CN111255518B - 一种顶板离层仪报警装置及煤矿顶板监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种顶板离层仪报警装置及煤矿顶板监控系统，顶板离层仪报警装置在安装前，先在煤矿顶板上钻取孔洞，以便于将锚定件插入固定。如果煤矿顶板出现沉降，导致测量绳产生移动，通过位移传感器实时获取测量绳的移动量，并通过网络接口连接上位机，获取预设的移动量；当测量绳的移动量超过预设移动量时，通过语音报警板进行报警，同时向上位机发送报警提示。这样实现实时监控。也就是出现移动量过大时，顶板出现离层时，将及时并不断的发出报警，提醒管理人员及路过的人员注意安全，得不到处理将持续发出警报，就能在第一时间暴露问题，井下现场人员就能避开离层位置，使顶板离层处及时得到处理。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿领域，尤其涉及一种顶板离层仪报警装置及煤矿顶板监控系统。
背景技术
煤矿顶板管理一直是一项很重要的工作，煤矿顶板是在煤矿井下位于煤层上方的岩层，也叫煤层顶板。煤层顶板分伪顶、直接顶和老顶。为了能够实现对煤矿顶板的监控，在煤矿顶板安装顶板离层仪，并进行分散安装，安装到很多区域，这样常常发生顶板离层不能被第一时间发现的情况，只有管理人员巡查时，才可能发现问题，顶板事故是煤矿五大自然灾害之一，具有危害性大死亡率高等特点。煤巷、半煤岩巷支护必须进行顶板离层检测，并将监测结果记录在牌板上。实际工作中，有每日观测填写的，还有3天或7天观测填写的，出现顶板离层问题时不能第一时间发现，给安全带来很大的隐患。这样容易发生顶板事故。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种顶板离层仪报警装置，包括：装置本体和控制装置；装置本体设有位移传感器，测量绳，横向连杆以及与横向连杆垂直连接的纵向连杆；
测量绳第一端穿过横向连杆内部，并穿出至横向连杆外部连接固定环；
测量绳第二端穿过纵向连杆内部，并穿出至纵向连杆外部连接锚定件；
测量绳第二端通过锚定件固定到预设的锚固点；
测量绳的中部与位移传感器连接，位移传感器与固定到预设锚固点的锚定件之间的测量绳为绷紧状态；
控制装置设有逻辑控制模块、语音报警板、网络接口、控制按键、显示屏以及用于给控制装置内部元件供电的电源模块；
位移传感器、语音报警板、网络接口、控制按键、显示屏分别与逻辑控制模块连接；
逻辑控制模块通过位移传感器实时获取测量绳的移动量，并通过网络接口连接上位机，获取预设的移动量；当测量绳的移动量超过预设移动量时，通过语音报警板进行报警，同时向上位机发送报警提示。
优选地，测量绳第一端通过固定环固定在预设位置，并使测量绳处于拉紧状态；
位移传感器实时测量位移传感器与测量绳预设连接位到当前连接位的移动量，并将移动量传输至逻辑控制模块。
优选地，位移传感器设置在纵向连杆与横向连杆的连接端位置，并且还设有无线通信模块；位移传感器通过无线通信模块将移动量传输到逻辑控制模块。
优选地，装置本体设有多根测量绳，每根测量绳的第二端通过锚定件固定到不同深度的预设锚固点；
位移传感器测量每根测量绳的移动量，并分别传输给逻辑控制模块。
优选地，固定环设有用于感应测量绳拉力信息的拉力传感器，拉力传感器与逻辑控制模块连接，逻辑控制模块获取测量绳的拉力信息，并将测量绳的拉力信息与预设拉力阈值进行比对判断是否超阈值。
本发明还提供一种煤矿顶板监控系统，包括，顶板离层仪报警装置和上位机；
顶板离层仪报警装置与上位机通信连接；
上位机实时获取顶板离层仪报警装置上传的测量绳移动量，并将测量绳移动量与预设移动量阈值进行比较判断是否超出阈值；实时获取测量绳第二端通过锚定件固定到预设锚固点的煤层状态信息，根据煤层状态信息动态设置预设移动量阈值，并调节预设移动量阈值；
还将当前获取的测量绳移动量，与上一采集周期的测量绳移动量进行比对，判断二者之差是否超阈值。
优选地，上位机将获取的测量绳移动量以及比对结果进行储存；
通过可读文本的形式，配置到系统共享储存库，用户通过移动终端连接上位机实时获取系统共享储存库数据，对当前的测量绳移动量以及比对结果进行获取显示，并实时接收报警信息。
