本发明专利技术属于井下安全技术领域，涉及一种光纤顶板离层值的现场显示和远程监测方法，将采集的顶板离层值分别转换为机械转动圈数和光纤光栅中心波长值，机械转动圈数实现现场计数显示，光纤光栅中心波长值通过光纤网络传输后实现远程监测。本发明专利技术还涉及一种光纤顶板离层值传感器，包括绕线模块、齿轮传动模块、显示模块和光纤传感模块，光纤传感模块上设置有光纤光栅，绕线模块抵接齿轮传动模块的输入轴，齿轮传动模块的输出轴分别抵接显示模块和光纤传感模块，显示模块将旋转圈数转换为顶板离层值现场显示，光纤传感模块将旋转圈数转换为光纤光栅中心波长值实现远程监测。本发明专利技术现场显示更为直观，能保证现场和远程的同步显示。能保证现场和远程的同步显示。能保证现场和远程的同步显示。
【技术实现步骤摘要】
光纤顶板离层值的现场显示和远程监测方法及其传感器
[0001]本专利技术属于井下安全
，具体而言，涉及一种光纤顶板离层值的现场显示和远程监测方法及其传感器，可实现顶板离层值的矿井现场数字显示和远程监测。
技术介绍
[0002]在煤矿等矿井的开采过程中，随着时间的推移，因为人为或者自然的原因，时常会发生采场下沉、顶板冒落等事故，这严重影响了矿井的安全生产和人员的生命安全。大部分巷道的坍塌事故都与顶板离层活动有关，顶板离层传感器可以实时监测并显示顶板的离层状态(顶板离层值)，据此提前预警并采取相应的行动，从而有效预测巷道坍塌事故，避免人员和设备受到损伤，大大提高采矿活动的安全性。
[0003]传统的机械式顶板离层传感器是由锚爪、锚固管和显示装置组成，顶板发生离层活动时，锚固在顶板中的锚爪会带动显示装置，通过刻度实时显示顶板离层数值。这种设备的主要问题是不可以远程监测，同时由于刻度较小的原因，井下工作人员无法及时清楚地发现顶板离层数值的变化。
[0004]另外一种电子式顶板离层传感器结构相对复杂，其工作方式是：顶板发生离层活动时，锚固在钻孔里的锚爪通过钢丝绳带动传感器盒体内的电位器旋转，将电阻的变化转化为顶板离层值显示出来。由于这一传感方式的检测精度和抗干扰能力较差，一般情况下只用来现场显示，因为电的信号介质特点，对顶板离层传感器维修和拆换时的安全性也有一定的影响。
[0005]现有的产品中虽然有类似现场显示功能的同类产品，但多为指针式或者刻度式显示。现场人员会因为观察角度的不同而对离层数值做出错误的判断，同时，顶板离层传感器内部传动结构较为复杂，集成度较低，这对顶板离层传感器的组装调试都会产生不便。
技术实现思路
[0006]本专利技术的主要目的是解决顶板离层值的高效准确监测问题，以保证矿井的生产和井下人员的安全，这就要求本专利技术能够实现远程监测的同时，需保证现场直观的显示顶板离层数值，给井下施工人员提供及时有效的预警。同时，本专利技术的传感器的内部结构相对简单，传动部件集成度高，拆装方便，由于是以光信号为信息的传输媒介，本质安全，无论是组装生产还是后期拆换维修都较为安全和便利。本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]光纤顶板离层值的现场显示和远程监测方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1、采集顶板离层值，将顶板离层值转换为旋转位移；
[0009]步骤2、将旋转位移作为齿轮传动模块的输入轴的转动圈数，通过齿轮传动模块中的齿轮组件进行速比分配，驱动两个输出轴分别转动不同的圈数；
[0010]步骤3、齿轮传动模块的一个输出轴驱动机械计数显示装置，将顶板离层值以数字方式在现场显示；
