CN205558973U - 一种基于支护分布群的顶板工作面受压状态监测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于支护分布群的顶板工作面受压状态监测系统，该系统包括悬浮式单体液压支柱、顶盖座板、受压检测装置、读卡器、网关、监控中心，通过内置于顶盖座板的压力传感器来检测顶盖座板所受的压力，通过受压检测装置的无线通信将顶盖座板所受的压力检测信号发送至监控中心，用于悬浮式单体液压支柱及顶板工作面受压状态监测。优点：1）无需改变现有的悬浮式单体液压支柱结构，便于安装和调试；2）简化系统布线，避免布线扯断，易于增加检测节点；3）低功耗、较高精度、长时间连续工作；4）实现利用无线通信功能的受压状态在线监测与预警，提高煤矿井下生产的可靠性和安全性。

Description

一种基于支护分布群的顶板工作面受压状态监测系统

技术领域

本实用新型涉及顶板工作面受压状态监测系统，特别是基于支护分布群的顶板工作面受压状态监测系统。

背景技术

中国煤炭产量占世界总煤炭产量的近一半，而在煤炭生产的过程中提供井下煤炭开采的支护设备主要是单体液压支柱和液压支架，井下煤炭开采中绝大部分采用单体液压支柱，因此对单体液压支柱的安全保证，为保证煤矿井下工作人员和采煤设备提供安全可靠的运行环境，进而保证煤矿井下安全生产具有极其重要的意义，其中单体液压支柱作为主要现场支护设备，要满足在日常支护中的可靠性和安全性，更重要的是单体液压支护安全及井下顶板灾害预警。

目前国内对悬浮式单体液压支柱及顶板工作面的安全性和可靠性检查普遍采用传统的现场定期采压方式，虽然借鉴液压支架的压力检测方式采用有线网络压力检测方式，但这种有线网络压力检测方式存在检测点少同时随开采工作面的推进、移架、升降架等操作导致系统布线复杂、系统布线容易被扯断等缺陷，很难得到广泛普及应用；此外这种有线网络压力检测方式需要对悬浮式单体液压支柱的三用阀进行改造，这就影响了悬浮式单体液压支柱的安全工作要求，因此给煤矿井下生产留下严重安全隐患，不能为煤矿井下安全生产提供保障。

发明内容

本实用新型的目的是提供顶板工作面受压状态监测系统，特别是基于支护分布群的顶板工作面受压状态监测系统，可以有效地解决了上述问题，在不影响现有的悬浮式单体液压支柱的安全工作情况下，利用无线传感器网络实时监测监控悬浮式单体液压支柱的实际受压状况，早期发现悬浮式单体液压支柱及顶板工作面受压状态变化，全面实时掌握煤矿井下支护状况及生产现场顶板工作面的实际支护情况，提高悬浮式单体液压支柱的可靠性和安全性，实现井下悬浮式单体液压支柱及顶板工作面受压状态在线监测与预警，为广大煤矿工人提供安全可靠地工作环境，保证煤矿井下设备的正常运行。

本实用新型的目的是这样实现的：一种基于支护分布群的顶板工作面受压状态监测系统，其特征是：该系统包括悬浮式单体液压支柱、顶盖座板、受压检测装置、读卡器、网关、监控中心，悬浮式单体液压支柱还包括底座、油缸、三用阀、活柱、顶盖，顶盖座板放置于悬浮式单体液压支柱的顶盖上，顶盖座板内置压力传感器，通过压力传感器检测顶盖座板所受压力；压力传感器与顶盖座板之间嵌入密封圈，用于压力传感器与顶盖座板的密封和定位；压力传感器的信号线通过顶盖座板的传感器信号线输出孔与受压检测装置连接，将输出顶盖座板所受压力的检测信号，用于顶板工作面受压感知信息；受压检测装置通过无线通信与读卡器连接，用于发送顶盖座板所受压力的检测信号；读卡器通过CAN总线与网关连接，网关通过以太网与监控中心连接，将读卡器接收的顶盖座板所受压力的检测信号传送至监控中心，用于顶板工作面受压状态监测。

所述的受压检测装置包括装置壳体、外置天线、主控单元、受压显示、工作显示灯、导管、硅胶导线、锁紧套、固定螺丝，锁紧套通过内螺纹固定连接固定螺丝和导管，导管与装置壳体连接，固定螺丝与传感器信号线输出孔的内螺纹连接固定受压检测装置；主控单元内置于装置壳体，分别与外置天线、受压显示、工作显示灯连接；硅胶导线连接主控单元和压力传感器，传递压力传感器的压力检测信号到主控单元，由外置天线发送压力检测信号。

