[实用新型]一种实时监测矿井塌方系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实时监测矿井塌方系统，属于矿山监测设备技术领域。

背景技术

塌方是矿井在自然力作用下，出现的塌陷下坠的自然现象。冒顶是采掘空间内或者井下其他工作地点顶板岩层的坠落。在矿井施工中，塌方和冒顶是没有本质区别的。所以在矿井中，这类非人为出现的塌陷、坠落的自然现象经常被联系在一起描述。塌方是矿井施工中最常出现的重大地质灾害，约占各类重大地质灾害的90%以上。例如，我国的成昆线、大秦线、衡广线等，因塌方造成的停工约占总工期的1/4-1/3。因此，塌方是矿井施工中出现最多最大的地质灾害。如何对产生塌方的地域进行实时报警，为救援团队提供更多、更准确的信息（如塌方发生的时间、地理位置等等），成为人们日益关注的问题。

在大量研读国内外有关监测矿井塌方方面的文献之后，发现虽然在理论研究矿井塌方方面成果比较多，但现也存在一些缺陷。例如在专利名称为：矿井塌方报警器（申请号：201220163608.2）中，利用形状记忆合金的电阻特性，连续监测矿井是否有塌方的产生。其监测原理如下：把形状记忆合金铺设于矿井表面。在没有塌方产生时，形状记忆合金呈现母相状态，其电阻值为零，或者为一个接近零的数值；当有塌方产生时，由于形状记忆合金受到塌方位移压力作用而发生相变，其电阻值会变为一个大于零的数。所以可以通过监测形状记忆合金的电阻值是否为零，判断是否有塌方的产生。但由于该方案要把形状记忆合金贯穿整个矿井，当某个地区发生塌方时，就会造成形状记忆合金的电阻发生变化，虽然能监测出是否有塌方的产生，但是监测不出塌方的具体地理位置，不能为后续的救援提供详细信息；并且矿井的巷道是随着生产不断延伸的，如果想要监测新巷道塌方产生情况，需要再次铺设新的形状记忆合金，而且该套方案的链接方式全部是有线链接，线路复杂，在矿井下施工不变，造价较高，易扩展性差，不合适监测大规模矿井的塌方情况。

在专利名为：一种矿山安全报警器（申请号：201220639899.8）中发明了一种矿山塌方报警器。虽然报警器在发生塌方时，会发出报警（声音、灯光），但是报警器只会在的岩石坠落过程中发出报警，一旦报警器坠落到地面，就可能被砸毁，致使报警器无法继续报警。而且该种报警器之间不能相互通信，塌方信息不能被有效传递到地面安全中心中，进而造成更大的安全隐患。

发明内容

为了有效克服现有的监测矿井塌方技术不能提供塌方的具体地理位置信息，以及塌方信息不能被有效的传递到地面安全中心中等缺陷，本实用新型提供实时监测矿井塌方系统，该监测系统不仅可以有效的监测矿井中是否有塌方产生，而且可以监测出塌方的具体地理信息以及保证塌方信息可以被有效的传递到地面安全中心中，本实用新型通过以下技术方案实现。

一种实时监测矿井塌方系统，该系统由安装在地面安全中心的上位机和若干实时监测簇组成，每一个簇包括一个簇头网关和若干簇员塌方监测器，网关包括绝缘外壳Ⅱ4、螺丝孔Ⅱ5和置于绝缘外壳Ⅱ4内部的电路板Ⅱ，每个塌方监测器包括绝缘外壳Ⅰ1、螺丝孔Ⅰ2和置于绝缘外壳Ⅰ内部的电路板Ⅰ，网关中电路板Ⅱ包括微型处理器STM32F103ZET6、ZigBeeCC2530无线通信模块、以太网MAC控制器DM9000AEP和包含备用锂电池的供电系统Ⅰ，ZigBeeCC2530无线通信模块、以太网MAC控制器DM9000AEP与微型处理器STM32F103ZET6信号连接，包含备用锂电池的供电系统Ⅰ为微型处理器STM32F103ZET6、ZigBeeCC2530无线通信模块、以太网MAC控制器DM9000AEP提供电源，网关中ZigBeeCC2530无线通信模块网关的天线Ⅱ6位于绝缘外壳Ⅱ4的外部，塌方监测器中的电路板Ⅰ包括微型处理器STM32F103ZET6、ZigBeeCC2530无线通信模块、重力加速度传感器ADXL335和包含备用锂电池的供电系统Ⅱ，微型处理器STM32F103ZET6与ZigBeeCC2530无线通信模块、重力加速度传感器ADXL335信号连接，包含备用锂电池的供电系统Ⅱ为微型处理器STM32F103ZET6、ZigBeeCC2530无线通信模块、重力加速度传感器ADXL335提供电源，塌方监测器中的ZigBeeCC2530无线通信模块塌方监测器的天线Ⅰ3位于绝缘外壳Ⅰ1的外部，网关与安装在地面安全中心的上位机有线通讯。

所述每一个簇中一个网关能最多管理254个塌方监测器。