一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法技术方案

本发明专利技术公开了一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，涉及矿山工程监测领域。在井工煤矿两个以上的采空区的顶板上，按设计间距分别布设3个位移计和3个锚杆应力计，位移计和锚杆应力计分别通过信号线与通道处理器连接，两个以上的通道处理器分别通过分支电缆总线串联在根总线电缆一端上，根总线电缆的另一端连接地面监控中心，本发明专利技术组网方式有效结合了矿山空间结构特征，可规避井工煤矿作业环境复杂等不利因素对监测工作的限制，同时以根总线替代分支节点总线，将采集数据汇总传输至监控中心，缩减了通信线路总长度，相较于现有拓扑组网结构，更易于扩充，且各树形分支系统之间相互独立，易于故障隔离，可有效保障系统采集的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法
本专利技术涉及矿山工程监测领域，更具体涉及一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，适用于井工煤矿等矿山工程远程在线遥测组网。
技术介绍
随着我国能源、资源和交通刚性需求的增加和开采强度的不断加大，浅部资源已日益枯竭。但相较于浅部工程，深部工程岩体由于处于典型的“三高一扰动”的特殊复杂力学环境下，其力学特征已发生很大变化，同时岩体本身受构造地质因素作用和赋存环境、结构类型影响，在力学特性上，是一种非连续、非均质、各向异性体和非弹性介质，因此，其力学形态或本构关系呈现出极为复杂的非线性特征，以致当前乃至未来相当长的一段时间，都难以通过基于传统理论的数值仿真计算方法，获得与工程实际完全相符的稳定性定量结果。因而，借助监测手段，获取现场岩体变形、应力变化信息，并在此基础上，进一步深入分析，揭示岩体变形和破坏的机理规律，从而采取科学、合理的岩体结构控制手段，最终实现矿山安全开采，成为当前矿山生产必需的最重要技术手段之一。当前，据国家安全监管总局统计报告显示，煤矿灾害中，顶板事故发生频率较高，造成了较为惨重的人员伤亡和巨大经济损失，同时也带来了不良的社会影响，因此，重点开展顶板监测成为矿山监测工作的重心。归纳起来，现有顶板监测主要以变形监测、应力监测为主，同时随着光学、电学、传感器技术、分布式信息处理技术和无线网络技术的迅猛发展，一类结合全球第五代总线控制系统和GPRS技术的新型矿山远程在线遥测系统，由于具有高采集频率、自动分析、远程采集等优点，已成功取代常规监测，被逐步应用于井工煤矿工程。(《煤矿安全》，2009年第37期，题名“深部巷道位移实时监测系统应用”，作者刘训臣等，《金属矿山》，2011年第5期，题名“矿山顶板稳定性无线实时监测系统的设计”，作者刘忠元等，太原理工大学，2012年5月，博士论文，题名“矿井顶板(围岩)状态监测及灾害预警系统研究及应用”，作者连清旺等，中国矿业大学(北京)，2013年10月，博士论文，题名“井下选煤硐室围岩动态监测系统研究”，作者郑扬冰等，中国专利公开号：201010510431.4，专利名称为“地下金属矿山稳定性监测用智能应力自动报警系统”，中国专利公开号：201310282744.2，专利名称为“基于光纤光栅传感器的煤矿井下安全综合监测系统”)。但目前关于此类远程在线监测系统的布线方式、组网方法，却鲜有提及。殊不知合理的组网方式，不仅能第一时间充分获取监测断面的各项围岩变化信息，而且能有效规避采场开挖作业环境复杂等不利因素对监测工作的限制，同时最大程度减轻监测工作对施工作业的干扰。因此，很有必要考虑复杂条件下，井工煤矿新型远程监测系统如何布设组网的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在的不足，提出一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，以优化监测数据的传输路径，提高监测系统数据采集能力，降低仪器受损率，确保监测系统采集数据的稳定性与连续性，同时减少对施工作业的干扰。为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，在井工煤矿两个以上的采空区的顶板上，按设计间距分别布设位移计、锚杆应力计，位移计、锚杆应力计分别通过信号线与通道处理器连接，两个以上的通道处理器分别通过分支电缆总线串联在根总线电缆一端上，根总线电缆的另一端连接地面监控中心。由于采用了上述技术方案，本专利技术的一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，主要具有以下优点：(1)以根总线替代分支节点总线，将采集数据汇总传输至监控中心，缩减了通信线路总长度，相较于现有的其它网络拓扑组网结构，树形组网在结构上更易于扩充，从而可灵活应对矿山开采计划调整，其次，树型拓扑下各树形分支系统之间相互独立，当某一分支线路仪器出现故障，人工可迅速实现隔离，保障系统采集的稳定性。