所述的受压检测装置的主控单元包括温度传感器、传感器信号检测模块、A/D转换模块即模拟数字转换模块、矩阵按钮、微控制器、无线通信模块、受压显示模块、工作显示灯模块、本安电源模块，传感器信号检测模块还包括压力信号检测、温度信号检测、电源电压检测，用于检测信号的去噪、放大；A/D转换模块即模拟数字转换模块为多输入模拟/数字转换开关电路，由微处理器选择确定模拟/数字转换；微处理器与无线通信模块连接。

所述的主控单元的无线通信模块采用ZigBee通信模块，通过无线通信模块的无线通信功能发送微处理器接收的压力检测信号，用于悬浮式单体液压支柱的受压感知信息。

所述的主控单元的受压显示模块采用LCD显示模块或LED七段码显示模块，用于显示顶盖座板所受的压力信息。

所述的主控单元的工作显示灯模块采用LED显示灯模块，有三种工作显示灯：红灯显示为超压、绿灯显示为正常工作压、黄灯显示为低压，用于显示顶盖座板所受的压力状态。

所述的主控单元的本安电源模块包括数字电源和模拟电源，数字电源供给A/D转换模块即模拟数字转换模块、微处理器和无线通信模块；模拟电源供给传感器信号检测模块和受压显示模块和工作显示灯模块。

优点：1）无需改变现有的悬浮式单体液压支柱结构，便于安装和调试；2）简化系统布线，避免布线扯断，易于增加检测节点；3）低功耗、较高精度、长时间连续工作；4）实现利用无线通信功能的工作面顶板状态在线监测与预警，提高煤矿井下生产的可靠性和安全性。

附图说明

图1本实用新型的系统结构图；

图2本实用新型的悬浮式单体液压支柱、顶盖座板和受压检测装置的连接结构图；

图3本实用新型的受压检测装置的主控单元结构图。

具体实施方式

实施例1：一种基于支护分布群的顶板工作面受压状态监测系统，其特征是：该系统包括悬浮式单体液压支柱、顶盖座板、受压检测装置、读卡器、网关、监控中心，悬浮式单体液压支柱还包括底座、油缸、三用阀、活柱、顶盖，顶盖座板放置于悬浮式单体液压支柱的顶盖上，顶盖座板内置压力传感器，通过压力传感器检测顶盖座板所受压力；压力传感器与顶盖座板之间嵌入密封圈，用于压力传感器与顶盖座板的密封和定位；压力传感器的信号线通过顶盖座板的传感器信号线输出孔与受压检测装置连接，将输出顶盖座板所受压力的检测信号，用于顶板工作面受压感知信息；受压检测装置通过无线通信与读卡器连接，用于发送顶盖座板所受压力的检测信号；读卡器通过CAN总线与网关连接，网关通过以太网与监控中心连接，将读卡器接收的顶盖座板所受压力的检测信号传送至监控中心，用于顶板工作面受压状态监测。

所述的受压检测装置包括装置壳体、外置天线、主控单元、受压显示、工作显示灯、导管、硅胶导线、锁紧套、固定螺丝，锁紧套通过内螺纹固定连接固定螺丝和导管，导管与装置壳体连接，固定螺丝与传感器信号线输出孔的内螺纹连接固定受压检测装置；主控单元内置于装置壳体，分别与外置天线、受压显示、工作显示灯连接；硅胶导线连接主控单元和压力传感器，传递压力传感器的压力检测信号到主控单元，由外置天线发送压力检测信号。

所述的受压检测装置的主控单元包括温度传感器、传感器信号检测模块、A/D转换模块即模拟数字转换模块、矩阵按钮、微控制器、无线通信模块、受压显示模块、工作显示灯模块、本安电源模块，传感器信号检测模块还包括压力信号检测、温度信号检测、电源电压检测，用于检测信号的去噪、放大；A/D转换模块即模拟数字转换模块为多输入模拟/数字转换开关电路，由微处理器选择确定模拟/数字转换；微处理器与无线通信模块连接。

所述的主控单元的无线通信模块采用ZigBee通信模块，通过无线通信模块的无线通信功能发送微处理器接收的压力检测信号，用于悬浮式单体液压支柱的受压感知信息。

所述的主控单元的受压显示模块采用LCD显示模块或LED七段码显示模块，用于显示顶盖座板所受的压力信息。

所述的主控单元的工作显示灯模块采用LED显示灯模块，有三种工作显示灯：红灯显示为超压、绿灯显示为正常工作压、黄灯显示为低压，用于显示顶盖座板所受的压力状态。

所述的主控单元的本安电源模块包括数字电源和模拟电源，数字电源供给A/D转换模块即模拟数字转换模块、微处理器和无线通信模块；模拟电源供给传感器信号检测模块和受压显示模块和工作显示灯模块。

