CN209905051U

CN209905051U - 一种矿用地下空间无人监测设备

Info

Publication number: CN209905051U
Application number: CN201821748359.7U
Authority: CN
Inventors: 张晨阳; 张红军; 夏薪乔; 张鑫; 曹建华; 李明杰
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE; Wuhan University of Science and Technology WHUST
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2020-01-07
Anticipated expiration: 2028-10-26

Abstract

本实用新型涉及矿用监测技术，具体涉及一种矿用地下空间无人监测设备，包括地下卫星基站和地面监控中心，大疆精灵3无人机、单片机、电磁波数据传输器和电磁波发射天线；马达设置于螺旋桨之下并固定于支架的一端，支架的另一端固定于无人机壳体上，无人机支撑架固定在无人机壳体底部边界，电池、无人机芯片均固定于无人机壳体内；单片机、电磁波数据传输器也固定于无人机壳体内，电磁波发射天线固定在无人机壳体底部；无人机芯片与单片机、电磁波数据传输器电连接，电磁波数据传输器分别与电磁波发射天线、地下卫星基站连接，地下卫星基站与地面监控中心连接。该设备代替了人工监测，成本低，其探测效果受现场条件影响小，对探测目标无破坏性。

Description

一种矿用地下空间无人监测设备

技术领域

本实用新型属于矿用监测技术领域，尤其涉及一种矿用地下空间无人监测设备。

背景技术

岩层是指两个平行或近于平行的界面所限制的由同一岩性组成的地质体。通常由一个层或若干个层组成。

松软岩层主要特征有：结构面发育、岩体抗压强度低、流变性显著、围岩的移动范围大、区域稳定的时间较短、富含地下水，并具有较差的稳定性及松软度，爆破后不及时采取措施,巷道围岩随时会发生垮落。天然松软岩层在不受外力的作用下，地应力是处于稳定状态。当掘进巷道时，外力能量荷载打破原始的应力平衡状态，岩体的内部结构受到不同程度损伤，并以地震波的形式发射声波，以震动的方式向外释放能量，直接影响岩体的质量、稳定性及松软度，而松软岩层孔隙多，透水性强，稳定性差，力学强度低，增加了井巷掘进期间工作难度,同时也大大增加了巷道维修工程量，严重影响了安全生产的正常进行。因此，实时掌握松软岩层地质情况，有助于地下开拓、开采，故需要一种高效，准确监测围岩稳定性的设备。

目前，矿山地下空间的监测过程是由技术人员携带设备进行多个点的监测，存在工作效率低，成本高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够在地下空间实现动点实时监测的设备。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种矿用地下空间无人监测设备，包括地下卫星基站和地面监控中心；包括大疆精灵3无人机、单片机、电磁波数据传输器和电磁波发射天线；大疆精灵3无人机包括螺旋桨、电池、马达、支架、无人机芯片、无人机支撑架和无人机壳体；马达设置于螺旋桨之下并固定于支架的一端，支架的另一端固定于无人机壳体上，无人机支撑架固定在无人机壳体底部边界，电池、无人机芯片均固定于无人机壳体内；单片机、电磁波数据传输器也固定于无人机壳体内，电磁波发射天线固定在无人机壳体底部；无人机芯片与单片机、电磁波数据传输器电连接，电磁波数据传输器分别与电磁波发射天线、地下卫星基站连接，地下卫星基站与地面监控中心连接。

在上述的矿用地下空间无人监测设备中，无人机壳体底部开有一孔洞，电磁波发射天线置于孔洞之中与无人机壳体连接。

在上述的矿用地下空间无人监测设备中，大疆精灵3无人机飞行载重为1280g。

本实用新型的有益效果：本设备能够实现动点实时监测，仅靠一个设备就可以完成现有技术的多个定点监测。本设备采用单片机编程，自动控制飞行路线，再将监测数据传输至地表，使监测工作非常便捷。本设备在单片机编程以后，本领域的技术人员均可以使用。本设备在投入矿山使用后，可长期使用，代替了人工监测，减免了矿山企业的部分开支，节约企业成本。具有适应性强的特点，本设备探测效果受现场条件影响小，对探测目标无破坏性。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例提供的矿用地下无人监测设备结构俯视图；

