[發(fā)明專利]基于光纖光柵和三維激光掃描的煤礦工作面片幫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710560966.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN107367231A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方新秋;寧耀圣;梁敏富;吳剛;盧海洋;馮裕堂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01K11/32;G01L1/24
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于光纖光柵和三維激光掃描的煤礦工作面片幫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：

該識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、井下數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過傳輸光纖與井下數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)通過光纖尾纖與井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵和三維激光掃描的煤礦工作面片幫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：所述的井下數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括：三維激光掃描儀專用礦用數(shù)據(jù)線、傳輸光纖和多個(gè)光纖接線盒；其中光纖接線盒串聯(lián)在傳輸光纖上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵和三維激光掃描的煤礦工作面片幫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：所述的地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括：主控計(jì)算機(jī)、光纖光柵解調(diào)儀、打印機(jī)及供電電源；光纖光柵解調(diào)儀與主控計(jì)算機(jī)的輸入端連接，打印機(jī)與主控計(jì)算機(jī)的輸出端連接，供電電源為主控計(jì)算機(jī)供電；主控計(jì)算機(jī)安裝有各種礦山專用數(shù)據(jù)處理軟件，用于實(shí)時(shí)分析工作點(diǎn)頂板壓力、支架阻力及工作面溫度，并根據(jù)以上數(shù)據(jù)反演煤壁，頂板圍巖及支架受力狀況，為煤壁片幫機(jī)理提供依據(jù)；主控計(jì)算機(jī)中還安裝有專業(yè)建模軟件，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)生成工作面三維模型；或者將數(shù)據(jù)導(dǎo)入主控計(jì)算機(jī)中安裝的SUPAC、DATEMINE專業(yè)礦山數(shù)據(jù)處理軟件中，進(jìn)行各種數(shù)值計(jì)算，為煤壁穩(wěn)定性提供依據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵和三維激光掃描的煤礦工作面片幫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：所述的井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和光纖光柵傳感技術(shù)采集子系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光纖光柵和三維激光掃描的煤礦工作面片幫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：所述的三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括液壓支架及端頭支架頂梁和三維激光掃描儀；在液壓支架及端頭支架頂梁上安裝三維激光掃描儀；三維激光掃描儀的輸出端通過礦用數(shù)據(jù)線經(jīng)井下數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與主控計(jì)算機(jī)連接；三維激光掃描儀將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)中；所述的三維激光掃描儀包括高頻數(shù)字電路元件和角度編碼器組成；高頻數(shù)字電路元件記錄激光從光源發(fā)射到某個(gè)目標(biāo)表面并反射回來(lái)所經(jīng)歷的往返時(shí)間來(lái)計(jì)算與目標(biāo)之間的距離；角度編碼器測(cè)得激光頭轉(zhuǎn)過的角度。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光纖光柵和三維激光掃描的煤礦工作面片幫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：所述的光纖光柵傳感技術(shù)采集子系統(tǒng)包括安設(shè)在工作面頂板、液壓支架及采空區(qū)的多個(gè)光纖光柵傳感器；通過安設(shè)光纖光柵傳感器測(cè)得井下工作面頂板壓力、支架阻力及溫度情況信息；經(jīng)井下數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)通過傳輸光纖傳輸?shù)降孛鏀?shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，經(jīng)光纖光柵解調(diào)儀將地下傳輸上來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)解調(diào)，再將解調(diào)后的信號(hào)傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)內(nèi)，經(jīng)分析處理軟件處理過后反饋給井下，實(shí)現(xiàn)井上對(duì)井下動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)警機(jī)制。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于光纖光柵和三維激光掃描的煤礦工作面片幫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：光纖光柵解調(diào)儀與主控計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換與傳輸；主控計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝有井下數(shù)據(jù)處理及建模軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)三維數(shù)據(jù)的成像，生成所測(cè)區(qū)域的三維圖像。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)井下工作面頂板壓力、支架阻力和溫度數(shù)據(jù)的處理；一旦發(fā)現(xiàn)異常，能夠及時(shí)預(yù)警，避免造成不必要的人員傷亡事故。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖光柵和三維激光掃描的煤礦工作面片幫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：所述的角度編碼器包括：旋轉(zhuǎn)軸、光柵板、發(fā)光二極管、棱鏡、固定光柵、光敏管、放大器和電源；旋轉(zhuǎn)軸通過軸承固定，在旋轉(zhuǎn)軸上連接有光柵板，有相對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管、固定光柵和光敏管，光柵板界于發(fā)光二極管和固定光柵之間，光敏管與放大器連接，電源提供能源。