CN116085053B - 一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统，该系统包括井下测量部分与井上监督部分，井下测量部分包括动态监测单元、供电分线单元、通讯环网单元、交换网关单元，井上监督部分包括调度转换单元、工控管理单元、布局安装单元及云端服务单元。本发明通过组建无线监测感知的传感器组网，对煤矿井下工作面顶板压力、锚杆压力以及巷道压力等进行综合监测的自动化监测系统，可以同时监测压力和位移多种参数，是利用计算机技术、通讯技术、传感器技术解决矿井顶板监测分析，实现集矿井矿压数据采集、数据处理、数据网络共享于一体，从而能够及时掌握矿井动态，达到对事故的早发现、早预报、早防治。

Description

一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统

技术领域

本发明涉及矿压监测技术领域，具体来说，涉及一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统。

背景技术

煤炭是关系国家经济命脉的重要基础能源。“富煤贫油少气”的能源结构，决定其战略地位在相当长的时间内不会改变。虽然历年来煤炭能源消费比重在减少，但消费总量仍保持平稳。预计到2030年，煤炭在一次能源中的比重仍将占50%。

煤矿工作面矿压是指在煤炭开采过程中，煤层和周围围岩受到采煤压力的影响而产生的应力、位移和变形等现象。在煤矿生产中，由于煤矿地质条件和采煤工艺的限制，工作面矿压问题一直是煤矿生产中的难点和重点。

煤矿工作面矿压问题的解决，不仅关系到煤矿的安全生产，也关系到煤炭资源的高效利用。由于煤炭的开采方式以及煤层结构等因素的影响，煤炭开采过程中会形成大量的空隙和裂隙，煤矿工作面的矿压会对这些空隙和裂隙的稳定性产生影响，从而影响煤层的采运效率。

为了解决煤矿工作面矿压问题，煤矿企业通常会采用工程控制和技术控制相结合的方法，例如在煤巷中设置支撑体系、开展压裂注浆等技术手段，以保证工作面的稳定和安全。在过去，矿压监测主要依赖于传统的人工观测方法，但现在，随着传感技术的快速发展，越来越多的矿压监测系统开始使用传感器自动监测。目前的工作面矿压监测技术已经取得了很大的进展，但仍存在一些技术难点和待优化的问题：

1.传感器布置和安装问题：不同类型的传感器需要不同的布置和安装方法。如何更好地布置和安装传感器以确保正确和准确的测量数据仍然是一个挑战。

2.传感器数据传输问题：由于监测系统的数据量非常庞大，如何有效实现信息的传输通信与处理仍然是一个挑战。

3.传感器能耗问题：现有的工作面矿压监测系统需要长时间运行，需要传感器具备较低的能耗，因此需要研究开发低功耗的传感器技术。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统，该系统包括井下测量部分与井上监督部分，井下测量部分包括动态监测单元、供电分线单元、通讯环网单元、交换网关单元，井上监督部分包括调度转换单元、工控管理单元、布局安装单元及云端服务单元；

其中，动态监测单元，用于实时测量矿井工作面矿压的监测数据；

供电分线单元，用于提供矿井内监测与网关设备的连接供电；

通讯环网单元，用于提供矿井内监测与网关设备间的互联通讯；

交换网关单元，用于提供网关设备实现井上与井下间的数据传输；

调度转换单元，用于接收监测信号的光信号并进行转换与调度；

工控管理单元，用于对监测数据进行处理实现综合分析与预警；

布局安装单元，用于在矿井工作面进行监测设备最优布局安装；

云端服务单元，用于接收与存储矿井工作面矿压监测数据。

进一步的，动态监测单元包括无线监测感知节点、分布式监测站点及井下监测总站点；

其中，无线监测感知节点，用于提供基于无线通信的监测设备，安装在矿井工作面内预先布局的各个监测区域，实现工作面矿压的实时在线监测，并利用压缩传感技术将监测数据发送至分布式监测站点；