(2)采用通道处理器实现巷道内仪器线路集中，便于保护，进而降低了生产运输作业、施工爆破开挖对线路的破坏几率，同时通道处理器还能增加通信强度，并对异常传感器实现隔离，从而有效保障正常仪器不受干扰，独立完成数据传输。(3)本专利技术组网方式可完全兼容不同类型的传感器，而且对接入传感器的数量和位置均没有限制。同时采用树型拓扑组网方法，有效结合了矿山空间结构特征，可规避井工煤矿作业环境复杂等不利因素对监测工作的限制，同时系统操作简单，便于维护，可充分保障井工煤矿采空区监测系统接入的连续性，具有较强的推广应用价值。附图说明附图1为本专利技术的结构示意图。附图2为本专利技术监控中心的系统框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。见附图。一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，所述布置和连接方法包括以下步骤：1)在井工煤矿两个以上的采空区1顶板上按设计间距布设位移计2、锚杆应力计3、位移计4、锚杆应力计5、位移计6、锚杆应力计7，位移计2、锚杆应力计3、位移计4、锚杆应力计5、位移计6、锚杆应力计7埋设时需与顶板表面垂直，仪器埋设完毕后向埋设孔内注浆，使仪器与围岩耦合固定，其中仪器埋设深度均应超过围岩松动圈深度，且钻孔深度略大于埋设深度，以防止钻孔后残余岩石碎渣掉入孔道底部挤占仪器空间，位移计2、锚杆应力计3、位移计4、锚杆应力计5、位移计6、锚杆应力计7通过信号线与通道处理器8连接，通道处理器8为八孔规格，两端两孔用于总线接入，中间六孔用于仪器接入，两个以上的通道处理器8分别通过分支电缆总线串联在根总线电缆(9)一端上。2)根总线电缆9另一端接入监控中心10内无线发送模块14，监控中心主机11通过usb转RS485/RS422串口线13与无线发送模块14相连，接收现场采集数据，并安装有远程监测软件管理平台12，用于对采集数据进行管理、分析和输出，最后，监控中心主机11借助电源线与外部电源联通，实现系统运转。3)无线发送模块14与监控中心主机11相连，天线19与无线发送模块14相连，用于增加信号强度，无线发送模块14内置有通信服务功能的SIM卡15，通过GPRS网络实现与远程服务器16的远程通信，远程服务器16和远程客户端17同样装有远程监测软件管理平台12，用于对采集数据进行管理、分析和输出，同时远程服务器16还装有动态域名解析和端口映射软件18，用于用于固定IP和建立端口映射，实现Internet下远程服务器16和远程客户端17之间的远程通信。实施例陕西某井工煤矿，有3个待监测采空区，采空区伪顶厚度约1.5米，直接顶约1.5米，老顶约3米，监控中心位于地面。1)分别在3个采空区的每个采空区顶板上每隔两米布设位移计2、锚杆应力计3、位移计4、锚杆应力计5、位移计6、锚杆应力计7，位移计2、锚杆应力计3、位移计4、锚杆应力计5、位移计6、锚杆应力计7埋设时需与顶板表面垂直，仪器埋设完毕后向埋设孔内注浆，使仪器与围岩耦合固定，其中仪器埋设深度为4米，且钻孔深度略大于埋设深度，以防止钻孔后残余岩石碎渣掉入孔道底部挤占仪器空间，位移计2、锚杆应力计3、位移计4、锚杆应力计5、位移计6、锚杆应力计7通过信号线与通道处理器8连接，通道处理器8为八孔规格，两端两孔用于总线接入，中间六孔用于仪器接入，两个以上的通道处理器8分别通过分支电缆总线串联在根总线电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，其特征在于：在井工煤矿两个以上的采空区(1)的顶板上，按设计间距分别布设位移计(2)、锚杆应力计(3)、位移计(4)、锚杆应力计(5)、位移计(6)、锚杆应力计(7)，位移计(2)、锚杆应力计(3)、位移计(4)、锚杆应力计(5)、位移计(6)、锚杆应力计(7)分别通过信号线与通道处理器(8)连接，两个以上的通道处理器(8)分别通过分支电缆总线串联在根总线电缆(9)一端上，根总线电缆(9)的另一端连接地面监控中心(10)。

【技术特征摘要】
1.一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，其特征在于：在井工煤矿两个以上的采空区(1)的顶板上，按设计间距分别布设位移计(2)、锚杆应力计(3)、位移计(4)、锚杆应力计(5)、位移计(6)、锚杆应力计(7)，位移计(2)、锚杆应...

【专利技术属性】
技术研发人员：江权，冉曙光，刘挺，王百林，陈涛，刘畅，杨冰，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42