工作原理：煤矿井下工作面是由N个悬浮式单体液压支柱进行支护，顶盖座板放置于悬浮式单体液压支柱的顶盖上，由内置于顶盖座板的压力传感器来检测顶盖座板所受的压力，压力检测信号通过硅胶导线由顶盖座板的传感器信号线输出孔传送至受压检测装置，受压检测装置的主控单元接收压力检测信号，通过主控单元的传感器信号检测模块进行去噪、放大，再经A/D转换模块即模拟数字转换模块输入到微控制器进行检测信号的分析和处理，通过与微处理器连接的无线通信模块的无线通信功能，将发送微处理器的分析处理结果即压力信息，也就是通过受压检测装置的无线通信功能将压力信息发送至与受压检测装置相对应的读卡器，读卡器通过CAN总线与网关连接，网关通过以太网与监控中心连接，将读卡器接收顶盖座板所受的压力检测信号传送至监控中心，用于悬浮式单体液压支柱及顶板工作面受压状态监测与预警。

以上所述，仅为该实用新型的具体实施方法。本实用新型保护并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于支护分布群的顶板工作面受压状态监测系统，其特征是：该系统包括悬浮式单体液压支柱、顶盖座板、受压检测装置、读卡器、网关、监控中心，悬浮式单体液压支柱还包括底座、油缸、三用阀、活柱、顶盖，顶盖座板放置于悬浮式单体液压支柱的顶盖上，顶盖座板内置压力传感器，通过压力传感器检测顶盖座板所受压力；压力传感器与顶盖座板之间嵌入密封圈，用于压力传感器与顶盖座板的密封和定位；压力传感器的信号线通过顶盖座板的传感器信号线输出孔与受压检测装置连接，将输出顶盖座板所受压力的检测信号，用于顶板工作面受压感知信息；受压检测装置通过无线通信与读卡器连接，用于发送顶盖座板所受压力的检测信号；读卡器通过CAN总线与网关连接，网关通过以太网与监控中心连接，将读卡器接收的顶盖座板所受压力的检测信号传送至监控中心，用于顶板工作面受压状态监测。

2.根据权利要求1所述的一种基于支护分布群的顶板工作面受压状态监测系统，其特征是：所述的受压检测装置包括装置壳体、外置天线、主控单元、受压显示、工作显示灯、导管、硅胶导线、锁紧套、固定螺丝，锁紧套通过内螺纹固定连接固定螺丝和导管，导管与装置壳体连接，固定螺丝与传感器信号线输出孔的内螺纹连接固定受压检测装置；主控单元内置于装置壳体，分别与外置天线、受压显示、工作显示灯连接；硅胶导线连接主控单元和压力传感器，传递压力传感器的压力检测信号到主控单元，由外置天线发送压力检测信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于支护分布群的顶板工作面受压状态监测系统，其特征是：所述的受压检测装置的主控单元包括温度传感器、传感器信号检测模块、A/D转换模块即模拟数字转换模块、矩阵按钮、微控制器、无线通信模块、受压显示模块、工作显示灯模块、本安电源模块，传感器信号检测模块还包括压力信号检测、温度信号检测、电源电压检测，用于检测信号的去噪、放大；A/D转换模块即模拟数字转换模块为多输入模拟/数字转换开关电路，由微处理器选择确定模拟/数字转换；微处理器与无线通信模块连接；

所述的主控单元的无线通信模块采用ZigBee通信模块，通过无线通信模块的无线通信功能发送微处理器接收的压力检测信号，用于悬浮式单体液压支柱的受压感知信息；

所述的主控单元的受压显示模块采用LCD显示模块或LED七段码显示模块，用于显示顶盖座板所受的压力信息；

所述的主控单元的工作显示灯模块采用LED显示灯模块，有三种工作显示灯：红灯显示为超压、绿灯显示为正常工作压、黄灯显示为低压，用于显示顶盖座板所受的压力状态；

所述的主控单元的本安电源模块包括数字电源和模拟电源，数字电源供给A/D转换模块即模拟数字转换模块、微处理器和无线通信模块；模拟电源供给传感器信号检测模块和受压显示模块和工作显示灯模块。