分布式监测站点，用于将矿井工作面划分若干监测范围，分别设定对应的监测站点，每个监测站点统一管理该监测范围内的无线监测感知节点，并接收与汇总监测数据发送至井下监测总站点；

井下监测总站点，用于布置在矿井入口处，接收与汇总若干分布式监测站点传输的监测信号进行过滤与增强，并通过网关设备与调度转换单元保持通信连接输送井下监测数据信号。

进一步的，无线监测感知节点包括矿压监测模块、节点通信模块、压缩传感模块及独立供电模块；

其中，矿压监测模块，用于作为基础的监测设备安装在矿井工作面的各个监测区域，实时测量矿井工作面矿压的监测数据；

节点通信模块，用于实现各个无线监测感知节点间的定位与互联，构建以分布式监测站点为核心的区域监测网络，实现无线监测感知节点之间及与分布式监测站点间的数据通信；

压缩传感模块，用于利用压缩感知技术对监测数据进行压缩编码；

独立供电模块，用于提供无线监测感知节点的独立供电。

进一步的，矿压监测模块包括锚杆压电应力传感器与顶板多点位移计，监测数据包括锚杆压力变化值与顶面位移量。

进一步的，锚杆压电应力传感器包括压电陶瓷片、压电激励电路、阻抗值监测电路、时钟电路、矿压运算电路及A/D转换器；

其中，压电陶瓷片，用于提供压电材料与锚杆表面进行连接固定；

压电激励电路，用于按周期向压电陶瓷片提供不同频率电信号；

阻抗值监测电路，用于对压电陶瓷片的阻抗值进行监测；

时钟电路，用于设定对压电陶瓷片进行电信号激励的周期；

矿压运算电路，用于根据压电陶瓷片阻抗值变化计算矿压；

A/D转换器，用于实现将检测到的电信号转换为数字信号。

进一步的，矿压运算电路，用于根据压电陶瓷片阻抗值变化计算矿压的计算公式为：

式中，Q表示锚杆压力变化值；Z表示阻抗值；i表示扫频次数；n表示指定扫频周期内总扫频次数；Z _i 表示第i次扫频时压电陶瓷片的阻抗值；Z表示第i次扫频开始前的初始阻抗值；表示阻抗值与压力的转换系数。

进一步的，顶板多点位移计安装在矿井工作面的顶板区域，顶板多点位移计内部两根钢丝绳，一根钢丝绳固定在顶板上方钻孔中深基点位置，另一根钢丝绳固定在顶板上方钻孔中浅基点位置，当离层出现时，两根钢丝绳被拉长并带动顶板多点位移计内部齿轮转动，触发齿轮上的光电开关产生相应的电脉冲信号，将该电脉冲信号转换为数字信号得到工作面的位移量。

进一步的，节点通信模块包括无线通信子模块、节点定位子模块、节点选取子模块、

其中，无线通信子模块，用于实现无线监测感知节点之间的无线通信与数据传输；

节点定位子模块，用于提供无线监测感知节点的定位；

节点选取子模块，用于定期在区域监测网络中选择主节点，若所选主节点未向邻居节点发送无线广播信息则判定为损坏，若所选主节点正常进行广播通信，则进入稳定工作状态。

进一步的，压缩传感模块包括网格编码子模块、数据组合子模块及节点编码子模块；

其中，网格编码子模块，用于利用随机线性网格编码生成压缩感知的随机投影，利用伯努利拉德马赫随机矩阵进行编码得到头部区域；

数据组合子模块，用于将监测数据作为数据区并与头部区域进行组合形成数据包；

节点编码子模块，用于接收其他无线监测感知节点发送的数据包，若该数据包与自身数据包的头部区域包含相同节点则进行合并，若两个数据包的头部区域不包含相同节点且超过固定长度则不合并，最终对饱和的数据包进行发送。

