专利名称：一种基于m-bus总线的煤巷顶板离层监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤矿顶板离层的监测系统，具体涉及的一种基于M-BUS总线的煤巷顶板离层监测系统。
背景技术：
在煤矿生产中，巷道围岩由于受到外力的拉张和剪切破坏会发生离层，特别是锚杆支护巷道更易发生顶板离层。当顶板离层超过一定范围，即表明顶板处于非稳定状态，如果不及时采取支护措施，便会发生冒顶等恶性顶板事故，直接关系到工作人员的人生安全与生产活动能否顺利进行。所以煤矿巷道顶板的控制尤为重要，故在使用锚杆支护技术时，巷道顶板所处的 状态需要随时进行监测，目前均采用顶板离层仪来监测顶板岩层的移动，它可以分别显示锚杆长度范围内和锚杆范围外顶板岩层的离层情况，为煤矿工程技术人员和检测人员提供确定锚杆的长度、抗拉强度，了解所使用的锚杆物理性、经济性的科学依据，从而有效的防止顶板坍落事故的发生，确保煤矿安全生产。根据顶板离层仪观测到的数据分析，得出不同的地质条件、岩性变化等情况，总结出了锚杆支护巷道锚杆范围内离层量，及时采取其它有效的支护措施，防止顶板塌落事故的发生。但目前在煤矿使用的顶板离层仪为机械式巷道顶板离层指示仪和声光报警式巷道顶板离层指示仪，两者均采用人工定时观察测量顶板离层状况的方法，需要专人定期去观察读数，并建立台账；而由于巷道工作面回采巷道很长，观察人员不可能做到每天都能准确掌握各个顶板离层仪变化情况，即不能实现顶板离层的自动监测和数据传输，故工作人员不能及时采取相应措施来阻止顶板失稳，突发性破坏还会不可避免的发生，给煤矿的安全生产带来隐患。
实用新型内容本实用新型就是要解决上述不足，提供一种安全性高、实时性的顶板离层监测系统，实现了在线实时检测顶板离层量，能及时采取相应措施来为阻止顶板失稳，避免突发性破坏发生。为了达到上述效果，本实用新型提供一种基于M-BUS总线的煤巷顶板离层的监测系统，包括M-BUS总线、设置在巷道顶板的顶板离层仪，所述顶板离层仪串接在M-BUS总线上，所述顶板离层仪包括磁性开关阵列、磁性检测棒；还包括主控器，所述主控器是通过M-BUS总线与顶板离层仪进行通讯，所述磁性开关阵列输出端与主控器连接；设于监测分站的监测服务器与M-BUS总线连接，并接收经所述主控器处理、转换为离层量频率信号的顶板离层数据。上述方案的优选方案是，所述LED显示器与报警装置通过光敏传感器控制。上述方案的优选方案是，所述LED显示器与报警装置连接有充电装置。上述方案的优选方案是，所述主控器是超低功耗16位MSP430单片机。[0010]上述方案的优选方案是，所述主控器连接一直流电源。在煤矿巷道掘进时将顶板离层仪按通讯地址的顺序用M-BUS总线连接安装组网，顶板离层仪两两之间相距约50米，根据巷道的长度来设置顶板离层仪的数量；而在巷道回采时，按相反顺序撤除顶板离层仪。本检测系统的主控器通过M-BUS总线与顶板离层仪进行通讯，采集各顶板离层仪的顶板离层值，并转换为相应的离层量频率信号，按顶板离层仪的通讯地址循环定时地传输离层量频率信号至井下监测分站的监测服务器里，监测服务器再将离层量频率信号通过矿综合监控系统传输至地面生产指挥中心，实现对矿井巷道顶板离层状态的实时监测。同时，主控器将离层量频率信号通过M-BUS总线输送给固设在巷道顶板上的LED显示器与报警装置连接，当现场有工作人员时，光敏传感器感应到光源即打开LED显示器与报警装置的电路，将当前的顶板离层量数值显示在LED显示器上，LED显示器有延时关闭 功能，有利于引起工作人员的注意。如当前的离层量超过超限报警值时，触动报警装置，警铃即时提醒现场工作人员要注意安全并采取相应的安全措施，从而保障了现场工作人员的生命安全。另外，通过M-BUS总线可以设定或修改任意一个顶板离层仪的通讯地址和超限报警值，当离层量超过超限报警值时，LED显示器在显示离层数值的同时报警装置工作，给现场工作人员提醒要注意安全并采取相应的安全措施。本实用新型具有以下有益效果I、利用了顶板离层仪的磁性开关阵列实现了非接触式绝对直线位移的测量，不易受粉尘、油污和水汽的污染，抗干扰能力强，适应煤矿这种较为恶劣的环境；2、采用MSP430超低功耗主控器，降低了顶板离层仪的功耗，从而实现M-BUS总线网络为本检测系统进行通信和供电的功能，实现了顶板离层信号检测的网络化和自动化；3、本检测系统具有数字显示与声光报警设备，再用充电装置为LED显示器与报警装置提供工作时电压，为现场工作工作人员提供即时的顶板离层量数据和离层超限声光报警信息，保障了现场工作人员的生命安全；并将相关顶板离层信息反馈输送到煤矿生产指挥中心，为提前预防顶板离层及时提供安全措施，实现了顶板离层状态的现场预警与远程实时监测的双重目的。4、本检测系统结构简单，安装方便，精度高，功耗低，组网简单。
以下结合附图
和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。图I是顶板离层仪结构示意图；图2是顶板离层仪剖视图；图3是本实用新型顶板离层检测系统原理图；图4是本实用新型顶板离层检测系统布置示意图；图中1-顶板离层仪，11-磁性开关阵列，12-磁性检测棒，13-锚头，14-测绳，15-磁条，2-巷道顶板，21-老顶，22-中间层，23-直接顶，3-M-BUS总线，4-MSP430单片机，5-监测服务器，6-报警装置，7-LED显示器，8-光敏传感器，9-超级电容，10-直流电源。
