CN111595376A - 一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统与方法，包括注浆锚杆、索数字化识别装置，注浆参数智能存储装置，注浆参数智能采集系统，注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置；能够对每根注浆锚杆、索进行识别，注浆锚杆、索的电子标签与注浆参数一一对应，便于对大量注浆锚杆、索的管理。实现了对注浆压力、水灰比和注浆量的数字化智能采集，能够随时掌握注浆锚杆、索现场实时数据变化。注浆后也可以快速获取每根注浆锚杆、索的注浆信息，便于对施工质量的检测与评估。以上对于实现注浆工程数字化与智能化管理与施工具有十分重要的意义。

Description

一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统与方法

技术领域

本发明属于巷道支护领域，具体涉及一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统与方法。

背景技术

锚注支护技术是维护软岩巷道围岩稳定的一种有效方式，它实质上就是将锚杆、索支护和注浆加固支护相结合，既具有锚杆、索支护作用，又能利用注浆材料增强支护结构的整体性和改变围岩的性质，提高围岩的强度和自承能力，共同保持巷道的稳定。但是，目前关于巷道锚注支护效果检测依然存在以下几个方面的问题：

1、井下巷道中注浆锚杆、索数量众多，每根注浆锚杆、索都对巷道围岩的支护效果起着至关重要的作用，但目前尚无有效方法对每一根注浆锚杆、索进行精细有效的检测与管理。

2、煤矿生产十分关注现场注浆数据，包括注浆量、水灰比、注浆压力等，它不仅是煤矿企业绩效评价的重要依据，而且直接关系到井下巷道围岩的支护效果。但是现有注浆过程无法采集到每根注浆锚杆、索的注浆参数，包括注浆压力、水灰比、注浆量，注浆时缺乏一种对注浆参数科学高效的智能数字化采集手段。

3、目前煤矿技术人员对巷道注浆质量进行现场检测时，主要依据现场施工人工记录的注浆数据，易受虚假虚报数据误导，不能准确客观评价每一根注浆锚杆、索的注浆效果，不利于煤矿的安全生产管理。

为了提升巷道注浆锚杆、索注浆工作的精细化管理水平，提高注浆作业的智能化程度与注浆工程质量，快速获取每根注浆锚杆、索的注浆信息，使管理人员能够随时掌握注浆锚杆、索现场实时数据变化，及时调整应对策略，本发明提出一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统与方法，可以准确获取每根注浆锚杆、索的注浆参数，实现锚注工程数字化、智能化管理。

发明内容

为了实现注浆锚杆、索的注浆参数的智能数字化检测，本发明提供了一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统与方法。

本发明采用的技术方案如下：一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统，包括注浆锚杆、索数字化识别装置，注浆参数智能存储装置，注浆参数智能采集系统，注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置；

所述述注浆锚杆、索数字化识别装置，安装在注浆锚杆、索的端部，包括电子标签，红外感应端和杆体连接装置，用于识别每根注浆锚杆、索的数字化身份证；

所述注浆参数智能存储装置，包括存储器和数据传输接口，用于存储每根注浆锚杆、索对应的注浆参数信息；

所述注浆参数智能采集系统，用于采集每根注浆锚杆、索的注浆参数信息，包括注浆压力、水灰比和注浆量；包括数据传输装置，以及与数据传输装置连接的压力采集装置，水灰比采集装置和注浆量采集装置；所述压力采集装置和水灰比采集装置通过三通接头与注浆管道相连，注浆量采集装置直接与注浆管道相连，供电装置连接各采集装置，并给各采集装置供电；

所述注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置，包括红外发射端，数据读取器，显示装置，数字化信息处理器和信息记录装置，用于读取每根注浆锚杆、索对应的注浆参数信息。

进一步的，所述电子标签是一张非接触的射频卡，固定在注浆锚杆上，具有每根注浆锚杆、索的唯一编号，为注浆锚杆、索的数字化身份证。

进一步的，所述红外感应端连接在电子标签端部，两者封装在一起，杆体连接装置将封装后的电子标签和红外感应端固定在注浆锚杆、索端部，负责感应读取注浆锚杆、索注浆信息，快速读取注浆锚杆、索数字化识别装置发射的红外信号，通过红外信号的点对点传递来完成信号的识别，信号识别完成后会激活电子标签。