进一步的，分布式监测站点包括无线接收模块、放大调理模块、压缩解码模块、预先校验模块、预警告警模块及光纤接口模块；

其中，无线接收模块，用于与监测范围内无线监测感知节点构成的区域监测网络形成无线通信；

放大调理模块，用于对接收到的监测数据进行放大调理；

压缩解码模块，用于对数据包形式的监测数据进行压缩解码；

预先校验模块，用于对监测数据进行预先校验与阈值识别；

预警告警模块，用于在超过监测阈值后进行预警提醒；

光纤接口模块，用于将监测范围内的监测数据转换为光信号形式的监测信号，并通过光纤链路向井下监测总站点发送。

本发明的有益效果为：通过组建无线监测感知的传感器组网，对煤矿井下工作面顶板压力、锚杆压力以及巷道压力等进行综合监测的自动化监测系统，可以同时监测压力和位移多种参数，是利用计算机技术、通讯技术、传感器技术解决矿井顶板监测分析，实现集矿井矿压数据采集、数据处理、数据网络共享于一体，采用现代化的监测手段对煤矿各种矿压参数进行监测，从而能够及时掌握矿井动态，达到对事故的早发现、早预报、早防治。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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是根据本发明实施例的一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统的系统框图；

图2是根据本发明实施例的一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统中动态监测单元的系统框图。

图中：

1、动态监测单元；101、无线监测感知节点；10101、矿压监测模块；10102、节点通信模块；10103、压缩传感模块；10104、独立供电模块；102、分布式监测站点；10201、无线接收模块；10202、放大调理模块；10203、压缩解码模块；10204、预先校验模块；10205、预警告警模块；10206、光纤接口模块；103、井下监测总站点；2、供电分线单元；3、通讯环网单元；4、交换网关单元；5、调度转换单元；6、工控管理单元；7、布局安装单元；8、云端服务单元。

具体实施方式

根据本发明的实施例，提供了一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-图2所示，根据本发明实施例的基于传感技术的工作面矿压在线监测系统，该系统包括井下测量部分与井上监督部分，井下测量部分包括动态监测单元1、供电分线单元2、通讯环网单元3、交换网关单元4，井上监督部分包括调度转换单元5、工控管理单元6、布局安装单元7及云端服务单元8。

其中，动态监测单元1，用于实时测量矿井工作面矿压的监测数据。

动态监测单元1包括无线监测感知节点101、分布式监测站点102及井下监测总站点103。

其中，无线监测感知节点101，用于提供基于无线通信的监测设备，安装在矿井工作面内预先布局的各个监测区域，实现工作面矿压的实时在线监测，并利用压缩传感技术将监测数据发送至分布式监测站点102。

无线监测感知节点101包括矿压监测模块10101、节点通信模块10102、压缩传感模块10103及独立供电模块10104。

其中，矿压监测模块10101，用于作为基础的监测设备安装在矿井工作面的各个监测区域，实时测量矿井工作面矿压的监测数据。

矿压监测模块10101包括锚杆压电应力传感器与顶板多点位移计，监测数据包括锚杆压力变化值与顶面位移量。

锚杆压电应力传感器包括压电陶瓷片、压电激励电路、阻抗值监测电路、时钟电路、矿压运算电路及A/D转换器。

其中，压电陶瓷片，用于提供压电材料与锚杆表面进行连接固定。

压电激励电路，用于按周期向压电陶瓷片提供不同频率电信号。

阻抗值监测电路，用于对压电陶瓷片的阻抗值进行监测。

时钟电路，用于设定对压电陶瓷片进行电信号激励的周期。

矿压运算电路，用于根据压电陶瓷片阻抗值变化计算矿压，计算公式为：

式中，Q表示锚杆压力变化值，Z表示阻抗值，i表示扫频次数，n表示指定扫频周期内总扫频次数，Z _i 表示第i次扫频时压电陶瓷片的阻抗值，Z ₀ 表示第i次扫频开始前的初始阻抗值，表示阻抗值与压力的转换系数，A/D转换器，用于实现将检测到的电信号转换为数字信号。

顶板多点位移计安装在矿井工作面的顶板区域，顶板多点位移计内部两根钢丝绳，一根钢丝绳固定在顶板上方钻孔中深基点位置，另一根钢丝绳固定在顶板上方钻孔中浅基点位置，当离层出现时，两根钢丝绳被拉长并带动顶板多点位移计内部齿轮转动，触发齿轮上的光电开关产生相应的电脉冲信号，将该电脉冲信号转换为数字信号得到工作面的位移量。

