【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及煤礦安全監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、煤礦開采是一個復(fù)雜的地質(zhì)力學(xué)過程，采煤作業(yè)會引起煤層和周圍巖層應(yīng)力狀態(tài)的劇烈變化。這些應(yīng)力變化不僅影響煤層的穩(wěn)定性，還會對采空區(qū)的支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大壓力，給采煤工作面帶來嚴(yán)重的安全隱患。因此，準(zhǔn)確監(jiān)測和評估采動應(yīng)力的變化對于保障煤礦安全生產(chǎn)至關(guān)重要。
2、傳統(tǒng)的采動應(yīng)力監(jiān)測方法主要依賴于人工觀測和經(jīng)驗判斷，存在著較大的主觀性和滯后性。隨著現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展，采動應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)也在不斷演進(jìn)，逐步實現(xiàn)了自動化、智能化和實時化。當(dāng)前，主要采用鉆孔應(yīng)力計、應(yīng)力解析儀、聲波測斜儀等先進(jìn)設(shè)備，結(jié)合數(shù)字化采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析模型，對采動應(yīng)力進(jìn)行全方位、動態(tài)的監(jiān)測和評估。但是，現(xiàn)有技術(shù)仍存在監(jiān)測精度不高、反應(yīng)能力差、無法實現(xiàn)多點通信、無法實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測等問題，難以全面分析采動應(yīng)力的變化規(guī)律，從而無法及時發(fā)現(xiàn)異常情況,采取有效的防治措施，最大限度地降低煤礦開采風(fēng)險。
3、因此，亟需一種新型的采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，能夠提高監(jiān)測精度，解決反應(yīng)能力差、不能實現(xiàn)多點通信、無法實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測等問題,達(dá)到受力分析全面、避免安全事故、提高成功率的效果，從而確保煤礦開采的安全性和效率。
4、關(guān)于解決提高采動應(yīng)力監(jiān)測的精度，解決反應(yīng)能力差、不能實現(xiàn)多點通信、無法實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測等問題，目前已經(jīng)有了一些專利技術(shù)專利。例如：
5、cn109538297a公開了一種煤層采動應(yīng)力一體監(jiān)測裝置，包括系統(tǒng)主機、備用機、ups后備電源、礦用系統(tǒng)接口和井下設(shè)
6、cn110823426a公開了一種硬巖環(huán)境下采煤工作面采動應(yīng)力動態(tài)監(jiān)測裝置及方法，包括中空結(jié)構(gòu)的監(jiān)測管，沿監(jiān)測管的長度方向的兩個側(cè)面間隔布置有若干個薄膜電阻應(yīng)變片。該裝置通過將帶有薄膜電阻應(yīng)變片的監(jiān)測管沿與水平方向呈40～60°的夾角送入監(jiān)測鉆孔內(nèi)，然后注入水泥漿，待水泥漿完全硬化后進(jìn)行采煤工作面上覆巖層采動應(yīng)力動態(tài)實時監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，且具有時效性。但是，該裝置在確定監(jiān)測管的數(shù)量和布置方式時，無法進(jìn)一步考慮監(jiān)測點的分布和采動應(yīng)力的分布情況，以提高應(yīng)力監(jiān)測的準(zhǔn)確性。
7、總的來說，現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點：1.監(jiān)測精度不高，難以準(zhǔn)確獲取采動應(yīng)力的變化情況，無法及時發(fā)現(xiàn)異常情況，采取有效的防治措施，最大限度地降低煤礦開采風(fēng)險；2.反應(yīng)能力差，無法實時監(jiān)測采動應(yīng)力的動態(tài)變化，導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)滯后，無法及時反映實際情況；3.無法實現(xiàn)多點通信，監(jiān)測點之間無法互聯(lián)互通，無法獲取全面的應(yīng)力分布數(shù)據(jù)，影響對采動應(yīng)力的整體評估；4.無法實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，無法根據(jù)采煤工作面的推進(jìn)情況及時調(diào)整監(jiān)測策略，導(dǎo)致監(jiān)測盲區(qū)的存在；5.系統(tǒng)可靠性和可用性不足，冗余度和容錯率較低，一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將無法正常運行，影響監(jiān)測的連續(xù)性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供一種煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在監(jiān)測精度不高、反應(yīng)能力差、無法實現(xiàn)多點通信、無法實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測等問題。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，包括多個無線傳感節(jié)點、無線網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控中心，所述無線傳感節(jié)點分布在煤礦工作面的不同位置，用于實時采集該位置的應(yīng)力數(shù)據(jù)；
4、所述無線網(wǎng)關(guān)用于與各個無線傳感節(jié)點進(jìn)行無線通信，接收采集到的應(yīng)力數(shù)據(jù)并傳輸至監(jiān)控中心；
5、所述監(jiān)控中心設(shè)有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于對接收到的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，生成應(yīng)力分布圖，并根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出預(yù)警信號。
6、進(jìn)一步地，所述無線傳感節(jié)點由應(yīng)力傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、無線通信模塊和電源模塊組成；
