一種智能數字顯示多點位移預警儀的製作方法

2023-05-01 17:33:16

專利名稱：一種智能數字顯示多點位移預警儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種井下巷道圍巖變形監測及預警儀器，尤其是一種智能數字顯示多點位移預警儀，屬於警報裝置技術領域。
背景技術：
井下作業作為一種高危險作業，對其井下巷道進行實時監控並進行預警至關重要。現有技術中針對其圍巖和頂板變形進行監測的產品有很多，但井下巷道圍巖變形量監測一般採用巷道表面位移監測，測量困難，而且精度不高，測量過程容易影響正常生產，而且測量結果不能夠反映出底兩幫各自的變形量及變形破壞的位置；對於頂板測量多採用頂板離層儀或頂板位移計，而頂板離層儀只有兩個錨固段，雖能測量頂板變形大小，但是不能夠精確測定離層發生的位置。特別是在深井大斷面巷道中，常規離層儀讀數不方便；儘管已經存在數顯頂板位移計，但是也是兩個錨固段，測量範圍大，導致不能夠準確確定離層的範圍，同時，離層值需要專職人員測量計算得到；儘管機械式多點位移計已經使用，但是也僅限用於小斷面巷道，而且測量需要專人負責，精度也不高。因此，能否設計一款新型的井下巷道多點預警裝置，以克服上述缺陷，成為本領域技術人員有待解決的技術難題。

實用新型內容本實用新型旨在克服現有技術的不足，設計一種智能數字顯示多點位移預警儀， 減少現有巷道圍巖變形現場監測的難度，比較精確地確定巷道圍巖變形破壞的範圍，能夠對數據進行儲存、分析和確定圍巖變形破壞範圍並及時預警，從而減少掘進和回採過程中巷道事故的發生。其採用的技術方案如下該智能數字顯示多點位移預警儀包括單片機、傳感器、LED顯示裝置、光敏控制開關、聲光預警裝置、鋼絞線和多個錨爪，其中，所述傳感器、LED顯示裝置、聲光預警裝置分別與所述單片機連接，所述光敏控制開關與LED顯示裝置連接，所述多個錨爪分別通過所述鋼絞線與傳感器連接。優選地，還包括傳感器外殼。優選地，還包括電源，其分別與所述傳感器、光敏控制開關連接。優選地，還包括外部數據接口，其與所述單片機連接。優選地，所述單片機採用固化程序的MSP430微處理器。與現有技術相比，本實用新型具有如下優點可以通過多基點測量、數據處理分析並顯示圍巖變形劇烈位置以及變形量的大小，判斷是否預警；用於頂板離層監測，可以確定離層位置及離層量並判斷是否預警。

