有实时检测的手段，不容易及时发现这些应力集中点，应力得不到及时释放，如果应力突然集中释放，极易造成煤爆，发生煤爆不仅会堵塞巷道、造成财产损失，而且还极易导致人员伤亡，影响煤矿安全生产。
[0003]现在对于煤矿巷道围岩形变的测量方法，一是人工采用长度测量工具测量巷道两侧壁之间的距离，二是采用手持式测量设备，这两种测量方法不仅不能实时地检测巷道围岩的变化，而且由于人工测量的误差，对于围岩的微小变化根本无法测出。
【发明内容】
[0004]本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可实时对煤矿巷道的宽度进行测量并可分析是否存在煤爆趋势的矿用本安型围岩形变分析系统。
[0005]本实用新型的矿用本安型围岩形变分析系统，包括多个间隔固定于煤矿巷道内的围岩形变检测器以及用于提供电能的防爆兼本安电源箱，其特别之处在于:所述围岩形变检测器由壳体和位于壳体内的电路部分组成，电路部分包括微控制器、时钟电路和电源模块，微控制器连接有实现不同围岩形变检测器之间相互通讯的RS485通讯模块，微控制器还连接有用于测量煤矿巷道两侧壁之间距离的激光测距模块；电源模块与防爆兼本安电源箱的输出端相连接。
[0006]围岩形变检测器间隔地设置于煤矿巷道内，用于测量煤矿巷道两侧壁之间的距离；防爆兼本安电源箱给围岩形变检测器提供电源。围岩形变检测器的壳体起固定和支撑作用，电路部分设置于壳体内，微控制器具有采集、运算和控制作用，通过RS485通讯模块不同的围岩形变检测器之间可以互相通讯，并可实现与服务器之间的数据传输。激光测距模块用于测量煤矿巷道两侧壁之间的距离，并将测量的距离数据传输至微控制器中。
[0007]本实用新型的矿用本安型围岩形变分析系统，所述煤矿巷道位于井下，井上设置有具有监控和数据存储功能的服务器，服务器通过通讯转换器与围岩形变检测器的RS485通讯模块相连接。服务器通过通讯转换器实现与围岩形变检测器之间的通讯，以便服务器实时地采集围岩形变检测器发送的宽度数据。
[0008]本实用新型的矿用本安型围岩形变分析系统，所述微控制器连接有用于信息显示的液晶显示屏；所述围岩形变检测器的壳体上设置有安装孔、通讯接口和电源接口，壳体包括前面板，前面板上设置有便于观察液晶显示屏信息的透视窗。
[0009]本实用新型的有益效果是:本实用新型的矿用本安型围岩形变分析系统，在井下的煤矿巷道内间隔设置围岩形变检测器，围岩形变检测器的电路部分由微控制器、RS485通讯模块和激光测距模块组成，不仅可通过激光测距模块实时、准确地测量煤矿巷道的宽度值，还可通过RS485通讯模块将采集的宽度数据上传至服务器，以便服务器对煤矿巷道各处的宽度值进行记录和分析，当煤矿巷道某处有煤爆趋势时可发出警告，以便对现场观察和做出应急处理。
[0010]本实用新型的矿用本安型围岩形变分析系统，很好的解决了现有煤矿落后的米尺和普通便携式激光测距仪的不能存储、不能实时分析和预警以及测量误差较大的问题，防止了重大煤矿安全事故的发生，保障了煤矿的安全生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的矿用本安型围岩形变分析系统的原理图；
[0012]图2为本实用新型中围岩形变检测器的立体结构示意图；
[0013]图3为本实用新型中围岩形变检测器的结构爆炸图；
[0014]图4为围岩形变检测器中电路部分的原理图；
[0015]图5-1为微控制器的复位监控芯片的电路图；
[0016]图5-2为C0N6接口的电路图；
[0017]图5-3为围岩形变检测器中微控制器的电路图；
[0018]图6-1为激光测距模块中RS485通讯电路的电路图；
[0019]图6-2为激光测距模块中光电耦合部分的电路图；
[0020]图6-3为激光测距模块中光电耦合部分的电路图；
[0021]图7-1为RS485通讯的电源芯片的电路图；
[0022]图7-2为RS485通讯经光电耦合的电路图；
[0023]图7-3为RS485通讯芯片的电路图；
[0024]图8为围岩形变检测器中电源模块的电路图；
[0025]图9本实用新型的矿用本安型围岩形变分析系统的电路连接图。
[0026]图中:1煤矿巷道，2围岩形变检测器，3防爆兼本安电源箱，4服务器，5通讯转换器，6壳体，7前面板，8透视窗，9安装孔，10通讯接口，11电源接口，12控制电路板，13激光测距模块，14微控制器，15时钟电路，16电源模块，17 RS485通讯模块，18液晶显示屏，19激光测距模块。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0028]如图1所示，给出了本实用新型的矿用本安型围岩形变分析系统的原理图，其包括围岩形变检测器2、防爆兼本安电源箱3、服务器4、通讯转换器5 ;所示的煤矿巷道I位于煤矿井下，多个围岩形变检测器2均匀间隔地设置于煤矿巷道I内，防爆兼本安电源箱3用于给围岩形变检测器2提供工作所需的电源。围岩形变检测器2用于检测其所设置位置处的煤矿巷道的宽度，以便根据检测的煤矿巷道宽度是否存在变化，来判断煤矿巷道I是否有煤爆的趋势。不同的围岩形变检测器2通过通讯线相连接，服务器4通过通讯转化器5与就近的围岩形变检车器2相连接，以便服务器4对所有围岩形变检测器2检测的宽度数据进行采集。
