本發(fā)明屬于信號采集，具體涉及一種豎井圍巖穩(wěn)定性多源信號采集系統(tǒng)及采集方法。

背景技術：

1、礦產是我國的主導資源，工業(yè)及經濟的發(fā)展必然會引起礦產資源需求的增加，隨著淺部資源枯竭，深部開采已成為趨勢。由于高地應力、高溫、高滲透壓的“三高”問題使得巖礦組織結構和力學行為發(fā)生改變，造成深部工程災害頻發(fā)。此外，深部巷道采動應力場變化復雜，其圍巖穩(wěn)定性難以控制，這成為深部巖石力學研究必須跨越的一個鴻溝。

2、而現在豎井施工所遇到的開挖深度大、復雜程度高等新的諸多問題隨之而來，對于施工作業(yè)造成極大的挑戰(zhàn)性，且在地層深處施工過程中，存在連續(xù)且厚大的巖層破碎帶，掘進期間可能誘發(fā)潛在的安全風險。因此，有必要對深部礦井圍巖進行穩(wěn)定性監(jiān)測，以掌握深部礦井圍巖顯現規(guī)律，從而有效控制深部巷道圍巖的穩(wěn)定性，保障深部開采安全。

3、傳統(tǒng)的豎井圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測通常采用對圍巖壓力或位移進行單一監(jiān)測，其采集得到的圍巖信號過于單一，且受限于場地通電條件，傳統(tǒng)的信號采集裝置無法進行長時間數據采集。因此，如何實現豎井圍巖信號不間斷的多源信息采集，及時捕捉并預測圍巖體的健康狀態(tài)，為現場施工作業(yè)人員預留足夠的現場應急時間和空間，是目前亟待解決的問題。

技術實現思路

1、本發(fā)明提供一種豎井圍巖穩(wěn)定性多源信號采集裝置及采集方法，針對傳統(tǒng)的豎井圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測采集得到的圍巖信號過于單一，且受限于場地通電條件，傳統(tǒng)的信號采集裝置無法進行長時間數據采集等問題，采用多傳感器對豎井圍巖信號進行采集，可及時捕捉并預測圍巖體的健康狀態(tài)，為現場施工作業(yè)人員預留足夠的現場應急時間和空間，能夠為現場工人安全作業(yè)及生產提供有力保障。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種豎井圍巖穩(wěn)定性多源信號的采集系統(tǒng)，該采集系統(tǒng)包括傳感器模塊單元、監(jiān)測模組單元、光收發(fā)模塊單元和顯示終端單元；