优选地，上位机对每个顶板离层仪报警装置进行位置编码，并配置煤矿区位图，在煤矿区位图中显示各个顶板离层仪报警装置所在的位置信息；
当某个顶板离层仪报警装置发出报警提示时，在煤矿区位图中提示位置信息，并调取所述顶板离层仪报警装置所在煤矿顶板的位置信息，对所述煤矿顶板的煤层信息进行显示；上述信息通过WEB的形式并基于浏览器进行显示及链接。
优选地，上位机每个一预设时长将当前的测量绳移动量进行汇总显示，以曲线，或柱状图，或者图标的方式进行显示。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
顶板离层仪报警装置在安装前，先在煤矿顶板上钻取孔洞，以便于将锚定件插入固定。锚定件具有锚固勾，这样可以牢固的固定在孔洞内，如果煤矿顶板出现沉降，或者变动锚定件随着变动，导致测量绳产生移动，通过位移传感器实时获取测量绳的移动量，并通过网络接口连接上位机，获取预设的移动量；当测量绳的移动量超过预设移动量时，通过语音报警板进行报警，同时向上位机发送报警提示。这样实现实时监控。也就是出现移动量过大时，顶板出现离层时，将及时并不断的发出报警，提醒管理人员及路过的人员注意安全，得不到处理将持续发出警报，这样，就能在第一时间暴露问题，井下现场人员就能避开离层位置，管理人员就能发现问题，然后拿出方案，使顶板离层处及时得到处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为顶板离层仪报警装置示意图；
图2为控制装置示意图；
图3为系统示意图。
具体实施方式
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
本发明提供一种顶板离层仪报警装置，如图1至2所示，包括：装置本体和控制装置；装置本体设有位移传感器16，测量绳1，横向连杆2以及与横向连杆2垂直连接的纵向连杆3；
测量绳1第一端穿过横向连杆2内部，并穿出至横向连杆2外部连接固定环4；测量绳1第二端穿过纵向连杆3内部，并穿出至纵向连杆3外部连接锚定件5；测量绳1第二端通过锚定件5固定到预设的锚固点；测量绳1的中部与位移传感器16连接，位移传感器16与固定到预设锚固点的锚定件5之间的测量绳1为绷紧状态；
固定环4可以与横向连杆2的侧壁相抵接，这样使得测量绳1的两端固定，即一端与锚定件5固定，另一端与固定环4固定。测量绳1可以采用钢丝绳，或者尼龙线、碳素线、PE线。
控制装置设有逻辑控制模块11、语音报警板12、网络接口13、控制按键14、显示屏15以及用于给控制装置内部元件供电的电源模块17；位移传感器16、语音报警板12、网络接口13、控制按键14、显示屏15分别与逻辑控制模块11连接；逻辑控制模块11通过位移传感器16实时获取测量绳1的移动量，并通过网络接口13连接上位机，获取预设的移动量；当测量绳1的移动量超过预设移动量时，通过语音报警板12进行报警，同时向上位机发送报警提示。
逻辑控制模块11可以通过控制按键14获取用户输入的控制指令。控制按键14可以作为现场操作键盘，便于用户在现场对装置的控制以及指令的输入。
通常在装置安装前，先在煤矿顶板上钻取孔洞，以便于将锚定件5插入固定。锚定件5具有锚固勾，这样可以牢固的固定在孔洞内，如果煤矿顶板出现沉降，或者变动锚定件5随着变动，导致测量绳1产生移动，这样位移传感器16可以获取到位移信息，然后对位移信息进行模数转换，进行滤波调制后传输给逻辑控制模块11进行处理。逻辑控制模块11可以采用单片机或微控制器。
本发明中，测量绳1第一端通过固定环4固定在预设位置，并使测量绳1处于拉紧状态；位移传感器16实时测量位移传感器16与测量绳1预设连接位到当前连接位的移动量，并将移动量传输至逻辑控制模块11。
位移传感器16设置在纵向连杆3与横向连杆2的连接端位置，并且还设有无线通信模块；位移传感器16通过无线通信模块将移动量传输到逻辑控制模块11。
本发明中，装置本体设有多根测量绳1，每根测量绳1的第二端通过锚定件5固定到不同深度的预设锚固点；位移传感器16测量每根测量绳1的移动量，并分别传输给逻辑控制模块11。这样可以同时测量不同的测量深度来满足测量要求，保证测量精度。
