[發明專利]一種網路數字平行直讀式頂板離層儀

有效

• 申請號: 201310192672.2
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN103266918A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 李風珍;王東;賈存華;孫春偉;鄭銅鏢;朱躍琴
• 申請（專利權）人: 山西煤炭運銷集團有限公司;山西煤炭運銷集團科學技術研究有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G01B21/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本發明屬于煤系地層礦井井下巷道頂板離層監測技術領域，具體涉及一種網路數字平行直讀式頂板離層儀。

背景技術

目前國內煤系地層礦井井下巷道所用的頂板離層儀主要有機械式直讀頂板離層儀和數字式頂板離層儀兩類。其中，機械式直讀頂板離層儀主要分平行式直讀和直桿式直讀等兩類，數字式頂板離層儀主要為直桿直讀式，代表性產品為GUD-240型圍巖離層傳感器、GYW300圍巖位移測定儀、YHW150型頂板位移監測儀和光柵位移監測系統等，數字平行直讀式頂板離層儀則相對較少。

機械式平行直讀頂板離層儀主要由基點錨頭、測繩、垂直測筒、左測筒和右測筒等組成，其中，左測筒和右測筒分別表示深基點和淺基點的位移指示，深基點錨頭固定在錨固區之外的穩定巖層中，淺基點錨頭固定在錨桿上端頭位置，當錨桿錨固范圍內有離層時，頂板及垂直測筒向下移動，左測筒和右測筒標尺同時指示；當錨桿錨固范圍外頂板離層時，垂直測筒與頂板相對應位置不變，右測筒位移指示不變，左測筒位移指示發生變化。該類機械式平行直讀頂板離層儀使用方便、價格低廉，但在使用過程中存在如下問題：1)?人工攀梯觀察，觀察測量極不方便，誤差大，存在安全隱患；2)?人工定時觀察測量頂板離層狀況，不能實現不間斷自動監測和數據傳輸，存在時間空檔。

發明內容

本發明目的旨在克服上述缺點，提供一種觀察測量方便、數據真實可靠并能自動監測及實時傳輸數據的網路數字平行直讀式頂板離層儀。

為達到上述目的，本發明采用如下解決方案：一種網路數字平行直讀式頂板離層儀，包括傳感器節點和無線基站，其特征在于：傳感器節點由基點錨頭、測繩、垂直測筒、分段電容式位移傳感器、左測筒監視器、右測筒監視器和處理器組成；組網協議為ZigBee協議，網絡結構為自組織、自愈性重疊樹結構，網絡結構整體采用樹形結構，傳感器節點僅與緊鄰的傳感器節點通訊，局部采用網格結構，傳感器節點僅與次緊鄰的傳感器節點通訊，傳感器節點之間的通訊距離小于100m。

上述的網路數字平行直讀式頂板離層儀，其特征在于：所述的左測筒監視器和右測筒監視器為平行直讀光控顯示，光控元件為光敏二極管，礦燈觸發，顯示時間為60s，顯示元件為1寸LED數碼管，處理器8為MCU+射頻收發模塊，為全功能設備(FFD節點)。

上述的網路數字平行直讀式頂板離層儀，其特征在于：所述的無線基站工作電壓為127—400V，可管理傳感器節點的最大總數為256個，數據存儲時間大于12個月，人機交互模式為顯示5寸真彩LCD，4線電阻觸控屏，斷電工作時間大于2小時，接口為ZigBee、RS485、以太網和USB口。

本發明的工作原理及過程為:?傳感器節點中的基點錨頭、測繩和垂直測筒組成深基點和淺基點巖層位移模擬測量裝置，對錨固區外和錨固區內的巖層位移進行測量，得到巖層位移模擬信號；傳感器節點中的分段電容式位移傳感器、處理器、左測筒監視器和右測筒監視器組成巖層位移模擬信號采集、處理和數字顯示裝置，對巖層位移模擬信號進行采集，轉換為巖層位移數字信號，并進行處理和輸出顯示，其中，左測筒監視器對深基點的位移進行輸出顯示；右測筒監視器對淺基點的位移進行輸出顯示；無線基站對巖層位移數字信號進行無線傳輸，組網協議為ZigBee協議，網絡結構為自組織、自愈性重疊樹結構，整體采用樹形結構，局部采用網格結構。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

1、本發明是一種礦井井下巷道頂板離層監測的網路數字平行直讀式頂板離層儀，該發明是以ZigBee協議為組網協議，以自組織、自愈性重疊樹結構為網絡結構，實現了無線傳感器網絡對礦井井下巷道頂板離層進行網路數字平行直讀式監測，并且在保證通訊效率的情況下提高了通訊的可靠性。

2、本發明的傳感器節點采用了分段電容式位移傳感器，既可獨立使用，也可作為無線網路節點。獨立使用時，該離層儀采用光控顯示技術，確保電池供電時的能源低消耗；在作為無線網路節點時，該離層儀除了具有傳感器的功能外，還是一個具有路由器功能的全功能設備(FFD節點)，可以轉發其相鄰兩個無線節點的數據。

3、本發明的基站具有數據存儲、協議轉換、歷史數據查看、離層數據空間相關分析、時間相關分析等功能。即可獨立作為該離層儀的管理設備，用于記錄、查看各個單機的數據，觀察測量方便，也可作為網橋將離層數據送入整個自動化網絡中，起到自動監測并實時傳輸數據的作用，便于集中統一管理，提高安全管理水平。在不具備井下以太網時，該基站還可以通過USB接口將數據備份到移動硬盤中，然后通過移動硬盤盤進行數據共享。