基于激光测距传感器的巷道变形连续监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于激光测距传感器的巷道变形连续监测系统，包括数据采集系统和数据显示与处理系统；数据采集系统包括若干设置在巷道横截面的数据采集模块，数据采集模块包括位于巷道横截面顶端的激光测距装置、驱动装置、供电装置、单片机及设于巷道横截面两侧的反光靶带，数据显示与处理系统包括上位机；上位机通过Zigbee网络与单片机互联；激光测距装置与驱动装置相连，驱动装置连接供电装置，激光测距装置内设有激光测距传感器，单片机分别连接激光测距传感器、驱动装置及供电装置；本实用新型专利技术有效地避免了测量靶点脱靶的情况，并能实现对巷道变形的不间断监测，利用ZigBee无线传输技术替代传统的有线电缆通信，极大程度地优化了监测系统。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及矿井监测装置
，具体涉及一种基于激光测距传感器的巷道变形连续监测系统。
技术介绍
煤矿安全生产一直都是国家和社会大众关注的热点问题，在能源紧缺、国家快速发展的现状下，煤矿的安全生产问题更是成为我们关注的焦点。在巷道开挖过程中，由于改变了围岩的应力状态致使围岩变形，目前针对巷道表面变形量测量的基本方法是开挖岩体后在巷道的两帮和顶底板做标记点，井下监测系统通过测量标记点之间距离的变化，并将测量数据传输至地面监控中心，进一步计算出巷道两帮、顶底板的变形量和变形速率；传统的井下安全监测系统通常是采用有线的电缆通信将井下传感器采集到的数据传送至地面监控中心。激光测距仪由于其测量精度高、测量范围广等特性，逐渐被应用于巷道表面变形量的测量，与其配合工作的测量点通常是在巷道的两帮和顶底板做标记点作为靶点，这种靶点在巷道变形后会出现脱靶的情况，导致测量不准确、降低测量工作效率，这种现象亟需改善。另外，在长期的应用过程中，有线的数据采集与传输方式暴露出诸多弊端:首先，矿井生产环境复杂恶劣，井下的重机械在移动的过程中可能会损坏通信电缆，导致通信中断、数据传输不及时，达不到对井下运行情况实时监测的目的；其次，有线的电缆通信模式布线复杂，劳动强度大，安装和维护不方便；再者，由于井下很多位置布线困难，无法布置大量的有线监测节点，监测节点相对固定，存在监测盲区，造成有线通信在监测范围上受限；最后，有线通信的网络结构不灵活、扩展性较差，不利于通讯网络根据开采进展的灵活改变。基于上述问题，需要提供一种新的通信模式来替代传统的有线电缆通信模式，近年来，物联网技术作为一种新兴技术，它的飞速发展为巷道安全监测提供了新的技术手段，在这其中，ZigBee技术以其低成本、低功耗、较低复杂程度、采集节点小巧灵活且易于组网的特性，成为巷道安全监测新的发展方向，更适应于井下各种环境的参数采集。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种基于激光测距传感器的巷道变形连续监测系统，有效地避免了测量靶点脱靶的情况，并能实现对巷道变形的不间断监测，利用ZigBee无线传输技术替代传统的有线电缆通信，极大程度地优化了监测系统。( 二 )技术方案为实现以上目的，本技术提供了如下技术方案:一种基于激光测距传感器的巷道变形连续监测系统，包括数据采集系统和数据显示与处理系统；所述数据采集系统包括若干设置在巷道横截面的数据采集模块，所述数据采集模块包括位于巷道横截面顶端的激光测距装置、驱动装置、供电装置、单片机及设于巷道横截面两侧的反光靶带，所述数据显示与处理系统包括上位机；所述上位机通过Zigbee网络与所述单片机互联，所述Zigbee网络包括由上位机控制的Zigbee单元及与单片机相连的Zigbee节点单元；所述激光测距装置与驱动装置相连，所述驱动装置连接供电装置，激光测距装置内设有激光测距传感器，所述单片机分别连接激光测距传感器、驱动装置及供电装置。进一步的，所述Zigbee单元与所述上位机的usb接口相连。进一步的，所述各数据采集模块沿巷道进深方向间距50-100米设置。进一步的，所述各巷道横截面顶端的激光测距装置设有2个，所述激光测距装置对称安装在巷道顶端。进一步的，所述由上位机控制的ZigBee单元设置为网关模式，所述ZigBee网关与ZigBee节点参数一致。进一步的，所述驱动装置为步进电机，所述单片机上还设有电流放大芯片，所述步进电机通过电流放大芯片与单片机相连。进一步的，所述供电装置为移动电源。(三)有益效果本技术与现有技术相比，具有以下有益效果:1、通过在巷道两侧设置反光靶带替代传统的单个测量靶点，有效避免了由于巷道变形导致靶点易出现脱靶的情况，本技术可连续不脱靶地监测到巷道变形；2、在完成一次测量任务后，激光测距装置进入休眠状态以节省功耗，直至上位机再次发送指令，开始进行下一次测量任务，可实现对巷道变形的24小时不间断监测；3、本技术利用ZigBee网络将测量数据传输至上位机，其低成本、低功耗、较低复杂程度、采集节点小巧灵活且易于组网，避免了传统有线电缆传输的各项弊端，能够对井下巷道变形进行实时、可靠的监测。【附图说明】为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的一些实施例，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为本技术结构示意图；图2为本技术测量节点示意图。图中:1、激光测距装置；2、反光靶带。【具体实施方式】为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1和图2所示，本技术提供了一种基于激光测距传感器的巷道变形连续监测系统，包括当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光测距传感器的巷道变形连续监测系统，其特征在于：包括数据采集系统和数据显示与处理系统；所述数据采集系统包括若干设置在巷道横截面的数据采集模块，所述数据采集模块包括位于巷道横截面顶端的激光测距装置、驱动装置、供电装置、单片机及设于巷道横截面两侧的反光靶带，所述数据显示与处理系统包括上位机；所述上位机通过Zigbee网络与所述单片机互联，所述Zigbee网络包括由上位机控制的Zigbee单元及与单片机相连的Zigbee节点单元；所述激光测距装置与驱动装置相连，所述驱动装置连接供电装置，激光测距装置内设有激光测距传感器，所述单片机分别连接激光测距传感器、驱动装置及供电装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王开松，陈清华，陈国凡，刘素梅，宋云涛，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34