[实用新型]一种网路数字平行直读式顶板离层仪

说明书

技术领域

本实用新型属于煤系地层矿井井下巷道顶板离层监测技术领域，具体涉及一种网路数字平行直读式顶板离层仪。

背景技术

目前国内煤系地层矿井井下巷道所用的顶板离层仪主要有机械式直读顶板离层仪和数字式顶板离层仪两类。其中，机械式直读顶板离层仪主要分平行式直读和直杆式直读等两类，数字式顶板离层仪主要为直杆直读式，代表性产品为GUD-240型围岩离层传感器、GYW300围岩位移测定仪、YHW150型顶板位移监测仪和光栅位移监测系统等，数字平行直读式顶板离层仪则相对较少。

机械式平行直读顶板离层仪主要由基点锚头、测绳、垂直测筒、左测筒和右测筒等组成，其中，左测筒和右测筒分别表示深基点和浅基点的位移指示，深基点锚头固定在锚固区之外的稳定岩层中，浅基点锚头固定在锚杆上端头位置，当锚杆锚固范围内有离层时，顶板及垂直测筒向下移动，左测筒和右测筒标尺同时指示；当锚杆锚固范围外顶板离层时，垂直测筒与顶板相对应位置不变，右测筒位移指示不变，左测筒位移指示发生变化。该类机械式平行直读顶板离层仪使用方便、价格低廉，但在使用过程中存在如下问题：1) 人工攀梯观察，观察测量极不方便，误差大，存在安全隐患；2) 人工定时观察测量顶板离层状况，不能实现不间断自动监测和数据传输，存在时间空档。

发明内容

本实用新型目的旨在克服上述缺点，提供一种观察测量方便、数据真实可靠并能自动监测及实时传输数据的网路数字平行直读式顶板离层仪。

为达到上述目的，本实用新型采用如下解决方案：一种网路数字平行直读式顶板离层仪，包括传感器节点和无线基站，其特征在于：传感器节点由基点锚头、测绳、垂直测筒、分段电容式位移传感器、左测筒监视器、右测筒监视器和处理器组成；组网协议为ZigBee协议，网络结构为自组织、自愈性重叠树结构，网络结构整体采用树形结构，传感器节点仅与紧邻的传感器节点通讯，局部采用网格结构，传感器节点仅与次紧邻的传感器节点通讯，传感器节点之间的通讯距离小于100m。

上述的网路数字平行直读式顶板离层仪，其特征在于：所述的左测筒监视器和右测筒监视器为平行直读光控显示，光控元件为光敏二极管，矿灯触发，显示时间为60s，显示元件为1寸LED数码管，处理器8为MCU+射频收发模块，为全功能设备(FFD节点)。

上述的网路数字平行直读式顶板离层仪，其特征在于：所述的无线基站工作电压为127—400V，可管理传感器节点的最大总数为256个，数据存储时间大于12个月，人机交互模式为显示5寸真彩LCD，4线电阻触控屏，断电工作时间大于2小时，接口为ZigBee、RS485、以太网和USB口。

本实用新型的工作原理及过程为: 传感器节点中的基点锚头、测绳和垂直测筒组成深基点和浅基点岩层位移模拟测量装置，对锚固区外和锚固区内的岩层位移进行测量，得到岩层位移模拟信号；传感器节点中的分段电容式位移传感器、处理器、左测筒监视器和右测筒监视器组成岩层位移模拟信号采集、处理和数字显示装置，对岩层位移模拟信号进行采集，转换为岩层位移数字信号，并进行处理和输出显示，其中，左测筒监视器对深基点的位移进行输出显示；右测筒监视器对浅基点的位移进行输出显示；无线基站对岩层位移数字信号进行无线传输，组网协议为ZigBee协议，网络结构为自组织、自愈性重叠树结构，整体采用树形结构，局部采用网格结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型是一种矿井井下巷道顶板离层监测的网路数字平行直读式顶板离层仪，该发明是以ZigBee协议为组网协议，以自组织、自愈性重叠树结构为网络结构，实现了无线传感器网络对矿井井下巷道顶板离层进行网路数字平行直读式监测，并且在保证通讯效率的情况下提高了通讯的可靠性。

2、本实用新型的传感器节点采用了分段电容式位移传感器，既可独立使用，也可作为无线网路节点。独立使用时，该离层仪采用光控显示技术，确保电池供电时的能源低消耗；在作为无线网路节点时，该离层仪除了具有传感器的功能外，还是一个具有路由器功能的全功能设备(FFD节点)，可以转发其相邻两个无线节点的数据。

3、本实用新型的基站具有数据存储、协议转换、历史数据查看、离层数据空间相关分析、时间相关分析等功能。即可独立作为该离层仪的管理设备，用于记录、查看各个单机的数据，观察测量方便，也可作为网桥将离层数据送入整个自动化网络中，起到自动监测并实时传输数据的作用，便于集中统一管理，提高安全管理水平。在不具备井下以太网时，该基站还可以通过USB接口将数据备份到移动硬盘中，然后通过移动硬盘盘进行数据共享。