进一步，所述存储器负责存储每根注浆锚杆、索的注浆参数信息，存储器与电子标签相连一起封装，封装后的装置留有数据传输接口；数据传输接口负责对接数据传输线，将注浆参数智能采集系统采集到的每根注浆锚杆、索的对应的注浆信息传输至存储器；在注浆锚杆、索注浆信息检测时，当电子标签被激活后，存储器通过无线传输发送每根注浆锚杆、索的注浆参数信息至数据读取器。

进一步，所述压力采集装置为压力传感器，能够直接测得注浆压力实时的变化；水灰比采集装置包括密度计和储浆仓，储浆仓通过三通接头与注浆管连接，储浆仓设有通气孔和出浆孔，密度计安装于储浆仓内；所述注浆量采集装置为流量传感器，能够直接获取注浆时的实时注浆量。

进一步的，数据传输装置是自带激活功能的USB数据传输线，固定在注浆管的端部，通过数据传输接口与注浆锚杆、索智能存储装置对接后激活存储器，存储器被激活后，数据传输装置将采集到的每根注浆锚杆、索的注浆信息传输至注浆锚杆、索智能存储装置的存储器。

进一步的，红外发射端负责发射红外信号，激活电子标签，使不同的注浆锚杆、索的识别装置开始工作；数据读取器负责读取每根注浆锚杆、索存储器中的数据，电子标签被激活后，与其相连的存储器开始工作，将每根注浆锚杆、索的注浆参数信息无线发送至数据读取器；数字化信息处理器负责处理计算接收到的注浆参数信息，包括注浆压力、水灰比、注浆量；所述显示装置上实时显示出每根注浆锚杆、索的注浆参数信息；所述信息记录装置，记录所有注浆锚杆、索对应的注浆信息，它使用USB接口传输，方便工作人员一次性获取。

一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测方法，具体步骤如下：

步骤1)注浆锚杆、索数字化识别装置与注浆参数智能存储装置通过杆体连接装置固定连接在注浆锚杆的端部，连接好注浆管道后，将固定在注浆管道端部的数据传输装置通过数据传输接口与注浆锚杆、索智能存储装置对接，启动注浆泵开始注浆；此时注浆参数智能存储装置被激活，注浆参数智能采集系统采集到的数据经数据传输装置自动传输至注浆参数智能存储装置；

步骤2)当浆液进入注浆参数智能采集系统后，首先通过压力采集装置得到注浆压力的大小；储浆仓的通气孔处于打开状态，浆液沿着通道流动，其中一小部分浆液流入储浆仓，通过水灰比采集装置进行密度监测，获取浆液的水灰比；其余浆液继续沿通道流经注浆量采集装置，采集流量信息；注浆结束后，关闭注浆泵，打开储浆仓上的出浆孔清理注浆参数智能采集系统。

步骤3)进行注浆检测时，先打开注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置的开机键，对准每根注浆锚杆、索的电子标签按下红外发射按键发送红外信号，红外感应端在电子标签端部，能够将接收到的红外信号反馈给电子标签，这时电子标签被激活，与其相连的存储器的会将注浆参数信息无线发送至注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置。

步骤4)注浆参数信息传输至数据读取器，再经数字化信息处理器处理后的信息会快速在显示装置上显示出；获得的注浆参数信息也会自动存储在对应的注浆锚杆编号下，需要时能够很方便的通过数据读取器将数据快速读取出来。

进一步的，步骤2)中，所述浆液的水灰比的计算，由于不同水灰比的水泥浆液对应不同的密度，因此水灰比的判断是通过测量浆液的密度实现的；现场得到的浆液密度值，通过密度值计算浆液的水灰比，公式如下：

其中ρ为浆液密度，ρ_W为水的密度，ρ_C为水泥颗粒密度，单位为kg/m3；W_C为浆液水灰比。

本发明的有益效果是：能够对每根注浆锚杆、索进行识别，注浆锚杆、索的电子标签与注浆参数一一对应，便于对大量注浆锚杆、索的管理。实现了对注浆压力、水灰比和注浆量的数字化智能采集，能够随时掌握注浆锚杆、索现场实时数据变化。注浆后也可以快速获取每根注浆锚杆、索的注浆信息，便于对施工质量的检测与评估。以上对于实现注浆工程数字化与智能化管理与施工具有十分重要的意义。

