基于激光測(cè)距傳感器的巷道變形連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及礦井監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于激光測(cè)距傳感器的巷道變形連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦安全生產(chǎn)一直都是國(guó)家和社會(huì)大眾關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，在能源緊缺、國(guó)家快速發(fā)展的現(xiàn)狀下，煤礦的安全生產(chǎn)問(wèn)題更是成為我們關(guān)注的焦點(diǎn)。在巷道開(kāi)挖過(guò)程中，由于改變了圍巖的應(yīng)力狀態(tài)致使圍巖變形，目前針對(duì)巷道表面變形量測(cè)量的基本方法是開(kāi)挖巖體后在巷道的兩幫和頂?shù)装遄鰳?biāo)記點(diǎn)，井下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)之間距離的變化，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸至地面監(jiān)控中心，進(jìn)一步計(jì)算出巷道兩幫、頂?shù)装宓淖冃瘟亢妥冃嗡俾?；傳統(tǒng)的井下安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常是采用有線的電纜通信將井下傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳送至地面監(jiān)控中心。
[0003]激光測(cè)距儀由于其測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣等特性，逐漸被應(yīng)用于巷道表面變形量的測(cè)量，與其配合工作的測(cè)量點(diǎn)通常是在巷道的兩幫和頂?shù)装遄鰳?biāo)記點(diǎn)作為靶點(diǎn)，這種靶點(diǎn)在巷道變形后會(huì)出現(xiàn)脫靶的情況，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確、降低測(cè)量工作效率，這種現(xiàn)象亟需改善。
[0004]另外，在長(zhǎng)期的應(yīng)用過(guò)程中，有線的數(shù)據(jù)采集與傳輸方式暴露出諸多弊端:首先，礦井生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜惡劣，井下的重機(jī)械在移動(dòng)的過(guò)程中可能會(huì)損壞通信電纜，導(dǎo)致通信中斷、數(shù)據(jù)傳輸不及時(shí)，達(dá)不到對(duì)井下運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的；其次，有線的電纜通信模式布線復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安裝和維護(hù)不方便；再者，由于井下很多位置布線困難，無(wú)法布置大量的有線監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)固定，存在監(jiān)測(cè)盲區(qū)，造成有線通信在監(jiān)測(cè)范圍上受限；最后，有線通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不靈活、擴(kuò)展性較差，不利于通訊網(wǎng)絡(luò)根據(jù)開(kāi)采進(jìn)展的靈活改變。
[0005]基于上述問(wèn)題，需要提供一種新的通信模式來(lái)替代傳統(tǒng)的有線電纜通信模式，近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種新興技術(shù)，它的飛速發(fā)展為巷道安全監(jiān)測(cè)提供了新的技術(shù)手段，在這其中，ZigBee技術(shù)以其低成本、低功耗、較低復(fù)雜程度、采集節(jié)點(diǎn)小巧靈活且易于組網(wǎng)的特性，成為巷道安全監(jiān)測(cè)新的發(fā)展方向，更適應(yīng)于井下各種環(huán)境的參數(shù)采集。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006](一)解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于激光測(cè)距傳感器的巷道變形連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有效地避免了測(cè)量靶點(diǎn)脫靶的情況，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道變形的不間斷監(jiān)測(cè)，利用ZigBee無(wú)線傳輸技術(shù)替代傳統(tǒng)的有線電纜通信，極大程度地優(yōu)化了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案:
[0010]一種基于激光測(cè)距傳感器的巷道變形連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示與處理系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括若干設(shè)置在巷道橫截面的數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括位于巷道橫截面頂端的激光測(cè)距裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、供電裝置、單片機(jī)及設(shè)于巷道橫截面兩側(cè)的反光靶帶，所述數(shù)據(jù)顯示與處理系統(tǒng)包括上位機(jī)；所述上位機(jī)通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)與所述單片機(jī)互聯(lián)，所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)包括由上位機(jī)控制的Zigbee單元及與單片機(jī)相連的Zigbee節(jié)點(diǎn)單元；所述激光測(cè)距裝置與驅(qū)動(dòng)裝置相連，所述驅(qū)動(dòng)裝置連接供電裝置，激光測(cè)距裝置內(nèi)設(shè)有激光測(cè)距傳感器，所述單片機(jī)分別連接激光測(cè)距傳感器、驅(qū)動(dòng)裝置及供電裝置。
[0011]進(jìn)一步的，所述Zigbee單元與所述上位機(jī)的usb接口相連。
[0012]進(jìn)一步的，所述各數(shù)據(jù)采集模塊沿巷道進(jìn)深方向間距50-100米設(shè)置。
[0013]進(jìn)一步的，所述各巷道橫截面頂端的激光測(cè)距裝置設(shè)有2個(gè)，所述激光測(cè)距裝置對(duì)稱安裝在巷道頂端。
[0014]進(jìn)一步的，所述由上位機(jī)控制的ZigBee單元設(shè)置為網(wǎng)關(guān)模式，所述ZigBee網(wǎng)關(guān)與ZigBee節(jié)點(diǎn)參數(shù)一致。
[0015]進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)裝置為步進(jìn)電機(jī)，所述單片機(jī)上還設(shè)有電流放大芯片，所述步進(jìn)電機(jī)通過(guò)電流放大芯片與單片機(jī)相連。
[0016]進(jìn)一步的，所述供電裝置為移動(dòng)電源。
[0017](三)有益效果
[0018]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0019]1、通過(guò)在巷道兩側(cè)設(shè)置反光靶帶替代傳統(tǒng)的單個(gè)測(cè)量靶點(diǎn)，有效避免了由于巷道變形導(dǎo)致靶點(diǎn)易出現(xiàn)脫靶的情況，本實(shí)用新型可連續(xù)不脫靶地監(jiān)測(cè)到巷道變形；
[0020]2、在完成一次測(cè)量任務(wù)后，激光測(cè)距裝置進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)省功耗，直至上位機(jī)再次發(fā)送指令，開(kāi)始進(jìn)行下一次測(cè)量任務(wù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道變形的24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)；
[0021]3、本實(shí)用新型利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，其低成本、低功耗、較低復(fù)雜程度、采集節(jié)點(diǎn)小巧靈活且易于組網(wǎng)，避免了傳統(tǒng)有線電纜傳輸?shù)母黜?xiàng)弊端，能夠?qū)孪锏雷冃芜M(jìn)行實(shí)時(shí)、可靠的監(jiān)測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型測(cè)量節(jié)點(diǎn)示意圖。
[0025]圖中:1、激光測(cè)距裝置；2、反光靶帶。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0027]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種基于激光測(cè)距傳感器的巷道變形連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括