[0011]步骤4、齿轮传动模块的另一个输出轴转动使光纤光栅中心波长线性变化，并且通
过光纤网络将光纤光栅中心波长值传输到远端监测装置，远端监测装置将光纤光栅中心波长值转换为顶板离层值实现远程监测。
[0012]光纤顶板离层值传感器，应用前述的光纤顶板离层值的现场显示和远程监测方法，包括绕线模块、齿轮传动模块、显示模块和光纤传感模块，光纤传感模块上固定设置有光纤光栅，绕线模块抵接齿轮传动模块的输入轴，齿轮传动模块的输出轴分别抵接显示模块和光纤传感模块，所述的绕线模块通过钢丝绳接收顶板离层值，并且将顶板离层值转换为旋转位移，所述的齿轮传动模块通过齿轮组件将旋转位移转换为旋转圈数，并且将旋转圈数传递到显示模块和光纤传感模块，显示模块将旋转圈数转换为顶板离层值现场显示，光纤传感模块将旋转圈数转换为光纤光栅中心波长值，并且将光纤光栅中心波长值通过光纤网络传输到远端监测装置，远端监测装置将光纤光栅中心波长值转换为顶板离层值实现远程监测；齿轮传动模块包括对称设置的一对结构相同的齿轮组件，齿轮组件包括齿轮组件本体，齿轮组件本体的内部固定安装有齿轮组，齿轮组包括三级齿轮减速机构和单级齿轮减速机构。
[0013]优选的，齿轮组件本体的一侧面转动安装有齿轮组输入轴，齿轮组件本体相对的另一侧面转动安装有丝杆轴和齿轮组输出轴，齿轮组输入轴和齿轮组输出轴通过三级齿轮减速机构转动连接，齿轮组输入轴和丝杆轴通过单级齿轮减速机构转动连接。
[0014]优选的，光纤传感模块包括：异形螺母、圆柱销、等强度悬臂梁、悬臂梁压块、悬臂梁安装块和光纤光栅，圆柱销固定安装在丝杆轴正上方的齿轮组件本体上，异形螺母转动安装在丝杆轴上，异形螺母的其中一角开设限位通孔，圆柱销穿过异形螺母的限位通孔，悬臂梁安装块固定安装在异形螺母下方的齿轮组件本体上，等强度悬臂梁通过悬臂梁压块固定安装在悬臂梁安装块上，光纤光栅粘贴在等强度悬臂梁上。
[0015]优选的，异形螺母是十字形四角结构，等强度悬臂梁两端的边长宽度不同，等强度悬臂梁的宽边长一端固定安装在悬臂梁安装块上，等强度悬臂梁的窄边长一端与异形螺母的一角抵接。
[0016]优选的，绕线模块包括：主安装板、卷簧组件安装板、卷簧组件和可自动复位的绕线轮，卷簧组件安装板固定安装在主安装板上，卷簧组件固定安装在卷簧组件安装板上，绕线轮转动安装在卷簧组件上，绕线轮远离卷簧组件的端部通过弹性联轴器和顶丝与齿轮组输入轴转动连接。
[0017]优选的，主安装板和卷簧组件安装板是由上安装板、下安装板和侧安装板一体成型组成的字形结构。
[0018]优选的，显示模块采用三位显示的机械计数器，齿轮组输出轴通过弹性联轴器和顶丝与机械计数器转动连接。
[0019]优选的，光纤顶板离层值传感器的壳体包括顶盖、前盖和后盖，顶盖上与主安装板的圆形通孔相对应的位置开设安装通孔并且固定安装有安装杆连接件，安装杆组件通过顶丝与安装杆连接件固定连接成为一体，钢丝绳穿过安装杆组件固定连接到钢丝绳连接块上，机械计数器的一侧固定在前盖上，机械计数器斜向下45度倾斜布置。
[0020]优选的，安装杆连接件为内部中空的圆柱体结构，安装杆组件包括一段钢管和钢管上穿过的若干个锚爪，锚爪由钢丝弯折而成，锚爪通过钢丝绳与钢丝绳连接块固定连接。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]1、本专利技术的光纤顶板离层值的现场显示和远程监测方法，将采集的顶板离层值分别转换为机械转动圈数和光纤光栅中心波长值，机械转动圈数实现现场计数显示，光纤光栅中心波长值通过光纤网络传输后实现远程监测。
[0023]2、传感器现场显示更为直观，能保证现场和远程的同步显示，同时具有本质安全的特点。
