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1、10申请公布号CN102061941A43申请公布日20110518CN102061941ACN102061941A21申请号201010581134922申请日20101127E21F17/1820060171申请人山东理工大学地址255086山东省淄博市淄博高新技术产业开发区高创园D座1012室72发明人张晓君74专利代理机构淄博佳和专利代理事务所37223代理人王立芹54发明名称巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置及预警方法57摘要巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置及预警方法,属于矿业位移安全检测与监控技术领域。由单片机1、第一传动机构2、固定板3、激光测距仪4、声光报警装。
2、置5、连接件8和第二传动机构9构成,通过埋设杆6整体安装在围岩11一侧壁中部偏上处,单片机1连接一台主控计算机。具有操作简便、自动化程度高、监测数据实时、可靠、安全性高等优点。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102061948A1/1页21巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置,其特征在于包括单片机1、第一传动机构2、固定板3、激光测距仪4、声光报警装置5、连接件8和第二传动机构9,通过埋设杆6整体安装在围岩11一侧壁中部偏上处,单片机1连接一台主控计算机。2根据权利要求1所述的巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置,其。
3、特征在于所述的第一传动机构2和第二传动机构9均包括一对啮合传动齿轮、步进电机和输出传动轴,第一传动机构2与第二传动机构9交替工作。3根据权利要求1或2所述的巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置,其特征在于所述的第一传动机构2的一对啮合齿轮在竖直平面上安装,第二传动机构9的一对啮合齿轮在水平面上安装。4根据权利要求1所述的巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置,其特征在于所述的埋设杆6一端水平安装于围岩11一侧壁中部偏上处,另一端上通过连接件8安装全方位无损监测装置10,并通过螺母7旋紧固定。5一种利用巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置的预警方法,其特征在于包括下列步骤步骤1将。
4、埋设杆6一端水平安装于巷道及采空区围岩11一侧壁中部偏上处,在埋设杆6露出部分另一端上安装全方位无损监测装置10,并通过螺母7旋紧固定;步骤2通过主控计算机编程并与单片机1通信,由单片机1控制全方位无损监测装置10的第二传动机构9工作,使与其固定连接的固定板3在水平面上转动,同时安装在固定板3上的激光测距仪4随固定板3一起在水平面上转动到预定角度;步骤3通过主控计算机编程并与单片机1通信,由单片机1控制全方位无损监测装置10的第二传动机构9停止转动,然后使全方位无损监测装置10的第一传动机构2输出传动轴在竖直平面内上下转动,然后带动与输出传动轴固定连接的激光测距仪4一起在竖直平面内转动到预定角。
5、度;步骤4由单片机1控制激光测距仪4进行测距,对围岩11表面不同时间、同一点处激光测距仪4激光测定的距离求差,得到围岩11该点处的位移值,通过主控计算机编程然后与单片机1通信,由单片机1控制激光测距仪4、第一传动机构2和第二传动机构9进行实时全方位的位移监测,得到围岩11表面不同时间、不同点处的位移值;步骤5由主控计算机软件将实时采集的监测数据显示并绘制出图形,由主控计算机软件判断是否超过设定的位移阈值,然后确定是否启动声光报警装置5发出预警。权利要求书CN102061941ACN102061948A1/3页3巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置及预警方法技术领域0001巷道及采空区围岩。