圖1 本實用新型的智能數字顯示多點位移預警儀組成示意圖；[0013]圖2:圖1的結構簡圖。符號說明1 錨爪4傳感器7LED顯示裝置10外部數據接口
2鋼絞線 5電源
8光敏控制開關 11單片機
3傳感器外殼 6外殼
9聲光預警裝置
具體實施方式
以下結合附圖和實例對本實用新型作進一步說明本實用新型的一個實施例如圖1-2所示，該智能數字顯示多點位移預警儀包括 單片機11、傳感器4、LED顯示裝置7、光敏控制開關8、聲光預警裝置9、鋼絞線2和多個錨爪1，其中，傳感器4、LED顯示裝置7、聲光預警裝置9分別與單片機11連接，光敏控制開關 8與LED顯示裝置7連接，多個錨爪1分別通過鋼絞線2與傳感器4連接。該智能數字顯示多點位移預警儀例如還可以具有傳感器外殼3，用於罩住傳感器 4，對傳感器4起到防護作用。該智能數字顯示多點位移預警儀還可以具有電源5，分別與用於傳感器4、光敏控制開關8連接，對其進行供電。該智能數字顯示多點位移預警儀還可以包括外部數據接口 10，其與單片機11連接，用於實現該預警儀與外部的數據傳輸。多個錨爪1例如為4個，測量結果通過傳感器4轉化為電信號輸入到單片機11中， 經編制並固化在單片機11的軟體處理後，採用LED顯示裝置7顯示結果，同時對於數據進行存儲；根據不同的圍巖類型設置相應的圍巖變形破壞閥值，由單片機11軟體生成曲線中圍巖變形量超過閥值後曲線的斜率大於0時，聲光同步報警。傳感器4中包括巷道圍巖變形傳感器，例如是一種線性位移傳感器，首先將線位移轉化為相應的角位移，再利用電位器式角位移傳感器轉化成電信號。單片機例如採用 MSP430微處理器，編寫程序並固化後，對於測量的數據進行運算處理後，輸出總變形量和變形破壞劇烈範圍及變形量；同時，對於所測的數據和各個處理所得的數據進行存儲，可以利用採集器進行數據採集。數據經過處理後由LED顯示裝置7顯示巷道圍巖總變形破壞量，變形破壞劇烈範圍及變形量；根據總變形量時間曲線和預設的閥值，當總變形量超過閥值並且曲線呈上升趨勢時，進行聲光同步報警。下面以4個錨爪1和頂板離層監測為例，簡述本實用新型的完整工作過程如圖2所示，4個錨爪1固定在頂板鑽孔的4個不同位置(具體位置可以根據巖層綜合柱狀圖確定，錨爪位置由深至淺分別為A，B，C，D)，儀器剛剛安裝完成時，傳感器4所記錄的位移量為％，b0, c0, Cltl，傳輸到單片機11中，在單片機11中，分別計算處理該時刻Aatl =a-b，Ab0 = b-c，Ac0 = c-d，Δ d0 = d,通過LED顯示裝置7顯示初始總位移量aQ和各個相鄰錨固段的位移量，Ab0, Ac0, Δ Cltl，同時對各個數據進行存儲；某一時刻η，同樣記錄得到 an，bn, cn, dn, Δ an, Δ bn, Δ cn, Δ dn,然後計算 Δ An = Aan-A a。，Δ Bn = Abn-A b0, ACn= Acn-Ac0, ADn= Adn-Adtl,最終比較 Δ An, ΔBn, ACn, ADn 的大小得出離層最可能產生的位置，對數據進行記錄和顯示；在整個過程中，根據ai值生成頂板總變形量與時間曲線，超過閥值後，曲線仍呈現上升趨勢時，通過聲光預警裝置9進行預警；數據處理過程中所存儲的數據可通過外部數據接口 10，利用手動採集器進行數據採集，傳輸到電腦上進行分析，從而確定頂板破壞發展規律；在井下，當工作人員需要觀測數據時，可用礦燈照射光敏控制開關8，使得LED顯示裝置7顯示數據。 上面以舉例方式對本實用新型進行了說明，但本實用新型不限於上述具體實施例，凡基於本實用新型所做的任何改動或變型均屬於本實用新型要求保護的範圍。
權利要求1.一種智能數字顯示多點位移預警儀，其特徵在於包括單片機(11)、傳感器(4)、LED 顯示裝置(7)、光敏控制開關(8)、聲光預警裝置(9)、鋼絞線(2)和多個錨爪(1)，其中，所述傳感器(4)、LED顯示裝置(7)、聲光預警裝置(9)分別與所述單片機(11)連接，所述光敏控制開關(8)與LED顯示裝置(7)連接，所述多個錨爪(1)分別通過所述鋼絞線(2)與傳感器⑷連接。
2.根據權利要求1所述的一種智能數字顯示多點位移預警儀，其特徵在於還包括傳感器外殼⑶。
3.根據權利要求1所述的一種智能數字顯示多點位移預警儀，其特徵在於還包括電源 (5)，其分別與所述傳感器(4)、光敏控制開關(8)連接。
4.根據權利要求1所述的一種智能數字顯示多點位移預警儀，其特徵在於還包括外部數據接口(10)，其與所述單片機(11)連接。
5.根據權利要求1所述的一種智能數字顯示多點位移預警儀，其特徵在於所述固化程序的單片機(11)。
專利摘要本實用新型涉及一種井下巷道圍巖變形監測及預警儀器，屬於警報裝置技術領域，尤其是一種智能數字顯示多點位移預警儀，主要包括單片機、傳感器、LED顯示裝置、光敏控制開關、聲光預警裝置、鋼絞線和多個錨爪，傳感器、LED顯示裝置、聲光預警裝置分別與單片機連接，光敏控制開關與LED顯示裝置連接，多個錨爪分別通過鋼絞線與傳感器連接；本實用新型可減少現有巷道圍巖變形現場監測的難度，比較精確地確定巷道圍巖變形破壞的範圍，能夠對數據進行儲存、分析和確定圍巖變形破壞範圍並及時預警，從而減少掘進和回採過程中巷道事故的發生。
文檔編號E21F17/18GK202125318SQ201120243818
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月12日 優先權日2011年7月12日
發明者於鳳海, 劉長雷, 張濤, 譚雲亮, 陳璐 申請人:山東科技大學