3、其中，所述傳感器模塊單元，安裝在所述豎井圍巖墻體內，用于實時采集豎井內的多源信號；

4、所述監(jiān)測模組單元，用于給所述傳感器模塊單元供電，并以一定的時間間隔控制傳感器單元采集數據和接收采集數據；

5、所述光收發(fā)模塊單元，用于控制所述監(jiān)測模組單元，并將采集數據上傳；

6、所述顯示終端單元，用于設置采樣時間間隔和采樣次數并通過所述光收發(fā)模塊單元發(fā)送給監(jiān)測模組單元，同時接收采集的多源信號。

7、進一步，所述光收發(fā)模塊單元為qsfp-dd型光收發(fā)模塊。

8、進一步，所述顯示終端在接受數據顯示前，需要通過局域網ip端口與所述光收發(fā)模塊建立有線通訊參數匹配。

9、進一步，所述傳感器模塊單元包括錨桿應力計、孔隙水壓力計和三點位移計；

10、其中，錨桿應力計用于采集豎井圍巖的應力信號；

11、所述孔隙水壓力計用于采集豎井圍巖的孔隙水壓力信號；

12、所述三點位移計用于采集豎井圍巖的位移信號。

13、進一步，所述錨桿應力計采用不銹鋼鋼管與等直徑實心鋼桿交錯相連模式，所述錨桿應力計的振弦感應模塊設置在遠離錨桿應力的受力端；

14、所述孔隙水壓力計為np-ii50型孔隙水壓力計；

15、所述三點位移計為wyj003型三點位移計。

16、進一步，所述監(jiān)測模組單元包括nb-iot低功率模塊、電源模塊、時頻計數器和8通道振弦采集通道。

17、進一步，所述應力信號包括水平小主應力信號、垂直主應力信號和水平大主應力信號。

18、本發(fā)明的另一目的提供一種采用權利要求1-7任意一項所上述的采集系統(tǒng)的采集方法，該采集方法具體包括如下步驟：

19、s1)預先向待監(jiān)測豎井圍巖壁面上鉆孔；

20、s2)檢查傳感器模塊單元、監(jiān)測模組單元、光收發(fā)模塊單元和顯示終端單元是否異常，若正常，則將所述傳感器模塊單元滑送至鉆孔內，并將其固定密封；

21、s3)通過顯示終端設置采樣時間間隔和采樣次數，從而進行信號采集；

22、s4)信號采集完成后，工程人員可通過顯示終端對采集得到的信號進行查詢。

23、本發(fā)明的有益效果在于：與現有技術相比，本發(fā)明運用nb-iot低功率模塊降低采集裝置功耗，提高了電源模塊使用壽命，可實現采集裝置無間斷長時間數據采集；本發(fā)明采用多傳感器對豎井圍巖信號進行采集，可及時捕捉并預測圍巖體的健康狀態(tài)，為現場施工作業(yè)人員預留足夠的現場應急時間和空間，能夠為工程現場的安全作業(yè)及生產提供有力保障。

技術特征：

1.一種豎井圍巖穩(wěn)定性多源信號的采集系統(tǒng)，其特征在于，所述采集系統(tǒng)包括傳感器模塊單元、監(jiān)測模組單元、光收發(fā)模塊單元和顯示終端單元；

2.根據權利要求1所述的采集系統(tǒng)，其特征在于，所述光收發(fā)模塊單元為qsfp-dd型光收發(fā)模塊。

3.根據權利要求1所述的采集系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示終端在接受數據顯示前，需要通過局域網ip端口與所述光收發(fā)模塊建立有線通訊參數匹配。

4.根據權利要求1所述的采集系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器模塊單元包括錨桿應力計、孔隙水壓力計和三點位移計；

5.根據權利要求4所述的采集系統(tǒng)，其特征在于，所述錨桿應力計采用不銹鋼鋼管與等直徑實心鋼桿交錯相連模式，所述錨桿應力計的振弦感應模塊設置在遠離錨桿應力的受力端；

6.根據權利要求1所述的采集系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測模組單元包括nb-iot低功率模塊、電源模塊、時頻計數器和8通道振弦采集通道。

7.根據權利要求4所述的采集裝置，其特征在于，所述應力信號包括水平小主應力信號、垂直主應力信號和水平大主應力信號。

8.一種采用權利要求1-7任意一項所述的采集系統(tǒng)的采集方法，其特征在于，所述方法具體包括如下步驟：

技術總結
本發(fā)明提供一種豎井圍巖穩(wěn)定性多源信號采集裝置及采集方法，包括傳感器模塊、監(jiān)測模組、光收發(fā)模塊和顯示終端；所述傳感器模塊包括錨桿應力計、孔隙水壓力計和三點位移計；所述監(jiān)測模組包括NB?IOT低功率模塊、電源模塊、時頻計數器和8通道振弦采集通道；所述傳感器模塊在采集信號時安裝于豎井圍巖墻體內；所述NB?IOT低功率模塊用于降低所述采集裝置功耗。本發(fā)明可采用多傳感器對豎井圍巖信號進行采集，可及時捕捉并預測圍巖體的健康狀態(tài)，為現場施工作業(yè)人員預留足夠的現場應急時間和空間，能夠為現場工人安全作業(yè)及生產提供有力保障。

技術研發(fā)人員：盧文海,吳已成,阮華東,曾學飛,董澤林,黃惟盛,王迎港
受保護的技術使用者：江西銅業(yè)股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6