附图说明

图1是总体结构示意图。

图2是注浆锚杆、索数字化识别装置与注浆参数智能存储装置示意图。

图3是注浆参数智能采集系统示意图。

图4是注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置示意图。

图中，1-注浆锚杆杆体；2-电子标签；3-红外感应端；4-存储器；5-数据传输接口；6-数据传输装置；7-注浆管；8-注浆接口；9-杆体连接装置；10-数据传输线；11-压力传感器；12-流量传感器；13-供电装置；14-密度计；15-出浆孔；16-通气孔；17-储浆仓；18-三通接头；19-数字化信息处理器处理；20-红外发射端；21-显示装置；22-数据读取器；23-注浆锚杆、索数字化识别装置，24-注浆参数智能采集系统；25-注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置；26-注浆参数智能存储装置；27-注浆泵。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统与方法，包括注浆锚杆、索数字化识别装置23、注浆参数智能存储装置26、注浆参数智能采集系统24、注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置25。

如图2所示，所述述注浆锚杆、索数字化识别装置23，安装在注浆锚杆、索的端部，包括电子标签2、红外感应端3和杆体连接装置9，用于识别每根注浆锚杆、索的数字化身份证；所述电子标签2是一张非接触的射频卡，固定在注浆锚杆杆体1上，具有每根注浆锚杆、索的唯一编号，为注浆锚杆、索的数字化身份证。所述红外感应端3连接在电子标签2端部，两者封装在一起，杆体连接装置9将封装后的电子标签2和红外感应端3固定在注浆锚杆、索端部，负责感应读取注浆锚杆、索注浆信息，快速读取注浆锚杆、索数字化识别装置25发射的红外信号，通过红外信号的点对点传递来完成信号的识别，信号识别完成后会激活电子标签2。

如图2所示，所述注浆参数智能存储装置26，包括存储器4和数据传输接口5，用于存储每根注浆锚杆、索对应的注浆参数信息；所述存储器4负责存储每根注浆锚杆、索的注浆参数信息，存储器4与电子标签2相连一起封装，封装后的装置留有数据传输接口5；数据传输接口5负责对接数据传输线10，将注浆参数智能采集系统24采集到的每根注浆锚杆、索的对应的注浆信息传输至存储器4；在注浆锚杆、索注浆信息检测时，当电子标签2被激活后，存储器4通过无线传输发送每根注浆锚杆、索的注浆参数信息至注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置25。

如图3所示，所述注浆参数智能采集系统24，用于采集每根注浆锚杆、索的注浆参数信息，包括注浆压力、水灰比和注浆量；包括数据传输装置，以及与数据传输装置连接的压力采集装置、水灰比采集装置和注浆量采集装置；所述压力采集装置和水灰比采集装置通过三通接头与注浆管道相连，注浆量采集装置直接与注浆管道相连，供电装置连接各采集装置，并给各采集装置供电；所述压力采集装置为压力传感器11，能够直接测得注浆压力实时的变化；水灰比采集装置包括密度计14、储浆仓17，储浆仓17通过三通接头18与注浆管7连接，储浆仓17设有通气孔16和出浆孔15，密度计14安装于储浆仓17内；所述注浆量采集装置为流量传感器12，能够直接获取注浆时的实时注浆量。所述数据传输装置6是自带激活功能的USB数据传输线，固定在注浆管7的端部，通过数据传输接口5与注浆锚杆、索智能存储装置26对接后激活存储器4，存储器4被激活后，数据传输装置6将采集到的每根注浆锚杆、索的注浆信息传输至注浆锚杆、索智能存储装置的存储器。

如图4所示，所述注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置25，包括红外发射端20、数据读取器22、显示装置21、数字化信息处理器19和信息记录装置，用于读取每根注浆锚杆、索对应的注浆参数信息。