图2为本实用新型一个实施例提供的矿用地下无人监测设备结构正视图；

图3为本实用新型一个实施例提供的矿用地下无人监测设备结构左视图；

图4为本实用新型一个实施例设备电磁波发射天线工作原理图；

图5为本实用新型一个实施例无人机工作流程图；

其中，1-螺旋桨，2-电池，3-马达，4-单片机，5-支架，6-无人机芯片，7-电磁波数据传输器，8-电磁波发射天线，9-无人机支撑架，10-无人机壳体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

本实施例是根据实际需要，通过无人机携带的单片机对无人机在矿下的飞行路线进行编程，实现无人机的自动飞行，利用无人机携带电磁波发射天线对矿下掘进隧道和掘进硐室进行监测，通过电磁波数据传输器和地下卫星基站将监测到的电磁波数据传输至地面监控中心进行分析，达到矿山地下无人监测的作用。

并且，通过以下技术方案来实现，如图1、图2、图3所示，一种矿用地下空间无人监测设备，包括：大疆精灵3无人机、单片机4、电磁波数据传输器7和电磁波发射天线8。

大疆精灵3无人机包括螺旋桨1、电池2、马达3、支架5、无人机芯片6、无人机支撑架9和无人机壳体10；马达3设置于螺旋桨1之下并固定于支架5的一端，支架5的另一端固定于无人机壳体10上，无人机支撑架9固定在无人机壳体10底部边界，电池2、无人机芯片6均固定于无人机壳体10内；单片机4、电磁波数据传输器7也固定于无人机壳体10内，电磁波发射天线6固定在无人机壳体10底部；无人机芯片6与单片机4、电磁波数据传输器7电连接，电磁波数据传输器7分别与电磁波发射天线8、地下卫星基站连接，地下卫星基站与地面监控中心连接。无人机壳体10底部留有孔洞，大小与电磁波发射天线8一般，用于连接电磁波发射天线8和电磁波数据传输器7。大疆精灵3无人机飞行载重1280g，可承载电磁波发射天线8。

本实施例通过提供一种地下空间无人监测的设备，解决现有技术中地下监测设备的效率底，成本高的技术问题，通过无人机携带的单片机对无人机在矿下的飞行路线进行编程，利用无人机携带电磁波发射天线对矿下掘进隧道和掘进硐室进行监测，电磁波发射天线将接收到的电磁波信号转换为数字信息，通过电磁波数据传输器和地下卫星基站将监测到的电磁波数据传输至地面监控中心进行分析监测，实现地下无人监测的作用。

如图4所示，本实施例电磁波发射天线的工作原理，当地下介质存在各向异性时，以线极化方式入射的平面波．其反射回波可能转变成椭圆极化方式。因此，通过研究电磁波极化方式的变化可以获得与地下介质物性相关的信息。本设备中，地表数据分析站发送工作指令到电磁波发射天线，电磁波发射天线发射电磁波通过结构体时，会发生折射、反射、吸收等，发射天线接收到反射的电磁波，再将接收到的数据传输至地表进行数据分析。

本实施例地下空间无人监测的设备的工作流程如图5所示。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims

1.一种矿用地下空间无人监测设备，包括地下卫星基站和地面监控中心；其特征是，包括大疆精灵3无人机、单片机、电磁波数据传输器和电磁波发射天线；大疆精灵3无人机包括螺旋桨、电池、马达、支架、无人机芯片、无人机支撑架和无人机壳体；马达设置于螺旋桨之下并固定于支架的一端，支架的另一端固定于无人机壳体上，无人机支撑架固定在无人机壳体底部边界，电池、无人机芯片均固定于无人机壳体内；单片机、电磁波数据传输器也固定于无人机壳体内，电磁波发射天线固定在无人机壳体底部；无人机芯片与单片机、电磁波数据传输器电连接，电磁波数据传输器分别与电磁波发射天线、地下卫星基站连接，地下卫星基站与地面监控中心连接。

2.如权利要求1所述的矿用地下空间无人监测设备，其特征是，无人机壳体底部开有一孔洞，电磁波发射天线置于孔洞之中与无人机壳体连接。

3.如权利要求1所述的矿用地下空间无人监测设备，其特征是，大疆精灵3无人机飞行载重为1280g。