[实用新型]煤矿井下物联网无线传输式煤体应力传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤体或岩体承载应力传感器。

背景技术

随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部资源开采状态，随着开采深度的不断增加，工程灾害日益增多，与浅部原岩体不同的是，浅部原岩体大多处于弹性应力状态，而进入深部以后则可能处于塑性状态，即有各向不等压的原岩应力引起的压、剪应力超过岩石的强度，造成岩石的破坏，造成矿山深度开采煤岩动力灾害严重。因此煤矿井下需要安装灾害监测预警系统，而灾害监测预警系统离不开煤体应力传感器。

目前较先进的煤体应力传感器，由钻孔探头、本质安全型电路板、电源电路组成。其中钻孔探头主要是上、下夹板和应变片组成，它与本质安全型电路板连接，用于应力的采集。本质安全型电路板上布置信号处理电路，信号处理电路能够把接收到的信号按要求进行处理并通过有线方式或者点对点的无线通信方式传输出去。由于监测现场受工作面推进的影响，经常需要改变传感器的布置形式和安装位置。采用有线的通信方式，配置复杂，布线、维护比较困难，而且井下劳动条件及环境复杂恶劣，极易出现电缆线破断故障或出现接触不良现象，给技术管理带来极大不便。而点对点的无线通讯方式需要手动组网，在监测点较多、环境恶劣的的情况下，组网方式单一、可靠性较低、维护比较困难。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有煤体应力传感器的不足，提供一种能够实现无线传输、自动组网的物联网无线传输式煤体应力传感器。

本实用新型解决技术问题所采用的构造是：一种煤矿井下物联网无线传输式煤体应力传感器，包括壳体、设在壳体上的观察视窗和天线、设在壳体内的本质安全型电路板，以及电源电路和钻孔探头；其中，钻孔探头由应变片、两个夹板构成，应变片通过电缆线与本质安全电路板相连，实现横向变形量的传输；本质安全型电路板包括信号处理电路、光控显示器；信号处理电路由滤波放大电路、A/D转换电路和单片机电路组成，主要用于把接收到的应力信号按照要求进行处理记录；光控显示器由光电二极管和控制电路组成，并与信号处理电路通讯连接，通过矿灯光照观察视窗来唤醒工作并显示应力值；其特征在于，它还包括一个具有无线传输、自动组网功能的无线传输模块，如zigbee模块，无线传输模块与天线和单片机电路连接，用于无线数据信号的发射。

上述各部件的信号传输关系是：

煤体应力传感器通过无线模块自动组网，以物联网形式将信号处理电路记录处理的数据传送给网络中的其他传感器或者专门的无线路由节点；然后由其他传感器或者专门的无线路由节点传输给后续处理设备，后续处理设备再对煤矿井下的煤体应力进行实时监控。

所述的电源电路采用4.5v外接电源，外接电源通过航空插头与本质安全型电路板连接。采用航空插头除连接电池外还可用于下载程序。

所述的钻孔探头的电缆线采用具有机械防反接功能的插头与插件与信号处理电路的滤波放大电路连接。

使用本煤体应力传感器时，将钻孔探头固定安装在煤体或岩体的钻孔内，主体部分固定安装在钻孔外。同时，在煤矿井下设监测子站，多台监测子站可组成多个采区的监测物联网，同时与上位基站连接将监测数据传送到井上监测服务器。

本实用新型的积极效果是：由于无线数传模块采用zigbee或其他可以实现无线传输、自动组网的模块，不用布线且可实现整个传感网络层的自动组网，使得煤体应力传感器配置简单、具有较高的可靠性和安全性、维护方便，适应井下复杂恶劣环境，可长期在井下使用，便于技术管理。而且可通过矿灯光照唤醒工作，显示直观、数据处理功能强。因此该应力传感器具有很好地推广意义。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的整体结构图；

图2是本实用新型的电路原理简图。

图例说明：1-观察视窗，2-天线，3-航空插头，4-上夹板，5-下夹板，6-电缆，7-本质安全型电路板，8-无线模块，9-壳体。

具体实施方式：