专利名称：煤矿井下物联网无线传输式锚杆应力计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿井下用的锚杆应力计。
背景技术：
矿井顶板压力是矿山的特大自然灾害之一，近年来由于掘进面的不断延伸和开采范围的扩大，矿井冒顶事故不断发生，已严重威胁着矿山的生产安全。锚杆支护是一种有效的采准巷道支护方式，可显著提高围岩的稳定性。它属于隐性支护，对支护质量和可靠性需进行监测。传统的监测仪表采用锚杆压力传感器。锚杆压力传感器采用液压加机械压力表的形式。这种传感器的传感原理为外界压力通过锚杆将压力传递给液体，通过机械压力表对液体压力的变化进行人为观察，所以不能实现顶板离层的自动监测和数据传输。目前具有自动监测和数据传输的锚杆应力计，采用有线通信方式进行数据传输。 这种锚杆应力计由应变体、应力测量通道、应力采集电路、本质安全型电路板、电源电路组成。其中应变体由内外两个空心圆组成，当煤层顶板或两壁受力时，内圆受力上下运动，产生应变量。其中应力采集电路用于锚杆应力的采集，主要由电阻应变片组成，电阻应变片设置在应力测量通道上，并与本质安全型电路板连接，将应变量转换成电信号传送到本质安全型电路板上；本质安全型电路板上布置有信号处理电路和光控显示器，其中信号处理电路由滤波放大电路、A/D转换电路和单片机电路组成，信号处理电路把接收到的信号按要求进行处理并通过有线方式传输出去，光控显示器与信号处理电路通讯连接，通过用矿灯光照射显示窗唤醒工作并显示压力值。由于监测现场受工作面推进的影响，经常需要改变传感器的布置形式和安装位置。采用有线的通信方式，配置复杂，布线、维护比较困难，而且井下劳动条件及环境复杂恶劣，极易出现电缆线破断故障或出现接触不良现象，给技术管理带来极大不便。
发明内容本实用新型的目的是为克服现有锚杆应力计的不足，提供一种不但无线传输而且能够自动组网的锚杆应力计。本实用新型解决技术问题所采用的构造是一种煤矿井下物联网无线传输式锚杆应力计，包括应变体、应力测量通道、应力采集电路、本质安全型电路板、电源电路；其特征在于，本质安全型电路板上还连接有具有无线传输和自动组网功能的无线模块，如zigbee 模块；锚杆应力计壳体上设有天线，天线通过防水旋转接头与无线传输模块连接，无线数据通过天线发射出去。信号传输关系是锚杆应力计通过无线模块自动组成物联网，将信号处理电路记录处理的数据无线传送给网络中的其他传感器或者专门的无线路由节点；然后由其他传感器或者专门的无线路由节点传输给后续处理设备，后续处理设备再对煤矿井下的综采支架压力进行实时监控。使用时，锚杆应力计紧固在煤矿巷道顶板及两帮锚杆或锚索受力监测点，应变体采用穿孔式固定安装，先放入托盘，将传感器穿入锚杆中，保持传感器居中，旋紧锚杆的紧固螺母。本实用新型的积极效果是由于采用基于zigbee技术或其他可以实现无线传输、 自动组网的技术进行锚杆应力监测数据的传输，不用布线即可实现整个监测物联网的自动组网，使得锚杆应力计配置简单、维护方便，适应井下复杂恶劣环境，便于技术管理。而且可通过矿灯光照唤醒工作，显示直观、数据处理功能强等。因此该锚杆应力计具有很好地推广
眉、ο
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图1是本实用新型的整体结构主视图；图2是图1的侧视剖面图图3是本使用新型的应变体简图图4是本实用新型的电路原理简图。图例说明1-壳体，2-锚杆应力测量通道，3-光控显示器窗口，4-应变体，5-电阻应变片，6-本质安全型电路板，7-无线模块，8-天线，9-防水旋转接头，10-电池支架。
具体实施方式
图1、图2所示的锚杆应力计，是在应力计壳体1上设有锚杆应力测量通道2和光控显示器窗口 3，锚杆应力测量通道2上连接有应变体4且设有电阻应变片5。其中应变体4如图3所示，由内外两个空心圆组成；当煤层顶板或两壁受力时，内圆受力上下运动，产生应变量，引起电阻应变片5上电阻值的变化，完成锚杆应力信号向电信号的转化。壳体1 内还设有本质安全型电路板6和电源电路(如图4)；电阻应变片5与本质安全型电路板6 连接，用于锚杆应力的采集；本质安全型电路板6上布置有信号处理电路、光控显示器和无线传输模块7;其中，信号处理电路由滤波放大电路、A/D转换电路和单片机电路组成，主要用于把接收到的应变信号按照要求进行处理记录；光控显示器由光电二极管和控制电路组成，并与信号处理电路连接，通过矿灯光照光控显示器窗口 3来唤醒工作并显示压力值；无线传输模块7通过物联网将单片机电路记录处理的数据传送给网络中的其他传感器，或者传送给专门的无线路由节点，然后由其他传感器或者专门的无线路由节点传输给后续处理设备，后续处理设备再对煤矿井下的锚杆应力进行实时监控。壳体1上设有天线8，天线8通过防水旋转接头9与无线模块7连接，无线数据通过天线8发射出去；本实施例中的无线模块7选用zigbee模块。壳体1内还设有电池支架10，电池支架10内装有三节电池主要为压力计提供电源。本实施例中列举的是有一个测量通道的情况，不受其他多种测量通道数目的限制。
权利要求1.一种煤矿井下物联网无线传输式锚杆应力计，包括应变体、应力测量通道、应力采集电路、本质安全型电路板、电源电路；其特征在于，本质安全型电路板上还连接有具有无线传输和自动组网功能的无线模块；锚杆应力计壳体上设有天线，天线通过防水旋转接头与无线传输模块连接，发射无线数据；上述各部件信号传输关系是锚杆应力计通过无线模块自动组成物联网，将信号处理电路记录处理的数据无线传送给网络中的其他传感器或者专门的无线路由节点；然后由其他传感器或者专门的无线路由节点传输给后续处理设备， 后续处理设备再对煤矿井下的综采支架压力进行实时监控。
2.如权利要求1所述的锚杆应力计，其特征在于，所述的无线模块为zigbee模块。
专利摘要本实用新型公开了一种煤矿井下物联网无线传输式锚杆应力计，包括应变体、应力测量通道、应力采集电路、本质安全型电路板、电源电路；本质安全型电路板上还连接有具有无线传输和自动组网功能的无线模块；锚杆应力计壳体上设有天线，天线通过防水旋转接头与无线传输模块连接，无线数据通过天线发射出去。本实用新型不用布线即可实现整个监测物联网的自动组网，使得锚杆应力计配置简单、维护方便，适应井下复杂恶劣环境，便于技术管理。
文档编号H04W84/18GK202255723SQ20112031998
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者刘广成, 卜涛, 宋戈, 崔建明, 徐放艳, 郗福琦, 黄贤清 申请人:刘广成, 卜涛, 崔建明, 泰安思科赛德电子科技有限公司