7、所述應(yīng)力傳感器用于實時采集所在位置的應(yīng)力數(shù)據(jù)并傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊對采集到的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字量數(shù)據(jù)并傳輸至無線通信模塊，所述無線通信模塊將數(shù)字量數(shù)據(jù)通過無線方式傳輸至無線網(wǎng)關(guān)，所述電源模塊用于向所述應(yīng)力傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊及無線通信模塊提供電源。
8、進(jìn)一步地，兩個相鄰所述無線傳感節(jié)點的間距控制在100米以內(nèi)。
9、進(jìn)一步地，所述監(jiān)控中心設(shè)有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括工控機和大屏顯示器，用于對接收到的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，生成應(yīng)力分布圖，并根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出預(yù)警信號。
10、一種煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測方法，采用所述的煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，具體包括以下步驟：
11、步驟1：所述無線傳感節(jié)點中的應(yīng)力傳感器實時采集所在位置的應(yīng)力數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)采集模塊對采集到的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字量數(shù)據(jù)；
12、步驟2：所述無線通信模塊將數(shù)字量數(shù)據(jù)通過無線方式傳輸至無線網(wǎng)關(guān)，無線網(wǎng)關(guān)接收各個無線傳感節(jié)點傳來的數(shù)據(jù)，并通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
13、步驟3：所述工控機中的應(yīng)力分析軟件對接收到的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，獲得整個工作面的應(yīng)力分布情況，并根據(jù)應(yīng)力分布計算出各個位置的實際應(yīng)力值，所述應(yīng)力分析軟件將計算得到的應(yīng)力分布以圖像的形式顯示在大屏顯示器上，以供監(jiān)控人員查看。
14、本專利技術(shù)的有益效果在于：
15、1.實現(xiàn)了多點通信，監(jiān)測點之間可以互聯(lián)互通，獲取全面的應(yīng)力分布數(shù)據(jù)，有利于對采動應(yīng)力的整體評估；實現(xiàn)了動態(tài)監(jiān)測，能夠根據(jù)采煤工作面的推進(jìn)情況及時調(diào)整監(jiān)測策略，避免監(jiān)測盲區(qū)的存在；提高了系統(tǒng)的可靠性和可用性，增加了冗余度和容錯率，即使出現(xiàn)故障，系統(tǒng)也能正常運行，確保監(jiān)測的連續(xù)性。
16、2.提高了采動應(yīng)力監(jiān)測的精度，能夠準(zhǔn)確獲取采動應(yīng)力的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，采取有效的防治措施，最大限度地降低煤礦開采風(fēng)險；提高了監(jiān)測的反應(yīng)能力，能夠?qū)崟r監(jiān)測采動應(yīng)力的動態(tài)變化，監(jiān)測數(shù)據(jù)能及時反映實際情況.
17、本專利技術(shù)的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本專利技術(shù)的實踐中得到教導(dǎo)。本專利技術(shù)的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，其特征在于：包括多個無線傳感節(jié)點、無線網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控中心，所述無線傳感節(jié)點分布在煤礦工作面的不同位置，用于實時采集該位置的應(yīng)力數(shù)據(jù)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，其特征在于：所述無線傳感節(jié)點由應(yīng)力傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、無線通信模塊和電源模塊組成；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，其特征在于：兩個相鄰所述無線傳感節(jié)點的間距控制在100米以內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，其特征在于：所述監(jiān)控中心設(shè)有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括工控機和大屏顯示器，用于對接收到的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，生成應(yīng)力分布圖，并根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出預(yù)警信號。
5.一種煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測方法，其特征在于，采用根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，具體包括以下步驟：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，其特征在于：包括多個無線傳感節(jié)點、無線網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控中心，所述無線傳感節(jié)點分布在煤礦工作面的不同位置，用于實時采集該位置的應(yīng)力數(shù)據(jù)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，其特征在于：所述無線傳感節(jié)點由應(yīng)力傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、無線通信模塊和電源模塊組成；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦工作面采動應(yīng)力監(jiān)測裝置，其特征在于：兩個相鄰所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戴林超，趙旭生，張慶華，楊慧明，李建功，曹偈，李日富，馬國龍，姚壯壯，張軍，屈延嗣，黃濤，
申請(專利權(quán))人：中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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