[發明專利]一種井工煤礦遠程在線遙測系統樹型拓撲組網方法

在審

• 申請號: 201611169086.6
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106789505A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 江權;冉曙光;劉挺;王百林;陳濤;劉暢;楊冰
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L12/44
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及礦山工程監測領域，更具體涉及一種井工煤礦遠程在線遙測系統樹型拓撲組網方法，適用于井工煤礦等礦山工程遠程在線遙測組網。

背景技術

隨著我國能源、資源和交通剛性需求的增加和開采強度的不斷加大，淺部資源已日益枯竭。但相較于淺部工程，深部工程巖體由于處于典型的“三高一擾動”的特殊復雜力學環境下，其力學特征已發生很大變化，同時巖體本身受構造地質因素作用和賦存環境、結構類型影響，在力學特性上，是一種非連續、非均質、各向異性體和非彈性介質，因此，其力學形態或本構關系呈現出極為復雜的非線性特征，以致當前乃至未來相當長的一段時間，都難以通過基于傳統理論的數值仿真計算方法，獲得與工程實際完全相符的穩定性定量結果。因而，借助監測手段，獲取現場巖體變形、應力變化信息，并在此基礎上，進一步深入分析，揭示巖體變形和破壞的機理規律，從而采取科學、合理的巖體結構控制手段，最終實現礦山安全開采，成為當前礦山生產必需的最重要技術手段之一。

當前，據國家安全監管總局統計報告顯示，煤礦災害中，頂板事故發生頻率較高，造成了較為慘重的人員傷亡和巨大經濟損失，同時也帶來了不良的社會影響，因此，重點開展頂板監測成為礦山監測工作的重心。歸納起來，現有頂板監測主要以變形監測、應力監測為主，同時隨著光學、電學、傳感器技術、分布式信息處理技術和無線網絡技術的迅猛發展，一類結合全球第五代總線控制系統和GPRS技術的新型礦山遠程在線遙測系統，由于具有高采集頻率、自動分析、遠程采集等優點，已成功取代常規監測，被逐步應用于井工煤礦工程。(《煤礦安全》，2009年第37期，題名“深部巷道位移實時監測系統應用”，作者劉訓臣等，《金屬礦山》，2011年第5期，題名“礦山頂板穩定性無線實時監測系統的設計”，作者劉忠元等，太原理工大學，2012年5月，博士論文，題名“礦井頂板(圍巖)狀 態監測及災害預警系統研究及應用”，作者連清旺等，中國礦業大學(北京)，2013年10月，博士論文，題名“井下選煤硐室圍巖動態監測系統研究”，作者鄭揚冰等，中國專利公開號：201010510431.4，專利名稱為“地下金屬礦山穩定性監測用智能應力自動報警系統”，中國專利公開號：201310282744.2，專利名稱為“基于光纖光柵傳感器的煤礦井下安全綜合監測系統”)。

但目前關于此類遠程在線監測系統的布線方式、組網方法，卻鮮有提及。殊不知合理的組網方式，不僅能第一時間充分獲取監測斷面的各項圍巖變化信息，而且能有效規避采場開挖作業環境復雜等不利因素對監測工作的限制，同時最大程度減輕監測工作對施工作業的干擾。因此，很有必要考慮復雜條件下，井工煤礦新型遠程監測系統如何布設組網的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對上述存在的不足，提出一種井工煤礦遠程在線遙測系統樹型拓撲組網方法，以優化監測數據的傳輸路徑，提高監測系統數據采集能力，降低儀器受損率，確保監測系統采集數據的穩定性與連續性，同時減少對施工作業的干擾。

為了達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：一種井工煤礦遠程在線遙測系統樹型拓撲組網方法，在井工煤礦兩個以上的采空區的頂板上，按設計間距分別布設位移計、錨桿應力計，位移計、錨桿應力計分別通過信號線與通道處理器連接，兩個以上的通道處理器分別通過分支電纜總線串聯在根總線電纜一端上，根總線電纜的另一端連接地面監控中心。

由于采用了上述技術方案，本發明的一種井工煤礦遠程在線遙測系統樹型拓撲組網方法，主要具有以下優點：

(1)以根總線替代分支節點總線，將采集數據匯總傳輸至監控中心，縮減了通信線路總長度，相較于現有的其它網絡拓撲組網結構，樹形組網在結構上更易于擴充，從而可靈活應對礦山開采計劃調整，其次，樹型拓撲下各樹形分支系統之間相互獨立，當某一分支線路儀器出現故障，人工可迅速實現隔離，保障系統采集的穩定性。

(2)采用通道處理器實現巷道內儀器線路集中，便于保護，進而降低了生產運輸作業、施工爆破開挖對線路的破壞幾率，同時通道處理器還能增加通信強 度，并對異常傳感器實現隔離，從而有效保障正常儀器不受干擾，獨立完成數據傳輸。

(3)本發明組網方式可完全兼容不同類型的傳感器，而且對接入傳感器的數量和位置均沒有限制。同時采用樹型拓撲組網方法，有效結合了礦山空間結構特征，可規避井工煤礦作業環境復雜等不利因素對監測工作的限制，同時系統操作簡單，便于維護，可充分保障井工煤礦采空區監測系統接入的連續性，具有較強的推廣應用價值。

附圖說明

附圖1為本發明的結構示意圖。