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[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

專利信息
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
地址: 221116 江蘇省*** 國(guó)省代碼: 江蘇;32
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 基于 光纖 光柵 三維 激光 掃描 煤礦 工作面 監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)
【權(quán)利要求書】:

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。

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