所述红外发射端20负责发射红外信号，激活电子标签2，使不同的注浆锚杆、索的识别装置开始工作；数据读取器22负责读取每根注浆锚杆、索存储器中的数据，电子标签2被激活后，与其相连的存储器4开始工作，将每根注浆锚杆、索的注浆参数信息无线发送至数据读取器22；数字化信息处理器19负责处理计算接收到的注浆参数信息，包括注浆压力、水灰比、注浆量；所述显示装置21上实时显示出每根注浆锚杆、索的注浆参数信息；所述信息记录装置，记录所有注浆锚杆、索对应的注浆信息，它使用USB接口传输，方便工作人员一次性获取。

实施例1

一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测方法：

步骤一，注浆锚杆、索数字化识别装置23与注浆参数智能存储装置26通过杆体连接装置9固定连接在注浆锚杆杆体1的端部，使用注浆接口8连接好注浆管7，使用数据传输线10通过数据传输接口5将注浆参数智能存储装置与注浆参数智能采集系统连接起来，压力传感器11和储浆仓17通过三通接头18与注浆管7相连，流量传感器12直接与注浆管道相连。连接好后，启动注浆泵27开始注浆。此时注浆参数智能存储装置26被激活，注浆参数智能采集系统24采集到的数据经数据传输装置6自动传输至注浆参数智能存储装置26的存储器4中。

步骤二，压力传感器11、密度计14、流量传感器12采用供电装置13供电。当浆液流入时，首先通过压力传感器11可以得到注浆压力的大小；然后浆液沿着指定的通道流动，其中一小部分浆液流入储浆仓17，通气孔16可以使浆液顺利流入储浆仓17，浆液储满后关闭通气孔16，当注浆结束后可以通过出浆孔15排出内部浆液。密度计14对浆液密度采集，其余浆液继续沿通道流经流量传感器12采集流量。注浆结束，关闭注浆泵27，清理注浆参数智能采集系统23。

步骤三，进行注浆检测时，先打开注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置25的开机键，红外发射端20对准每根注浆锚杆、索的电子标签2按下红外发射按键发送红外信号，红外感应端3在电子标签2端部，能够将接收到的红外信号反馈给电子标签2，这时电子标签2被激活，与其相连的存储器4会将注浆参数信息发送至注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置25。

步骤四，注浆参数信息首先被数据读取器22读取，后经数字化信息处理器处理19计算，处理后的信息会快速在显示装置21上显示出。获得的注浆参数信息也会自动存储在对应的注浆锚杆编号下，需要时也会很方便地通过数据读取器将数据快速读取出来。

Claims (9)

1.一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统，其特征在于，包括注浆锚杆、索数字化识别装置，注浆参数智能存储装置，注浆参数智能采集系统，注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置；

所述述注浆锚杆、索数字化识别装置，安装在注浆锚杆、索的端部，包括电子标签，红外感应端和杆体连接装置，用于识别每根注浆锚杆、索的数字化身份证；

所述注浆参数智能存储装置，包括存储器和数据传输接口，用于存储每根注浆锚杆、索对应的注浆参数信息；

所述注浆参数智能采集系统，用于采集每根注浆锚杆、索的注浆参数信息，包括注浆压力、水灰比和注浆量；包括数据传输装置，以及与数据传输装置连接的压力采集装置，水灰比采集装置和注浆量采集装置；所述压力采集装置和水灰比采集装置通过三通接头与注浆管道相连，注浆量采集装置直接与注浆管道相连，供电装置连接各采集装置，并给各采集装置供电；

所述注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置，包括红外发射端，数据读取器，显示装置，数字化信息处理器和信息记录装置，用于读取每根注浆锚杆、索对应的注浆参数信息。

2.根据权利要求1所述的一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统，其特征在于，所述电子标签是一张非接触的射频卡，固定在注浆锚杆上，具有每根注浆锚杆、索的唯一编号，为注浆锚杆、索的数字化身份证。

3.根据权利要求1所述的一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统，其特征在于，所述红外感应端连接在电子标签端部，两者封装在一起，杆体连接装置将封装后的电子标签和红外感应端固定在注浆锚杆、索端部，负责感应读取注浆锚杆、索注浆信息，快速读取注浆锚杆、索数字化识别装置发射的红外信号，通过红外信号的点对点传递来完成信号的识别，信号识别完成后会激活电子标签。

