一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统及方法，所述方法包括：获取设置在顶煤或顶板预先钻好的孔内的所述孔内传感器模块测量到的孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据和所述带码盘的线缆测量到的孔内传感器模块的位移数据；利用孔外数据处理模块对获取的所述数据进行解算确定顶煤或顶板的三维运移轨迹；基于所述确定的顶煤或顶板的三维运移轨迹对顶煤或顶板进行监测。本发明专利技术提供的技术方案，能够直接测定顶煤或顶板运移轨迹，进而掌握工作面回采过程中顶煤冒落规律、顶板运移特征，指导确定采放工艺参数，增强工作面覆岩层来压特征分析的方便性，同时为保障工作面的安全、高效回采提供数据支撑。高效回采提供数据支撑。高效回采提供数据支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及轨迹监测
，具体涉及一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统及方法。

技术介绍

[0002]随时社会的发展，煤炭资源已经历了从粗放开采过渡到了安全、绿色、高效、智能开发，在顶煤冒落运移、覆岩层垮落方面的认识也在逐渐加深，行业内普遍认为顶煤运移呈椭球体状，顶板破断运移呈垮落带、裂隙带和弯曲下沉带。顶煤顶板作为地质实体，很难在现场进行直观透视的监测，一般利用数值模拟和相似模拟方法呈现顶煤顶板的运移过程，结合理论分析方法对顶煤顶煤运移轨迹和运移时空特征进行研究。以往在井下利用深基点位移计进行直接测量，利用锚爪将深基点位移计锚在顶煤顶板中，随着工作面的推进，位移计随着顶煤顶板发生随动，利用钢丝绳的伸长量得到测点处顶煤顶板的运移合位移；利用微震监测系统进行间接测量，微震事件的能量等级和频次能够反映顶板破断位置和破断长度。随着煤炭开发的高速发展，深基点位移计测量的合位移和微震监测系统间接测得的覆岩破断信息在一定程度上已不能满足研究需要，综采工作面的特征不能够进行直观的监测和分析，使得综采工作效率和安全性都比较低。