节点通信模块10102，用于实现各个无线监测感知节点101间的定位与互联，构建以分布式监测站点102为核心的区域监测网络，实现无线监测感知节点101之间及与分布式监测站点间的数据通信。

节点通信模块10102包括无线通信子模块、节点定位子模块、节点选取子模块、

其中，无线通信子模块，用于实现无线监测感知节点101之间的无线通信与数据传输。

节点定位子模块，用于提供无线监测感知节点101的定位。

节点选取子模块，用于定期在区域监测网络中选择主节点，若所选主节点未向邻居节点发送无线广播信息则判定为损坏，若所选主节点正常进行广播通信，则进入稳定工作状态。

压缩传感模块10103，用于利用压缩感知技术对监测数据进行压缩编码。

压缩感知技术，又称为压缩传感技术（Compression sensing technology）是一种基于材料压缩变形的传感技术。当被监测物体产生压缩变形时，传感器内部的压电材料会产生电荷输出，通过采集和处理这些电信号，可以实现对被监测物体的压力、重量等参数的测量和监测。压缩传感技术在工业自动化、机器人、医疗、环境监测等领域得到了广泛应用。在煤矿工作面矿压监测方面，也可以利用压缩传感技术构建监测传感器组网，并通过数据通信技术实现传感器之间的数据传输和处理。

相对于传统的矿压监测方法，利用压缩传感技术构建传感器组网具有以下优点：

1.压缩传感技术可以将数据压缩，从而减少传输的数据量，降低传输的带宽需求，提高传输效率。

2.压缩传感技术可以将数据压缩后再进行传输，可以在不降低数据质量的前提下提高传输速度。

3.压缩传感技术可以将数据压缩后再进行传输，可以减少传输所需的时间，从而降低传输时延。

4.压缩传感技术可以将数据压缩后再进行传输，可以减少传输的数据量，从而减少数据在传输过程中的泄露风险，增强数据安全性。

5.压缩传感技术可以将数据压缩后再进行传输，可以减少传输的能耗，从而延长传感器组网的使用寿命。

压缩传感模块10103包括网格编码子模块、数据组合子模块及节点编码子模块。

其中，网格编码子模块，用于利用随机线性网格编码生成压缩感知的随机投影，利用伯努利拉德马赫随机矩阵进行编码得到头部区域。

数据组合子模块，用于将监测数据作为数据区并与头部区域进行组合形成数据包。

节点编码子模块，用于接收其他无线监测感知节点101发送的数据包，若该数据包与自身数据包的头部区域包含相同节点则进行合并，若两个数据包的头部区域不包含相同节点且超过固定长度则不合并，最终对饱和的数据包进行发送。

独立供电模块10104，用于提供无线监测感知节点101的独立供电。

分布式监测站点102，用于将矿井工作面划分若干监测范围，分别设定对应的监测站点，每个监测站点统一管理该监测范围内的无线监测感知节点101，并接收与汇总监测数据发送至井下监测总站点103。

分布式监测站点102包括无线接收模块10201、放大调理模块10202、压缩解码模块10203、预先校验模块10204、预警告警模块10205及光纤接口模块10206。

其中，无线接收模块10201，用于与监测范围内无线监测感知节点101构成的区域监测网络形成无线通信。

放大调理模块10202，用于对接收到的监测数据进行放大调理。

压缩解码模块10203，用于对数据包形式的监测数据进行压缩解码。

预先校验模块10204，用于对监测数据进行预先校验与阈值识别。

预警告警模块10205，用于在超过监测阈值后进行预警提醒。

光纤接口模块10206，用于将监测范围内的监测数据转换为光信号形式的监测信号，并通过光纤链路向井下监测总站点103发送。

井下监测总站点103，用于布置在矿井入口处，接收与汇总若干分布式监测站点102传输的监测信号进行过滤与增强，并通过网关设备与调度转换单元5保持通信连接输送井下监测数据信号。

