[发明专利]基于可见光定位技术的形变监测系统及方法

说明书

本发明提供一种基于可见光定位技术的形变监测系统，包括信号控制模块、可见光发射模块、主探测器、次级探测器和信号处理模块；可见光发射模块为可见光源；信号控制模块驱动可见光源按一定的规律点亮；在待监测地有监测点，每个监测点上设有主探测器和次级探测器；主探测器包括光电传感器，次级探测器包括涂黑遮挡物和位于涂黑遮挡物上的光电二极管；信号处理模块包括信号调理模块，用于判断监测点是否有变形的微处理器。本发明利用本身照明所需要的光源加以调制，并在监测点设置相应的探测器，只需要对各监测点的输出电信号进行处理即可得出监测点是否存在变形，安装易于实施，且长期有效、成本低廉。

技术领域

本发明属于可见光定位技术领域，具体涉及一种基于可见光的形变监测系统及方法。

背景技术

在煤矿矿井中，罐道是矿井的垂直运行轨道，是维系地面和地下矿道的重要通道。罐道作为在立体井筒中上下运行的导向装置，可以限制罐笼前后左右摆动，保障罐笼顺畅连续在轨道上运行。然而，在煤矿地下开采过程中，竖井罐道容易发生一定程度的偏斜和变形。罐道变形轻则增加阻力，摩擦罐耳，影响生产；重则发生卡罐、掉罐等重大事故，直接威胁矿工生命安全。目前对煤矿罐道变形的监测方法有：1.人工几何测量法；2.井筒断面测量仪等专业测量仪器；3.基于激光测距的罐道位移监测系统。

就人工测量来说，该方法需要人员指挥进行焊接与钢丝固定，操作复杂且要耗费大量人力物力，成本高昂。而且人为的干扰因素很大，测量结果精确度有限。

专业仪器法对仪器和操作人员要求十分高，而且其分析测试的数据过程不够智能，计算精度较低，耗时较长，需要大量人员协作完成。

基于激光测距的罐道位移监测系统的问题在于，激光位移传感器的采样频率较低，测量距离有限，适用性有限，设备造价昂贵，线路复杂，不适合在恶劣环境下长期工作。

此外，矿井中大功率电气设备的频繁启动和电力电子器件、牵引网络的使用，使得井下电磁环境越来越恶劣。其造成的电磁干扰现象会引起设备、传输通道或系统性能下降，成为影响井下安全生产的关键问题。所以，在这样一种电磁敏感环境下，也难以使用常规电磁波定位手段实行监测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于可见光定位技术的形变监测系统及方法，易于实施，且长期有效、成本低廉。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于可见光定位技术的形变监测系统及方法，其特征在于：它包括信号控制模块、可见光发射模块、主探测器、次级探测器和信号处理模块；

所述的可见光发射模块为在待监测地均布的若干个可见光源；

所述的信号控制模块用于驱动所述的若干个可见光源按一定的规律点亮，且同一时间只有一个可见光源点亮，每个可见光源均点亮一遍为一个周期；

在待监测地分布有若干个监测点，每个监测点上均设有一个所述的主探测器和一个所述的次级探测器；所述的主探测器包括光电传感器，所述的次级探测器包括涂黑遮挡物和位于涂黑遮挡物上的光电二极管；

所述的信号处理模块包括用于将光电传感器和光电二极管的电信号进行放大和模数转换的信号调理模块，用于根据模数转换后的电信号判断监测点是否有变形、监测点形变的方位及形变程度的微处理器。

按上述系统，所述的待监测地为待监测段罐道内壁，所述的可见光源为4个，呈对十字交叉分布在待监测段罐道内壁的水平截面上。

按上述系统，所述的可见光源为LED。

按上述系统，所述的信号控制模块具体用于驱动所述的4个可见光源依次交替点亮。

按上述系统，所述的待监测段罐道内壁为第四系土层底部与基岩交界面上下5m区域。

按上述系统，每间隔4cm²设置一个所述的监测点。