專(zhuān)利名稱(chēng)：一種智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種井下巷道圍巖變形監(jiān)測(cè)及預(yù)警儀器，尤其是一種智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀，屬于警報(bào)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
井下作業(yè)作為一種高危險(xiǎn)作業(yè)，對(duì)其井下巷道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并進(jìn)行預(yù)警至關(guān)重要?，F(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)其圍巖和頂板變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)的產(chǎn)品有很多，但井下巷道圍巖變形量監(jiān)測(cè)一般采用巷道表面位移監(jiān)測(cè)，測(cè)量困難，而且精度不高，測(cè)量過(guò)程容易影響正常生產(chǎn)，而且測(cè)量結(jié)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(duì)于頂板測(cè)量多采用頂板離層儀或頂板位移計(jì)，而頂板離層儀只有兩個(gè)錨固段，雖能測(cè)量頂板變形大小，但是不能夠精確測(cè)定離層發(fā)生的位置。特別是在深井大斷面巷道中，常規(guī)離層儀讀數(shù)不方便；盡管已經(jīng)存在數(shù)顯頂板位移計(jì)，但是也是兩個(gè)錨固段，測(cè)量范圍大，導(dǎo)致不能夠準(zhǔn)確確定離層的范圍，同時(shí)，離層值需要專(zhuān)職人員測(cè)量計(jì)算得到；盡管機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)已經(jīng)使用，但是也僅限用于小斷面巷道，而且測(cè)量需要專(zhuān)人負(fù)責(zé)，精度也不高。因此，能否設(shè)計(jì)一款新型的井下巷道多點(diǎn)預(yù)警裝置，以克服上述缺陷，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員有待解決的技術(shù)難題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀， 減少現(xiàn)有巷道圍巖變形現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的難度，比較精確地確定巷道圍巖變形破壞的范圍，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、分析和確定圍巖變形破壞范圍并及時(shí)預(yù)警，從而減少掘進(jìn)和回采過(guò)程中巷道事故的發(fā)生。其采用的技術(shù)方案如下該智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀包括單片機(jī)、傳感器、LED顯示裝置、光敏控制開(kāi)關(guān)、聲光預(yù)警裝置、鋼絞線和多個(gè)錨爪，其中，所述傳感器、LED顯示裝置、聲光預(yù)警裝置分別與所述單片機(jī)連接，所述光敏控制開(kāi)關(guān)與LED顯示裝置連接，所述多個(gè)錨爪分別通過(guò)所述鋼絞線與傳感器連接。優(yōu)選地，還包括傳感器外殼。優(yōu)選地，還包括電源，其分別與所述傳感器、光敏控制開(kāi)關(guān)連接。優(yōu)選地，還包括外部數(shù)據(jù)接口，其與所述單片機(jī)連接。優(yōu)選地，所述單片機(jī)采用固化程序的MSP430微處理器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)多基點(diǎn)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理分析并顯示圍巖變形劇烈位置以及變形量的大小，判斷是否預(yù)警；用于頂板離層監(jiān)測(cè)，可以確定離層位置及離層量并判斷是否預(yù)警。

圖1 本實(shí)用新型的智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀組成示意圖；[0013]圖2:圖1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。符號(hào)說(shuō)明1 錨爪4傳感器7LED顯示裝置10外部數(shù)據(jù)接口
2鋼絞線 5電源
8光敏控制開(kāi)關(guān) 11單片機(jī)
3傳感器外殼 6外殼
9聲光預(yù)警裝置
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例如圖1-2所示，該智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀包括 單片機(jī)11、傳感器4、LED顯示裝置7、光敏控制開(kāi)關(guān)8、聲光預(yù)警裝置9、鋼絞線2和多個(gè)錨爪1，其中，傳感器4、LED顯示裝置7、聲光預(yù)警裝置9分別與單片機(jī)11連接，光敏控制開(kāi)關(guān) 8與LED顯示裝置7連接，多個(gè)錨爪1分別通過(guò)鋼絞線2與傳感器4連接。該智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀例如還可以具有傳感器外殼3，用于罩住傳感器 4，對(duì)傳感器4起到防護(hù)作用。該智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀還可以具有電源5，分別與用于傳感器4、光敏控制開(kāi)關(guān)8連接，對(duì)其進(jìn)行供電。該智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀還可以包括外部數(shù)據(jù)接口 10，其與單片機(jī)11連接，用于實(shí)現(xiàn)該預(yù)警儀與外部的數(shù)據(jù)傳輸。多個(gè)錨爪1例如為4個(gè)，測(cè)量結(jié)果通過(guò)傳感器4轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入到單片機(jī)11中， 經(jīng)編制并固化在單片機(jī)11的軟件處理后，采用LED顯示裝置7顯示結(jié)果，同時(shí)對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；根據(jù)不同的圍巖類(lèi)型設(shè)置相應(yīng)的圍巖變形破壞閥值，由單片機(jī)11軟件生成曲線中圍巖變形量超過(guò)閥值后曲線的斜率大于0時(shí)，聲光同步報(bào)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(zhuǎn)化為相應(yīng)的角位移，再利用電位器式角位移傳感器轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。