供电分线单元2，用于提供矿井内监测与网关设备的连接供电。

供电分线单元2主要用于提供电源连接和分配。安装在矿井内的某个固定位置，通过电缆将电源传输到矿井内的监测设备和网关设备。供电分线单元2具有多个电源输出端口，可以将电源分配到多个设备上，这样可以简化电缆布线，并使矿井内的设备更加灵活和可靠。除了电源输出，供电分线单元2还包括一些监测和控制功能，例如电源监测、过载保护和故障诊断等。

通讯环网单元3，用于提供矿井内监测与网关设备间的互联通讯。

通讯环网单元3用于实现各个动态监测单元1与网关设备间的互联通讯的设备单元。包括了一些网络设备和通信线路，例如交换机、路由器、光纤链路等。通讯环网单元3构建矿井内部的通信网络，将各个动态监测单元1的数据传输至网关设备，实现数据的采集和处理。通讯环网单元3对于矿井工作面矿压在线监测系统的建设非常重要，它能够保障动态监测单元1与网关设备之间的稳定通讯，从而保证监测数据的准确性和及时性。

交换网关单元4，用于提供网关设备实现井上与井下间的数据传输。

交换网关单元4是一个关键的组件，它提供了井上与井下之间的数据传输和通信。交换网关单元由以下部分组成：

1）数据接口：负责与井下各个传感器节点和井上监测系统进行数据通信和传输。

2）通讯控制器：负责控制数据的传输和处理，并对井下传感器节点进行管理和监控。

3）网络连接：负责将煤矿工作面传感器监测数据通过有线或无线网络连接至井上系统，即调度转换单元5。

交换网关单元需要稳定可靠的数据传输和通讯功能，以确保井下监测系统的准确性和及时性。同时，为了提高传输效率和数据安全性，交换网关单元还具备数据压缩、加密、解密等功能。

调度转换单元5，用于接收监测信号的光信号并进行转换与调度。

调度转换单元5用于接收矿井内传感器监测信号的光信号，并将其转换成数字信号进行处理和调度的设备。它由接收器、光纤转换器、数字信号处理器和调度器等组成。

在煤矿工作面矿压监测系统中，井下部分通过光纤传输监测信号到调度转换单元5，调度转换单元5将光信号转换成数字信号，并对信号进行处理和调度，最终将监测数据传输到工控管理单元6进行分析和处理。调度转换单元具有高速、稳定、可靠的数据传输能力，能够满足矿井工作面矿压监测系统对数据实时性、准确性、完整性和安全性的要求。

工控管理单元6，用于对监测数据进行处理实现综合分析与预警。

工控管理单元6对整个监测系统进行管理的核心控制单元，其主要功能包括对监测数据的采集、传输、存储、处理和分析，实现煤矿工作面矿压的实时监测和预警。

具体来说，工控管理单元需要完成以下任务：

一、数据采集：接收来自监测传感器的数据，并对其进行处理和转换，以满足后续数据处理和分析的需求。

二、数据传输：将采集到的数据传输到数据存储单元和后续数据处理单元中。

三、数据存储：对采集到的数据进行存储，以便后续查询和分析。

四、数据处理：对存储的数据进行处理和分析，生成煤矿工作面矿压的实时监测数据，并进行异常预警。

五、数据展示：将处理后的监测数据通过可视化的方式展示给用户，方便用户进行分析和决策。

六、系统管理：对整个监测系统进行管理和维护，确保系统的正常运行。

布局安装单元7，用于在矿井工作面进行监测设备最优布局安装。

布局安装单元7是用于在矿井工作面进行监测设备最优布局安装的单元。其主要任务是确定传感器、数据采集器等监测设备的最佳布局位置，以保证监测数据的准确性和完整性。该单元主要包括以下几个方面：