技术实现思路

[0003]本申请提供的一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统及方法，以至少解决相关技术中综采工作效率和安全性都比较低的技术问题。
[0004]本申请第一方面实施例提出一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统，所述系统包括：孔内传感器模块、带码盘的线缆、孔外数据处理模块、上位机模块和电源模块；
[0005]所述孔内传感器模块设置在顶煤或顶板预先钻好的孔内，用于测量所述孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据；
[0006]所述带码盘的线缆，用于测量所述孔内传感器模块的位移数据；
[0007]所述孔外数据处理模块，用于采集所述测量得到所述孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据和测量得到的所述孔内传感器模块的位移数据，并基于采集的所述数据确定顶煤或顶板的三维运移轨迹，然后将所述顶煤或顶板的三维运移轨迹发送到上位机模块；
[0008]所述上位机模块，用于接收孔外数据处理模块发送的所述顶煤或顶板的三维运移轨迹；
[0009]所述电源模块，用于给孔内传感器模块、带码盘的线缆、孔外数据处理模块提供电能。
[0010]本申请第二方面实施例提出一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测方法，所述方法包括：
[0011]获取设置在顶煤或顶板预先钻好的孔内的所述孔内传感器模块测量到的孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据和所述带码盘的线缆测量到的孔内传感器模块的位移数
据；
[0012]利用孔外数据处理模块对获取的所述数据进行解算确定顶煤或顶板的三维运移轨迹；
[0013]基于所述确定的顶煤或顶板的三维运移轨迹对顶煤或顶板进行检测。
[0014]本申请第三方面实施例提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现如本申请第二方面的预测方法。
[0015]本申请第四方面实施例提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本申请第二方面的预测方法。
[0016]本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
[0017]本专利技术提供了一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统及方法，所述系统包括：孔内传感器模块、带码盘的线缆、孔外数据处理模块、上位机模块和电源模块；所述孔内传感器模块设置在顶煤或顶板预先钻好的孔内，用于测量所述孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据；所述带码盘的线缆，用于测量所述孔内传感器模块的位移数据；所述孔外数据处理模块，用于采集所述测量得到所述孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据和测量得到的所述孔内传感器模块的位移数据，并基于采集的所述数据确定顶煤或顶板的三维运移轨迹，然后将所述顶煤或顶板的三维运移轨迹发送到上位机模块；所述上位机模块，用于接收孔外数据处理模块发送的所述顶煤或顶板的三维运移轨迹；所述电源模块，用于给孔内传感器模块、带码盘的线缆、孔外数据处理模块提供电能。本专利技术提供的技术方案，能够直接测定顶煤或顶板运移轨迹，进而掌握工作面回采过程中顶煤冒落规律、顶板运移特征，指导确定采放工艺参数，增强工作面覆岩层来压特征分析的方便性，同时为保障工作面的安全、高效回采提供数据支撑。
[0018]本申请附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0019]本申请上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0020]图1是根据本申请一个实施例提供的一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统的结构图；
[0021]图2是根据本申请一个实施例提供的一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统中孔外数据处理模块的结构图；
[0022]图3是根据本申请一个实施例提供的一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统中电源模块的结构图；
[0023]图4是根据本申请一个实施例提供的一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统中带码盘的线缆测量孔内传感器模块的位移数据的结构图；
[0024]图5是根据本申请一个实施例提供的一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统的实物结构图；
[0025]图6是根据本申请一个实施例提供的一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测方法的流
程图；
[0026]附图说明：孔内传感器模块1、带码盘的线缆2、孔外数据处理模块3、上位机模块4、电源模块5、主处理单元3
‑
1、无线传输单元3
‑
2、EMMC存储单元3
‑
3、聚合物电池5
‑
1和电源管理单元5
‑
2。
具体实施方式
[0027]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0028]本申请提出的一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统及方法，所述系统包括：孔内传感器模块1、带码盘的线缆2、孔外数据处理模块3、上位机模块4和电源模块5；所述孔内传感器模块设置在顶煤或顶板预先钻好的孔内，用于测量所述孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据；所述带码盘的线缆，用于测量所述孔内传感器模块的位移数据；所述孔外数据处理模块，用于采集所述测量得到所述孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据和测量得到的所述孔内传感器模块的位移数据，并基于采集的所述数据确定顶煤或顶板的三维运移轨迹，然后将所述顶煤或顶板的三维运移轨迹发送到上位机模块；所述上位机模块，用于接收孔外数据处理模块发送的所述顶煤或顶板的三维运移轨迹；所述电源模块，用于给孔内传感器模块、带码盘的线缆、孔外数据处理模块提供电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顶煤或顶板三维运移轨迹监测系统，其特征在于，所述系统包括：孔内传感器模块、带码盘的线缆、孔外数据处理模块、上位机模块和电源模块；所述孔内传感器模块设置在顶煤或顶板预先钻好的孔内，用于测量所述孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据；所述带码盘的线缆，用于测量所述孔内传感器模块的位移数据；所述孔外数据处理模块，用于采集所述测量得到所述孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据和测量得到的所述孔内传感器模块的位移数据，并基于采集的所述数据确定顶煤或顶板的三维运移轨迹，然后将所述顶煤或顶板的三维运移轨迹发送到上位机模块；所述上位机模块，用于接收孔外数据处理模块发送的所述顶煤或顶板的三维运移轨迹；所述电源模块，用于给孔内传感器模块、带码盘的线缆、孔外数据处理模块提供电能。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述孔内传感器模块包括：1个三轴MEMS加速度计和3个单轴MEMS陀螺仪；所述三轴MEMS加速度计，用于测量孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据；所述3个单轴MEMS陀螺仪，用于通过MEMS硅电容式原理给系统提供加速度数据。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于采集的所述数据确定顶煤或顶板的三维运移轨迹，包括：基于所述采集的所述孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据进行解算，得到所述孔的角度变化数据；将所述角度变化数据和采集的所述孔内传感器模块的位移数据进行拟合，得到顶煤或顶板的三维运移轨迹。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述孔外数据处理模块，包括：主处理单元、无线传输单元和EMMC存储单元；所述主处理单元，用于采集所述测量得到所述孔在X、Y、Z轴方向的角速度及加速度数据，并基于所述采集的数据进行解算，得到所述孔的角度变化数据，还用于采集测量得到的所述孔内传感器模块的位移数据，然后将所述角度变化数据和所述孔内传感器模块的位移数据进行拟合，得到顶煤或顶板的三维运...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵铁林，徐刚，黄志增，薛吉胜，马兆瑞，于健浩，潘黎明，刘伟韬，杜龙飞，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：