4.根据权利要求1所述的一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统，其特征在于，所述存储器负责存储每根注浆锚杆、索的注浆参数信息，存储器与电子标签相连一起封装，封装后的装置留有数据传输接口；数据传输接口负责对接数据传输线，将注浆参数智能采集系统采集到的每根注浆锚杆、索的对应的注浆信息传输至存储器；在注浆锚杆、索注浆信息检测时，当电子标签被激活后，存储器通过无线传输发送每根注浆锚杆、索的注浆参数信息至数据读取器。

5.根据权利要求1所述的一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统，其特征在于，所述水灰比采集装置包括密度计和储浆仓，储浆仓通过三通接头与注浆管连接，储浆仓设有通气孔和出浆孔，密度计安装于储浆仓内。

6.根据权利要求1所述的一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统，其特征在于，所述数据传输装置是自带激活功能的USB数据传输线，固定在注浆管的端部，通过数据传输接口与注浆锚杆、索智能存储装置对接后激活存储器，存储器被激活后，数据传输装置将采集到的每根注浆锚杆、索的注浆信息传输至注浆锚杆、索智能存储装置的存储器。

7.根据权利要求1所述的一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测系统，其特征在于，所述红外发射端负责发射红外信号，激活电子标签，使不同的注浆锚杆、索的识别装置开始工作；所述数据读取器负责读取每根注浆锚杆、索存储器中的数据，电子标签被激活后，与其相连的存储器开始工作，将每根注浆锚杆、索的注浆参数信息无线发送至数据读取器；所述数字化信息处理器负责处理计算接收到的注浆参数信息，包括注浆压力、水灰比、注浆量；所述显示装置上实时显示出每根注浆锚杆、索的注浆参数信息；所述信息记录装置，记录所有注浆锚杆、索对应的注浆信息，它使用USB接口传输，方便工作人员一次性获取。

8.利用权利要求1～7任意一项权利要滶所述的检测系统的一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1)注浆锚杆、索数字化识别装置与注浆参数智能存储装置通过杆体连接装置固定连接在注浆锚杆的端部，连接好注浆管道后，将固定在注浆管道端部的数据传输装置通过数据传输接口与注浆锚杆、索智能存储装置对接，启动注浆泵开始注浆；此时注浆参数智能存储装置被激活，注浆参数智能采集系统采集到的数据经数据传输装置自动传输至注浆参数智能存储装置；

步骤2)当浆液进入注浆参数智能采集系统后，首先通过压力采集装置得到注浆压力的大小；储浆仓的通气孔处于打开状态，浆液沿着通道流动，其中一小部分浆液流入储浆仓，通过水灰比采集装置进行密度监测，获取浆液的水灰比；其余浆液继续沿通道流经注浆量采集装置，采集流量信息；注浆结束后，关闭注浆泵，打开储浆仓上的出浆孔清理注浆参数智能采集系统。

步骤3)进行注浆检测时，先打开注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置的开机键，对准每根注浆锚杆、索的电子标签按下红外发射按键发送红外信号，红外感应端在电子标签端部，能够将接收到的红外信号反馈给电子标签，这时电子标签被激活，与其相连的存储器的会将注浆参数信息无线发送至注浆锚杆、索注浆信息快速读取装置。

步骤4)注浆参数信息传输至数据读取器，再经数字化信息处理器处理后的信息会快速在显示装置上显示出；获得的注浆参数信息也会自动存储在对应的注浆锚杆编号下，需要时能够很方便的通过数据读取器将数据快速读取出来。

9.根据权利要求8所述的一种巷道锚杆、索注浆参数智能数字化检测方法，其特征在于，步骤2)中，所述浆液的水灰比的计算，由于不同水灰比的水泥浆液对应不同的密度，因此水灰比的判断是通过测量浆液的密度实现的；现场得到的浆液密度值，通过密度值计算浆液的水灰比，公式如下：

其中ρ为浆液密度，ρ_W为水的密度，ρ_C为水泥颗粒密度，单位为kg/m3；W_C为浆液水灰比。

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