單片機(jī)例如采用 MSP430微處理器，編寫(xiě)程序并固化后，對(duì)于測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后，輸出總變形量和變形破壞劇烈范圍及變形量；同時(shí)，對(duì)于所測(cè)的數(shù)據(jù)和各個(gè)處理所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，可以利用采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后由LED顯示裝置7顯示巷道圍巖總變形破壞量，變形破壞劇烈范圍及變形量；根據(jù)總變形量時(shí)間曲線和預(yù)設(shè)的閥值，當(dāng)總變形量超過(guò)閥值并且曲線呈上升趨勢(shì)時(shí)，進(jìn)行聲光同步報(bào)警。下面以4個(gè)錨爪1和頂板離層監(jiān)測(cè)為例，簡(jiǎn)述本實(shí)用新型的完整工作過(guò)程如圖2所示，4個(gè)錨爪1固定在頂板鉆孔的4個(gè)不同位置(具體位置可以根據(jù)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(shí)，傳感器4所記錄的位移量為％，b0, c0, Cltl，傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)11中，在單片機(jī)11中，分別計(jì)算處理該時(shí)刻Aatl =a-b，Ab0 = b-c，Ac0 = c-d，Δ d0 = d,通過(guò)LED顯示裝置7顯示初始總位移量aQ和各個(gè)相鄰錨固段的位移量，Ab0, Ac0, Δ Cltl，同時(shí)對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；某一時(shí)刻η，同樣記錄得到 an，bn, cn, dn, Δ an, Δ bn, Δ cn, Δ dn,然后計(jì)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(chǎn)生的位置，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和顯示；在整個(gè)過(guò)程中，根據(jù)ai值生成頂板總變形量與時(shí)間曲線，超過(guò)閥值后，曲線仍呈現(xiàn)上升趨勢(shì)時(shí)，通過(guò)聲光預(yù)警裝置9進(jìn)行預(yù)警；數(shù)據(jù)處理過(guò)程中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可通過(guò)外部數(shù)據(jù)接口 10，利用手動(dòng)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，傳輸?shù)诫娔X上進(jìn)行分析，從而確定頂板破壞發(fā)展規(guī)律；在井下，當(dāng)工作人員需要觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，可用礦燈照射光敏控制開(kāi)關(guān)8，使得LED顯示裝置7顯示數(shù)據(jù)。 上面以舉例方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了說(shuō)明，但本實(shí)用新型不限于上述具體實(shí)施例，凡基于本實(shí)用新型所做的任何改動(dòng)或變型均屬于本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀，其特征在于包括單片機(jī)(11)、傳感器(4)、LED 顯示裝置(7)、光敏控制開(kāi)關(guān)(8)、聲光預(yù)警裝置(9)、鋼絞線(2)和多個(gè)錨爪(1)，其中，所述傳感器(4)、LED顯示裝置(7)、聲光預(yù)警裝置(9)分別與所述單片機(jī)(11)連接，所述光敏控制開(kāi)關(guān)(8)與LED顯示裝置(7)連接，所述多個(gè)錨爪(1)分別通過(guò)所述鋼絞線(2)與傳感器⑷連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀，其特征在于還包括傳感器外殼⑶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀，其特征在于還包括電源 (5)，其分別與所述傳感器(4)、光敏控制開(kāi)關(guān)(8)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀，其特征在于還包括外部數(shù)據(jù)接口(10)，其與所述單片機(jī)(11)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀，其特征在于所述固化程序的單片機(jī)(11)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種井下巷道圍巖變形監(jiān)測(cè)及預(yù)警儀器，屬于警報(bào)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種智能數(shù)字顯示多點(diǎn)位移預(yù)警儀，主要包括單片機(jī)、傳感器、LED顯示裝置、光敏控制開(kāi)關(guān)、聲光預(yù)警裝置、鋼絞線和多個(gè)錨爪，傳感器、LED顯示裝置、聲光預(yù)警裝置分別與單片機(jī)連接，光敏控制開(kāi)關(guān)與LED顯示裝置連接，多個(gè)錨爪分別通過(guò)鋼絞線與傳感器連接；本實(shí)用新型可減少現(xiàn)有巷道圍巖變形現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的難度，比較精確地確定巷道圍巖變形破壞的范圍，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、分析和確定圍巖變形破壞范圍并及時(shí)預(yù)警，從而減少掘進(jìn)和回采過(guò)程中巷道事故的發(fā)生。
文檔編號(hào)E21F17/18GK202125318SQ201120243818
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者于鳳海, 劉長(zhǎng)雷, 張濤, 譚云亮, 陳璐 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)