[实用新型]煤矿用顶板离层监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿井下顶板监测装置，具体为煤矿用顶板离层监测装置。

背景技术

目前，国内外现有的顶板离层监测仪器主要有两种，一种是机械式的，另一种是机电一体化式的。机械式顶板离层监测仪需人工读数，精度不高；机电一体化式存在着传感器量程小，传输速率低，实时性差，监测数据连续性差等不足之处。

发明内容

本实用新型为了解决现有顶板离层监测仪器存在的精度不高、传感器量程小、传输速率低、实时性差、监测数据连续性差等问题，提供一种煤矿用顶板离层监测装置。该监测装置具有量程大、精度高、传输速率快、实时性强的优点。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：煤矿用顶板离层监测装置，包括间隔分布于巷道的各监测单元、沿巷道分布且延伸至井上的CAN总线、直流电源，监测单元由固定于巷道顶板上的位移传感器和与位移传感器相连的包括模-数转换电路(器)、单片机(MCU)、电源电路、显示电路、通信电路(模块)的信号处理装置构成，各监测单元中的信号处理装置与CAN总线相连，直流电源为各监测单元中的信号处理装置供电。使用时，延伸至井上的CAN总线可以经以太网与上位计算机相连。工作时，各监测单元负责各自所处位置的顶板离层监测，即监测单元中的固定于巷道顶板上的位移传感器将巷道顶板离层变化的物理位移信号转变为模拟电信号变量并传送给信号处理装置，此变量在信号处理装置内经A/D转换电路转换成数字信息并经单片机(MCU)处理后，就地显示数据，同时进行数据的上传。数据传输时，各信号处理装置经CAN总线响应上位计算机命令，将数据发送给上位机，地面计算机接收到井下各位移传感器的数据后，保存到数据库中，生成图形、文本，为巷道支护设计人员进行巷道支护的动态设计提供可靠的基础数据。如果该数据信息需要进一步做较为复杂的处理，则可通过上位机来处理，如有重要信息可通过与上位PC机相连的打印机记录打印。可以看出，信号处理装置的作用是对位移传感器的输出信号进行处理(包括A/D转换、显示等)并与CAN总线实现信号相互传输。信号处理装置中的电源电路的作用是将直流电源提供的电压转换成信号处理装置各构成部件或构成电路所需的工作电源电压，同时为位移传感器提供所需的工作电源电压；信号处理装置中的通信电路是为了信号处理装置与CAN总线之间实现正常的信号传输而所需的常规电路。对本领域技术人员来讲，信号处理装置中的各电路的具体结构以及各电路相互之间的连接关系是容易实现的，并且可容易地有多种结构变型。

本实用新型所述的煤矿用顶板离层监测装置采用现代电子、单片机技术并利用网络通信技术将其联网，形成系统，最终能够实现巷道顶板的实时在线监测。利用该装置构建系统后，由地面计算机即可了解监测巷道或区域顶板的支护状况，从而为矿井安全生产创造良好的外部条件，进一步可为优化巷道支护设计提供基础数据，进而降低巷道支护费用，提高掘进速度，提高矿井经济效益。

本实用新型所述的煤矿用顶板离层监测装置基于CAN总线技术，实现了多点实时监测、远程数据传输及数据处理；具有量程大、精度高、传输速率快、实时性强的优点。该装置采用CAN现场总线，结构简单，组网灵活，扩展方便，可靠性高，抗干扰性好，带载能力强，易于安装调试。该装置主要适用于具有爆炸性气体(甲烷)和煤尘的矿井中，对煤矿井下各类巷道、工作面切眼或其他矿山、隧道等需要安装使用的地点进行顶板离层量的实时监测。

附图说明

图1为本实用新型所述的煤矿用顶板离层监测装置的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图中：1-CAN总线，2-直流电源，3-位移传感器，4-信号处理装置，5-通信电缆用三通。

具体实施方式

煤矿用顶板离层监测装置，包括间隔分布于巷道的各监测单元、沿巷道分布且延伸至井上的CAN总线1、直流电源2，监测单元由固定于巷道顶板上的位移传感器3和与位移传感器3相连的包括模-数转换电路(器)、单片机(MCU)、电源电路、显示电路、通信电路(模块)的信号处理装置4构成，各监测单元中的信号处理装置4与CAN总线相连，直流电源2为各监测单元中的信号处理装置4供电。具体实施时，CAN总线(采用通信电缆)经通信电缆用三通5与各监测单元中的信号处理装置4相连，使连接结构更合理。安装时，各监测单元中的信号处理装置4及通信电缆用三通5固定于巷道侧壁上(如附图2所示)，使整个监测装置在巷道内的安装布局更合理。具体使用时，当巷道距井上距离较远时，CAN总线上间隔地串接中继器，以防止距离过长传输信号的衰减。所述的位移传感器3可选用现有公知产品，安装时可采用锚杆或其它方法将其固定于巷道顶板上。直流电源可采用现有的KDW51型本安电源或其它直流供电电源，KDW51型电源供电电压AC127V；本安电源输出2*(12V，0.78A)/(5V，0.35A)；最大短路电流2*0.83A/0.42A。