6、安全实时全方位无损监测装置及预警方法,属于矿业位移安全检测与监控技术领域。背景技术0002巷道开挖后,存在围岩大变形、片帮、顶板冒落及岩爆等危险,不但对巷道施工的人员和设备构成了直接威胁,而且影响施工进度,还能造成超挖、支护失效,甚至地震。其中,采空区顶板大面积冒落是矿山顶板事故中危害最严重的,近年来,矿山大面积采空区顶板垮落事件时有发生,采空区顶板大面积的冒落会造成严重的井上、井下人员伤亡和财产损失,有的采空区顶板垮落迅速发展到地表,而造成土地塌陷、房屋开裂等事故,严重的威胁着城市。随着地下空间开发与资源开采不断走向深部,围岩安全问题日益突出。0003要保证安全必须针对以上问题的发生进行事先。
7、预防和预警,需要对围岩进行监测监控。就涉及到一种关于对围岩位移的监测,常用的监测手段是用测量尺、多点位移计、全站仪及隧道断面仪等工具手动量测,但这些常用的监测手段对施工干扰较大,且操作不方便、自动化程度低、量测工作危险且量测数据不可靠,尤其需要对围岩整个表面的多点位进行监测时,施工繁琐复杂而且费用高,因此难以实现对巷道及采空区围岩实时全方位的监测、监控并预警,有的监测手段还会对围岩产生进一步的损伤和影响,难以满足要求。发明内容0004本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种操作简便、自动化程度高、监测数据可靠、监测安全的巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置及预警方法。0005。
8、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置,其特征在于包括单片机、第一传动机构、固定板、激光测距仪、声光报警装置、连接件和第二传动机构,通过埋设杆整体安装在围岩一侧壁中部偏上处,单片机连接一台主控计算机。0006所述的第一传动机构和第二传动机构均包括一对啮合传动齿轮、步进电机和输出传动轴,第一传动机构与第二传动机构交替工作。0007所述的第一传动机构的一对啮合齿轮在竖直平面上安装,第二传动机构的一对啮合齿轮在水平面上安装。0008所述的埋设杆一端水平安装于围岩一侧壁中部偏上处,另一端上通过连接件安装全方位无损监测装置,并通过螺母旋紧固定。0009一种利用。
9、巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置的预警方法,其特征在于包括下列步骤0010步骤1将埋设杆一端水平安装于巷道及采空区围岩一侧壁中部偏上处,在埋设说明书CN102061941ACN102061948A2/3页4杆露出部分另一端上安装全方位无损监测装置,并通过螺母旋紧固定;0011步骤2通过主控计算机编程并与单片机通信,由单片机控制全方位无损监测装置的第二传动机构工作,使与其固定连接的固定板在水平面上转动,同时安装在固定板上的激光测距仪随固定板一起在水平面上转动到预定角度;0012步骤3通过主控计算机编程并与单片机通信,由单片机控制全方位无损监测装置的第二传动机构停止转动,然后使全方位无损。
10、监测装置的第一传动机构输出传动轴在竖直平面内上下转动,然后带动与输出传动轴固定连接的激光测距仪一起在竖直平面内转动到预定角度;0013步骤4由单片机控制激光测距仪进行测距,对围岩表面不同时间、同一点处激光测距仪激光测定的距离求差,得到围岩该点处的位移值,通过主控计算机编程然后与单片机通信,由单片机控制激光测距仪、第一传动机构和第二传动机构进行实时全方位的位移监测,得到围岩表面不同时间、不同点处的位移值;0014步骤5由主控计算机软件将实时采集的监测数据显示并绘制出图形,由主控计算机软件判断是否超过设定的位移阈值,然后确定是否启动声光报警装置发出预警。0015与现有技术相比,本发明的巷道及采空区。
