[發明專利]一種礦山安全監測信息采集系統及方法

在審

• 申請號: 201611067839.2
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106908515A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 鄒華超
• 申請（專利權）人: 攀枝花市九鼎智遠知識產權運營有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 詹永斌

技術領域

本發明涉及礦山領域，特別涉及一種礦山安全監測信息采集系統及方法。

背景技術

巷道的安全支護在煤礦安全生產中起到重要的作用，也是煤礦安全生產中的難點。對巷道的安全支護的關鍵是要實時地掌握嗣巖松動圈的破碎狀態。

巷道開挖后破壞了原巖的應力平衡狀態，從而導致：第一，巷道周邊徑向應力下降為零，圍巖強度明顯下降；第二，圍巖中出現應力集中現象。當這種應力超過圍巖強度之后，在巷道周邊圍巖所形成的破碎帶便是圍巖松動圈。其物理狀態表現為破裂縫的增加及巖體應力水平的降低。松動圈測試就是測試開巷后新的破壞裂縫及其分布范圍，圍巖中有新破裂縫與沒有破裂縫的界面位置就是松動圈的邊界。

發明內容

鑒于此，本發明提供了一種礦山安全監測信息采集系統及方法，本發明具有安全性高、系統魯棒性好和遠程監控等優點。

本發明采用的技術方案如下：

一種礦山安全監測信息采集系統，其特征在于，所述系統包括：用于發出超聲波信號的超聲波發射電路、用于接收超聲波信號的超聲波接收電路、控制系統運行的主控模塊、用于給系統提供電源的電源模塊；所述主控模塊分別信號連接于超聲波發射電路、超聲波發射電路和電源模塊。

進一步的，所述超神波發射電路包括：用于產生脈沖信號的脈沖產生電路、為脈沖產生電路提供工作電壓的高壓電路和將脈沖信號發射出去的脈沖產生電路；所述高壓電路信號連接于脈沖產生電路；所述脈沖產生電路信號連接于超聲波發送換能器。

進一步的，所述超聲波接收電路包括：用于濾除接收信號噪聲的噪聲濾除電路、用于將接收信號進行放大的接收信號放大電路和用于對接收到的信號進行信號整形的信號3整形電路；所述噪聲濾除電路信號連接于信號放大電路；所述信號放大電路信號連接于信號整形電路。

進一步的，所述主控模塊包括：用于傳輸無線信號的無線信號傳輸模塊和用于處理運行過程中的數據信息的信息處理模塊；所述信息處理模塊信號連接于無線信號傳輸模塊；所述無線傳輸模塊能夠和遠程的監控終端進行信號傳輸。

進一步的，所述電源模塊包括：第一電源、第二電源和可充電模塊；所述第一電源為主電源，用于給系統提供電源；所述第二電源為備用電源，用于給系統提供電源；所述可充電模塊：太陽能電池板、可充電電池和風機；所述太陽能電池板和風機分別信號連接于可充電電池。

進一步的，所述無線信號傳輸模塊為：GPRS信號傳輸模塊；所述可充電電池為可充電鋰電池；所述信息處理模塊為中央處理器。

一種礦山安全監測信息采集系統的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：主控模塊控制超聲波發射電路發射超聲波信號；超聲波發射電路產生脈沖信號后經高壓電路和脈沖產生電路共同作用后產生超聲波信號；超聲波信號經超聲波發送換能器發送出去；

步驟2：超聲波信號經過礦山圍巖介質的傳播后，被超聲波接收電路接收到；噪聲濾除電路濾除噪聲、接收信號放大電路進行放大和信號整形電路進行整形后，得到接收到的超聲波信號；將該超聲波信號發送給主控模塊；

步驟3：主控模塊對接收到的超聲波信號進行分析，根據分析結果得出礦山安全監測結果，將監測結果經無線信號傳輸模塊發送給遠程控制終端。

進一步的，所述主控模塊對接收到的超聲波信號進行分析的方法包括以下步驟：

步驟1：設定圍巖的平均密度為：；可以建立聲波的兩個分量：縱波和橫波的數學模型；

步驟2：得到的縱波的數學模型為： ；

得到橫波的數學模型為： ；

其中，為楊氏模量；為泊松比；

步驟3：根據上述連個數學模型得到聲波傳輸的理論值；將得到的理論值和實際值進行比較，根據這兩個值的比較結果得出礦洞圍巖的松動程度，判斷得出礦洞是否安全。

采用以上技術方案，本發明產生了以下有益效果：

1、遠程監控：本發明的礦山安全監測信息采集系統能夠將監測得到的數據信息遠程發送給遠程控制終端，無須人工到現場監測，提升了礦山安全監測的安全性。

2、系統魯棒性好：本發明的礦山安全監測信息采集系統通過設置了多個電源為系統供電；因為礦山使用環境中經常發生的交流斷電導致采集中斷，通過采用一個主電源和一個備用電源為系統供電，保證主電源發生故障的情況下，備用電源依然能夠起到作用；保證監測系統的正常運行；同時，還添加了另外一個可充電模塊，在主電源和備用電源都出現故障的情況下，可以啟動可充電模塊，通過太陽能發電為系統供電。