[0024]3、传感器的内部结构按模块区分，系统的集成度高，通过简单的连接即可工作，拆装及维修便利。
[0025]4、传感器的传动和光栅感知组件单独设置在一个腔体之中，方便进行密封以实现防尘防水的目的，同时可以单独开启的后盖方便传感器的安装和拆卸。
[0026]5、安装杆与传感器本体之间采用可便于拆卸的连接方式，现场拆装方便，可以大大提高传感器的重复利用率，在保证井下安全的前提下可以有效降低生产成本。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例的齿轮组件的结构示意图；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.光纤顶板离层值的现场显示和远程监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采集顶板离层值，将顶板离层值转换为旋转位移；步骤2、将旋转位移作为齿轮传动模块的输入轴的转动圈数，通过齿轮传动模块中的齿轮组件进行速比分配，驱动两个输出轴分别转动不同的圈数；步骤3、齿轮传动模块的一个输出轴驱动机械计数显示装置，将顶板离层值以数字方式在现场显示；步骤4、齿轮传动模块的另一个输出轴转动使光纤光栅中心波长线性变化，并且通过光纤网络将光纤光栅中心波长值传输到远端监测装置，远端监测装置将光纤光栅中心波长值转换为顶板离层值实现远程监测。2.光纤顶板离层值传感器，其特征在于，应用如权利要求1所述的光纤顶板离层值的现场显示和远程监测方法，包括绕线模块、齿轮传动模块、显示模块和光纤传感模块，光纤传感模块上固定设置有光纤光栅，绕线模块抵接齿轮传动模块的输入轴，齿轮传动模块的输出轴分别抵接显示模块和光纤传感模块，所述的绕线模块通过钢丝绳接收顶板离层值，并且将顶板离层值转换为旋转位移，所述的齿轮传动模块通过齿轮组件将旋转位移转换为旋转圈数，并且将旋转圈数传递到显示模块和光纤传感模块，显示模块将旋转圈数转换为顶板离层值现场显示，光纤传感模块将旋转圈数转换为光纤光栅中心波长值，并且将光纤光栅中心波长值通过光纤网络传输到远端监测装置，远端监测装置将光纤光栅中心波长值转换为顶板离层值实现远程监测；齿轮传动模块包括对称设置的一对结构相同的齿轮组件，齿轮组件包括齿轮组件本体，齿轮组件本体的内部固定安装有齿轮组，齿轮组包括三级齿轮减速机构和单级齿轮减速机构。3.根据权利要求2所述的一种光纤顶板离层值传感器，其特征在于，齿轮组件本体的一侧面转动安装有齿轮组输入轴(1)，齿轮组件本体相对的另一侧面转动安装有丝杆轴(2)和齿轮组输出轴(3)，齿轮组输入轴(1)和齿轮组输出轴(3)通过三级齿轮减速机构转动连接，齿轮组输入轴(1)和丝杆轴(2)通过单级齿轮减速机构转动连接。4.根据权利要求3所述的一种光纤顶板离层值传感器，其特征在于，光纤传感模块包括：异形螺母(4)、圆柱销(5)、等强度悬臂梁(6)、悬臂梁压块(7)、悬臂梁安装块(8)和光纤光栅，圆柱销(5)固定安装在丝杆轴(2)正上方的齿轮组件本体上，异形螺母(4)转动安装在丝杆轴(2)上，异形螺母(4)的其中一角开设限位...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宝岗，
申请(专利权)人：山东汇英光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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