地质勘探：进行地质勘探，获取地质数据，包括地质构造、岩层厚度、断层位置等信息，以辅助进行监测设备布局规划。

监测点位确定：根据矿井工作面的结构特点、采煤工艺和煤层条件等因素，确定监测点位。

设备选型：根据监测点位的要求和实际情况，选用合适的监测设备，如应力传感器、位移传感器、压力传感器等。

设备布局：将选定的监测设备布局在监测点位上，并确定其安装方式、布线方式等。

云端服务单元8，用于接收与存储矿井工作面矿压监测数据。

云端服务单元8是一个云服务器或云存储服务，用于接收、存储、处理和管理矿井工作面矿压监测数据。具体功能包括：

数据接收与存储：接收来自矿井工作面监测设备的数据，存储到云端数据库中。

数据处理与分析：对存储的数据进行处理和分析，提供数据挖掘、统计分析和可视化分析等功能。

远程监控与控制：通过网络实现远程监控和控制，可以远程管理设备、下达指令等。

安全保障：提供安全保障措施，如数据加密、备份等，确保数据的安全性和完整性。

服务支持：提供24小时在线支持、问题解决等服务，保障系统的稳定性和可靠性。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过组建无线监测感知的传感器组网，对煤矿井下工作面顶板压力、锚杆压力以及巷道压力等进行综合监测的自动化监测系统，可以同时监测压力和位移多种参数，是利用计算机技术、通讯技术、传感器技术解决矿井顶板监测分析，实现集矿井矿压数据采集、数据处理、数据网络共享于一体，采用现代化的监测手段对煤矿各种矿压参数进行监测，从而能够及时掌握矿井动态，达到对事故的早发现、早预报、早防治。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统，该系统包括井下测量部分与井上监督部分，其特征在于，所述井下测量部分包括动态监测单元、供电分线单元、通讯环网单元、交换网关单元，所述井上监督部分包括调度转换单元、工控管理单元、布局安装单元及云端服务单元；

其中，所述动态监测单元，用于实时测量矿井工作面矿压的监测数据；

所述供电分线单元，用于提供矿井内监测与网关设备的连接供电；

所述通讯环网单元，用于提供矿井内监测与网关设备间的互联通讯，实现各个动态监测单元与网关设备间的互联通讯；

所述交换网关单元，用于提供网关设备实现井上与井下间的数据传输，并能够实现数据压缩、加密、解密；

所述调度转换单元，用于接收监测信号的光信号并进行转换与调度；

所述工控管理单元，用于对监测数据进行处理实现综合分析与预警；

所述布局安装单元，用于在矿井工作面进行监测设备最优布局安装；

所述云端服务单元，用于接收与存储矿井工作面矿压监测数据；

所述动态监测单元包括无线监测感知节点、分布式监测站点及井下监测总站点；

其中，所述无线监测感知节点，用于提供基于无线通信的监测设备，安装在矿井工作面内预先布局的各个监测区域，实现工作面矿压的实时在线监测，并利用压缩传感技术将监测数据发送至所述分布式监测站点；

所述分布式监测站点，用于将矿井工作面划分若干监测范围，分别设定对应的监测站点，每个监测站点统一管理该监测范围内的所述无线监测感知节点，并接收与汇总监测数据发送至所述井下监测总站点；

所述井下监测总站点，用于布置在矿井入口处，接收与汇总若干所述分布式监测站点传输的监测信号进行过滤与增强，并通过网关设备与所述调度转换单元保持通信连接输送井下监测数据信号；

在矿井工作面矿压监测系统中，井下部分通过光纤传输监测信号到调度转换单元，调度转换单元将光信号转换成数字信号，并对信号进行处理和调度，最终将监测数据传输到工控管理单元进行分析和处理；

所述无线监测感知节点包括矿压监测模块、节点通信模块、压缩传感模块及独立供电模块；

其中，所述矿压监测模块，用于作为基础的监测设备安装在矿井工作面的各个监测区域，实时测量矿井工作面矿压的监测数据；

节点通信模块，用于实现各个所述无线监测感知节点间的定位与互联，构建以所述分布式监测站点为核心的区域监测网络，实现所述无线监测感知节点之间及与所述分布式监测站点间的数据通信；