固定环4设有用于感应测量绳1拉力信息的拉力传感器，拉力传感器与逻辑控制模块11连接，逻辑控制模块11获取测量绳1的拉力信息，并将测量绳1的拉力信息与预设拉力阈值进行比对判断是否超阈值。
如果测量绳1出现崩断，或者拉力无法达到测量要求，可以通过拉力传感器来进行获取，这样保证测量的持续性。
本发明还提供一种煤矿顶板监控系统，如图2所示，包括：顶板离层仪报警装置22和上位机21；
顶板离层仪报警装置22与上位机21通信连接；上位机21实时获取顶板离层仪报警装置22上传的测量绳1移动量，并将测量绳1移动量与预设移动量阈值进行比较判断是否超出阈值；实时获取测量绳1第二端通过锚定件5固定到预设锚固点的煤层状态信息，根据煤层状态信息动态设置预设移动量阈值，并调节预设移动量阈值；还将当前获取的测量绳1移动量，与上一采集周期的测量绳1移动量进行比对，判断二者之差是否超阈值。
上位机将获取的测量绳1移动量以及比对结果进行储存；通过可读文本的形式，配置到系统共享储存库，用户通过移动终端连接上位机实时获取系统共享储存库数据，对当前的测量绳1移动量以及比对结果进行获取显示，并实时接收报警信息。
上位机对每个顶板离层仪报警装置进行位置编码，并配置煤矿区位图，在煤矿区位图中显示各个顶板离层仪报警装置所在的位置信息；当某个顶板离层仪报警装置发出报警提示时，在煤矿区位图中提示位置信息，并调取所述顶板离层仪报警装置所在煤矿顶板的位置信息，对所述煤矿顶板的煤层信息进行显示；上述信息通过WEB的形式并基于浏览器进行显示及链接。上位机每个一预设时长将当前的测量绳1移动量进行汇总显示，以曲线，或柱状图，或者图标的方式进行显示，这样便于用户实时查询煤矿顶板信息，以及测量移动量信息，保证测量精度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (1)
1.一种煤矿顶板监控系统，其特征在于，包括：顶板离层仪报警装置和上位机；
顶板离层仪报警装置包括：装置本体和控制装置；装置本体设有位移传感器，测量绳，横向连杆以及与横向连杆垂直连接的纵向连杆；
测量绳第一端穿过横向连杆内部，并穿出至横向连杆外部连接固定环；
测量绳第二端穿过纵向连杆内部，并穿出至纵向连杆外部连接锚定件；
测量绳第二端通过锚定件固定到预设的锚固点；
测量绳的中部与位移传感器连接，位移传感器与固定到预设锚固点的锚定件之间的测量绳为绷紧状态；
控制装置设有逻辑控制模块、语音报警板、网络接口、控制按键、显示屏以及用于给控制装置内部元件供电的电源模块；
位移传感器、语音报警板、网络接口、控制按键、显示屏分别与逻辑控制模块连接；
逻辑控制模块通过位移传感器实时获取测量绳的移动量，并通过网络接口连接上位机，获取预设的移动量；当测量绳的移动量超过预设移动量时，通过语音报警板进行报警，同时向上位机发送报警提示；
测量绳第一端通过固定环固定在预设位置，并使测量绳处于拉紧状态；
位移传感器实时测量位移传感器与测量绳预设连接位到当前连接位的移动量，并将移动量传输至逻辑控制模块；
位移传感器设置在纵向连杆与横向连杆的连接端位置，并且还设有无线通信模块；位移传感器通过无线通信模块将移动量传输到逻辑控制模块；
装置本体设有多根测量绳，每根测量绳的第二端通过锚定件固定到不同深度的预设锚固点；
位移传感器测量每根测量绳的移动量，并分别传输给逻辑控制模块；
固定环设有用于感应测量绳拉力信息的拉力传感器，拉力传感器与逻辑控制模块连接，逻辑控制模块获取测量绳的拉力信息，并将测量绳的拉力信息与预设拉力阈值进行比对判断是否超阈值；
顶板离层仪报警装置与上位机通信连接；
上位机实时获取顶板离层仪报警装置上传的测量绳移动量，并将测量绳移动量与预设移动量阈值进行比较判断是否超出阈值；实时获取测量绳第二端通过锚定件固定到预设锚固点的煤层状态信息，根据煤层状态信息动态设置预设移动量阈值，并调节预设移动量阈值；
还将当前获取的测量绳移动量，与上一采集周期的测量绳移动量进行比对，判断二者之差是否超阈值；
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