11、围岩安全实时全方位无损监测装置及预警方法所具有的有益效果是00161、操作简便、安全性高、成本较低通过激光测距仪监测巷道及采空区围岩的位移,监测工序简单,实施方便,且成本较低,整个监测过程不影响工程的正常进行,解决了以往监测点在围岩上多处布置所导致的施工困难、繁琐、耗时长、成本高及危险性较大等问题,且当超过设定的位移阈值时可通过单片机启动声光报警装置实现预警,监控屏幕显示具体危险位置,进一步确保了工作人员和设备的安全;00172、自动化程度高、无损伤通过两组传动机构与激光测距仪结合检测,实现了对围岩全方位的无损无接触位移监测,监测范围广,而且避免了对围岩造成新的损伤和影响,由主控计算机软件实时。
12、采集和显示各方位监测数据并绘制图形,自动化程度进一步增强,节省了人力物力;00183、监测数据实时、可靠通过主控计算机并与单片机通信的方式控制全方位无损监测装置实现整个监测过程,实现了对围岩位移的全程控实时监测,并可全程联网,实现远程在线实时位移监测,且实时地将监测到数据进行显示、分析,使得监测到的数据更真实可靠。附图说明0019图1是本发明全方位无损监测装置主视图示意图。0020图2是全方位无损监测装置在围岩内安装位置示意图。0021其中1、单片机2、第一传动机构3、固定板4、激光测距仪5、声光报警装置6、埋设杆7、螺母8、连接件9、第二传动机构10、全方位无损监测装置11、围岩。0022图。
13、12是本发明的最佳实施例,下面结合附图12对本发明做进一步说明具体实施方式0023参照附图12说明书CN102061941ACN102061948A3/3页50024本发明巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置包括单片机1、第一传动机构2、固定板3、激光测距仪4、声光报警装置5、连接件8和第二传动机构9;埋设杆6一端水平安装于围岩11一侧壁中部偏上处,在埋设杆6另一端上通过连接件8安装实时全方位无损监测装置10,并通过螺母7旋紧固定。0025第一传动机构2和第二传动机构9均包括一对啮合传动齿轮、步进电机和输出传动轴,第一传动机构2的一对啮合齿轮在竖直平面上安装,第二传动机构9的一对啮合齿轮。
14、在水平面上安装,由单片机1控制第一传动机构2与第二传动机构9的工作状态,第一传动机构2使激光测距仪4在竖直平面内转动,第二传动机构9使激光测距仪4在水平面内转动,且第一传动机构2与第二传动机构9交替工作,单片机1由主控计算机控制;第二传动机构9的输出传动轴固定连接固定板3的一端,第一传动机构2的输出传动轴连接激光测距仪4的一端,第一传动机构2和第二传动机构9的转动方向和转动角度由单片机1控制,单片机1由主控计算机编程控制。0026利用巷道及采空区围岩安全实时全方位无损监测装置的预警方法,具体步骤如下0027步骤1将埋设杆6一端水平安装于巷道及采空区围岩11一侧壁中部偏上处,在埋设杆6露出部分的。
15、另一端上安装全方位无损监测装置10,并通过螺母7旋紧固定;0028步骤2通过主控计算机编程并与单片机1通信,由单片机1控制全方位无损监测装置10的第二传动机构9工作,使与其固定连接的固定板3在水平面上转动,同时安装在固定板3上的激光测距仪4随固定板3一起在水平面上转动到预定角度;0029步骤3通过主控计算机编程并与单片机1通信,由单片机1控制全方位无损监测装置10的第二传动机构9停止转动,然后使全方位无损监测装置10第一传动机构2的输出传动轴在竖直平面内上下转动,然后带动与输出传动轴固定连接的激光测距仪4一起在竖直平面内转动到预定角度;0030步骤4由单片机1控制激光测距仪4进行测距,对围岩1。
16、1表面不同时间、同一点处激光测距仪4激光测定的距离求差,得到围岩11该点处的位移值,通过主控计算机编程然后与单片机1通信,由单片机1控制激光测距仪4、第一传动机构2和第二传动机构9进行实时全方位的位移监测,得到围岩11表面不同时间、不同点处的位移值;0031步骤5由主控计算机软件将实时采集的监测数据显示并绘制出图形,由主控计算机软件判断是否超过设定的位移阈值,若围岩11某点处的位移值超过设定的位移阈值时,主控计算机报警并通过单片机1启动声光报警装置5发出预警。0032以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。说明书CN102061941ACN102061948A1/1页6图1图2说明书附图CN102061941A。