所述压缩传感模块，用于利用压缩感知技术对监测数据进行压缩编码；

所述独立供电模块，用于提供所述无线监测感知节点的独立供电；

所述矿压监测模块包括锚杆压电应力传感器与顶板多点位移计，所述监测数据包括锚杆压力变化值与顶面位移量；

所述锚杆压电应力传感器包括压电陶瓷片、压电激励电路、阻抗值监测电路、时钟电路、矿压运算电路及A/D转换器；

其中，所述压电陶瓷片，用于提供压电材料与锚杆表面进行连接固定；

所述压电激励电路，用于按周期向所述压电陶瓷片提供不同频率电信号；

所述阻抗值监测电路，用于对所述压电陶瓷片的阻抗值进行监测；

所述时钟电路，用于设定对所述压电陶瓷片进行电信号激励的周期；

所述矿压运算电路，用于根据所述压电陶瓷片阻抗值变化计算矿压；

所述A/D转换器，用于实现将检测到的电信号转换为数字信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统，其特征在于，所述矿压运算电路，用于根据所述压电陶瓷片阻抗值变化计算矿压的计算公式为：

式中，Q表示锚杆压力变化值；

Z表示阻抗值；

i表示扫频次数；

n表示指定扫频周期内总扫频次数；

Z _i表示第i次扫频时压电陶瓷片的阻抗值；

表示第i次扫频开始前的初始阻抗值；

表示阻抗值与压力的转换系数。

3.根据权利要求2所述的一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统，其特征在于，所述顶板多点位移计安装在矿井工作面的顶板区域，所述顶板多点位移计内部两根钢丝绳，一根钢丝绳固定在顶板上方钻孔中深基点位置，另一根钢丝绳固定在顶板上方钻孔中浅基点位置，当离层出现时，两根钢丝绳被拉长并带动所述顶板多点位移计内部齿轮转动，触发齿轮上的光电开关产生相应的电脉冲信号，将该电脉冲信号转换为数字信号得到工作面的位移量。

4.根据权利要求3所述的一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统，其特征在于，所述节点通信模块包括无线通信子模块、节点定位子模块、节点选取子模块、

其中，所述无线通信子模块，用于实现所述无线监测感知节点之间的无线通信与数据传输；

所述节点定位子模块，用于提供所述无线监测感知节点的定位；

所述节点选取子模块，用于定期在所述区域监测网络中选择主节点，若所选主节点未向邻居节点发送无线广播信息则判定为损坏，若所选主节点正常进行广播通信，则进入稳定工作状态。

5.根据权利要求4所述的一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统，其特征在于，所述压缩传感模块包括网格编码子模块、数据组合子模块及节点编码子模块；

其中，所述网格编码子模块，用于利用随机线性网格编码生成压缩感知的随机投影，利用伯努利拉德马赫随机矩阵进行编码得到头部区域；

所述数据组合子模块，用于将所述监测数据作为数据区并与所述头部区域进行组合形成数据包；

所述节点编码子模块，用于接收其他所述无线监测感知节点发送的数据包，若该数据包与自身数据包的头部区域包含相同节点则进行合并，若两个数据包的头部区域不包含相同节点且超过固定长度则不合并，最终对饱和的数据包进行发送。

6.根据权利要求5所述的一种基于传感技术的工作面矿压在线监测系统，其特征在于，所述分布式监测站点包括无线接收模块、放大调理模块、压缩解码模块、预先校验模块、预警告警模块及光纤接口模块；

其中，所述无线接收模块，用于与监测范围内所述无线监测感知节点构成的区域监测网络形成无线通信；

所述放大调理模块，用于对接收到的监测数据进行放大调理；

所述压缩解码模块，用于对数据包形式的监测数据进行压缩解码；

所述预先校验模块，用于对监测数据进行预先校验与阈值识别；

所述预警告警模块，用于在超过监测阈值后进行预警提醒；

所述光纤接口模块，用于将监测范围内的监测数据转换为光信号形式的监测信号，并通过光纤链路向所述井下监测总站点发送。