[0029]如图2、图3所示，分别给出了本实用新型中围岩形变检测器2的立体图和结构爆炸图，其包括壳体6、前面板7、透视窗8、安装孔9、通讯接口 10、电源接口 11、控制电路板12、激光测距模块13 ;壳体6起固定和支撑作用，壳体6的内部为电路部分，壳体的前端为前面板7，前面板7上设置有透视窗8，通过透视窗8可观察到液晶显示屏18上的信息。壳体6上的两通讯接口 10用于与前后的围岩形变检测器2相连接，电源接口 11用于与防爆兼本安电源箱3的输出线相连接，以实现对围岩形变检测器2的供电。壳体6的两侧均设置有安装孔9，通过安装孔9可将围岩形变检测器2牢固地固定于煤矿巷道I上。
[0030]如图4所示，给出了围岩形变检测器2中电路部分的原理图，其包括微控制器14、时钟电路15、电源模块16、RS485通讯模块17、液晶显示屏18和激光测距模块19 ;所示的微控制器14具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，如图5所示给出了微控制器14的电路图，其采用PIC18系列的单片机，其不仅具有精简的指令集、良好的运算性能，而且还可直接驱使液晶屏进行显示。时钟电路15用于给微控制器14提供工作所需的脉冲信号，电源模块16给整个围岩形变检测器2的工作提供稳定的直流电压，如图8所示给出了电源模块16的电路图，所示的电路可将18V电压转化为稳定的5V直流电压输出。
[0031]图5-3所示的单片机可直接驱使液晶显示屏18进行显示，PIC单片机上标号为IXDDO?IXD D7的引脚与液晶显示屏18的数据管脚线连接。图5_1、图5_2分别给出了微控制器的复位监控芯片的电路图、C0N6接口的电路图。图6-1为激光测距模块中RS485通讯电路的电路图、图6-2为激光测距模块中光电耦合部分的电路图。激光测距模块19与微控制器14相连接，用于实现煤矿巷道I宽度数值的测量；如图6-2所示，给出了激光测距模块与微控制器之间的电路图，可见激光测距模块19与微控制器14之间RS485电路相连接，并且线路上设置有光电耦合器，将激光测距模块19的输出信号隔离开来，保证了围岩形变检测器2的防爆、本质安全特性。所示的RS485通讯模块17与微控制器14相连接，不同的围岩形变检测器2通过RS485通讯模块17相连接，并通过通讯转换器5实现与服务器4的通讯；如图7-1、7-2、7-3所示，分别给出了 RS485通讯的电源芯片的电路图、RS485通讯经光电耦合的电路图、RS485通讯芯片的电路图，所示RS485通讯模块17的电路图，所示的RS485通讯线路也均通过光电耦合器隔离开来。如图9所示，给出了实用新型的矿用本安型围岩形变分析系统的电路连接图。
[0032]本实用新型的矿用本安型围岩形变分析系统，实现了无人值守的实时测量、在线通讯、大数据存储、高速数据分析、预警。很好的解决了现有煤矿落后的米尺和普通便携式激光测距仪的不能存储、不能实时分析和预警以及测量误差较大的问题，防止了重大煤矿安全事故的发生，保障了煤矿的安全生产。
【权利要求】
1.一种矿用本安型围岩形变分析系统，包括多个间隔固定于煤矿巷道(I)内的围岩形变检测器(2)以及用于提供电能的防爆兼本安电源箱(3)，其特征在于:所述围岩形变检测器(2)由壳体(6)和位于壳体内的电路部分组成，电路部分包括微控制器(14)、时钟电路(15)和电源模块(16)，微控制器连接有实现不同围岩形变检测器之间相互通讯的RS485通讯模块(17)，微控制器还连接有用于测量煤矿巷道两侧壁之间距离的激光测距模块(19);电源模块与防爆兼本安电源箱的输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的矿用本安型围岩形变分析系统，其特征在于:所述煤矿巷道(I)位于井下，井上设置有具有监控和数据存储功能的服务器(4)，服务器通过通讯转换器(5)与围岩形变检测器(2)的RS485通讯模块(17)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的矿用本安型围岩形变分析系统，其特征在于:所述微控制器(14)连接有用于信息显示的液晶显示屏(18);所述围岩形变检测器(2)的壳体(6)上设置有安装孔(9)、通讯接口( 10)和电源接口( 11 )，壳体包括前面板(7)，前面板上设置有便于观察液晶显示屏(18)信息的透视窗(8)。
【文档编号】G01B11/16GK203981116SQ201420002700
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】张宗席, 王辉 申请人:山东鼎讯安控技术有限责任公司