具体实施方式
如图I、图2所示，顶板离层仪I包括设于套筒内的磁性开关阵列11与磁性检测棒12，磁性检测棒12的锚头13通过测绳14与磁性检测棒12连接；磁性检测棒12是在截面为半圆形的不锈钢金属棒上按一定编码粘贴永久磁铁的磁条15而成，采用磁性检测棒与磁性开关阵列的相对位移，进行非接触顶板离层的直线位移测量。如图3所示，顶板离层检测监测系统，包括M-BUS总线3、设置在巷道顶板2的顶板离层仪1，所述顶板离层仪I串接在M-BUS总线3上；还包括主控器，连接一直流电源10供电，所述主控器是超低功耗16位MSP430单片机4，其通过M-BUS总线3与顶板离层仪I进行通讯；设置在监测分站的监测服务器5与M-BUS总线3连接，并接收经MSP430单片机4处理、转换为离层量频率信号的顶板离层数据；所述顶板离层仪I包括磁性开关阵列11、磁性检测棒12，所述磁性开关阵列11输出端与MSP430单片机4连接；所述MSP430单片机4输出端通过M-BUS总线3与LED显示器7与报警装置6连接，所述LED显示器7与报警装置6固设在巷道顶板2上通过光敏传感器8控制，超级电容9与LED显示器7与报警装置 6连接，作为它们工作时的充电装置。如图4所示，本检测系统的MSP430单片机4通过M-BUS总线3与若干个顶板离层仪I进行通讯，顶板离层仪两两之间相距约50米，根据巷道的长度来设置顶板离层仪的数量，巷道长约1500m，可组网32个顶板离层仪。先通过将顶板离层仪I的两个磁性检测棒12的锚头13分别设在巷道顶板2老顶21与中间层22的深处，通过检测悬于测绳14下磁性检测棒12相对于直接顶23表面的顶板离层仪的位移，即分别得出直接顶23与老顶21的离层、及直接顶23与中间层22处的离层，这两离层数据之差即为中间层22与老顶21的离层值。MSP430单片机4将采集到的各顶板离层仪I的顶板离层值，并转换为相应的离层量频率信号，按顶板离层仪的通讯地址循环定时地传输离层量频率信号至井下监测分站的监测服务器5，监测服务器5再将离层量频率信号通过矿综合监控系统传输至地面生产指挥中心，实现对矿井巷道顶板离层状态的实时远程监测。同时，MSP430单片机4将离层量频率信号通过M-BUS总线3输送给固设在巷道顶板2上的LED显示器与报警装置连接，当现场有工作人员时，光敏传感器感应到光源即打开LED显示器与报警装置的电路，并有延时关闭功能，有利于引起工作人员的注意。并将当前的顶板离层量数值显示在LED显示器上，如离层量超过超限报警值时，触动报警装置，警铃即时提醒现场工作人员要注意安全并采取相应的安全措施，从而保障了现场工作人员的生命安全。以上实施例并非仅限于本实用新型的保护范围，所有基于本实用新型的基本思想而进行修改或变动的都属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种基于M-BUS总线的煤巷顶板离层监测系统，包括M-BUS总线与设置在巷道顶板的顶板离层仪，其特征在于所述顶板离层仪串接在M-BUS总线上，所述顶板离层仪包括磁性开关阵列、磁性检测棒；还包括主控器，所述主控器是通过M-BUS总线与顶板离层仪进行通讯，所述磁性开关阵列输出端与主控器连接；设于监测分站的监测服务器与M-BUS总线连接，并接收经所述主控器处理、转换为离层量频率信号的顶板离层数据。
2.根据权利要求I所述的基于M-BUS总线的煤巷顶板离层监测系统，其特征在于所述主控器输出端通过M-BUS总线与LED显示器与报警装置连接，所述LED显示器与报警装置固设在巷道顶板上。
3.根据权利要求2所述的基于M-BUS总线的煤巷顶板离层监测系统，其特征在于所述LED显示器与报警装置通过光敏传感器控制。
4.根据权利要求2所述的基于M-BUS总线的煤巷顶板离层监测系统，其特征在于所述LED显示器与报警装置连接有充电装置。
5.根据权利要求I所述的基于M-BUS总线的煤巷顶板离层监测系统，其特征在于所述主控器是超低功耗16位MSP430单片机。
6.根据权利要求I所述的基于M-BUS总线的煤巷顶板离层监测系统，其特征在于所述主控器连接一直流电源。
专利摘要本实用新型提供一种基于M-BUS总线的煤巷顶板离层监测系统，包括M-BUS总线、设置在巷道顶板的顶板离层仪，所述顶板离层仪串接在M-BUS总线上，所述顶板离层仪包括磁性开关阵列、磁性检测棒；还包括主控器，所述主控器是通过M-BUS总线与顶板离层仪进行通讯，所述磁性开关阵列输出端与主控器连接；与M-BUS总线连接的监测服务器接收经所述主控器处理并转换为离层量频率信号的顶板离层数据。本检测系统结构简单、抗干扰能力强，检测数据精确，利用M-BUS总线网络实现通信和供电的功能，即实现了实时在线的远程监控，又为现场工作人员提供即时的顶板离层量数字显示和离层超限声光报警信息，保障了煤矿作业的安全。
文档编号E21F17/18GK202659282SQ20122026288
公开日2013年1月9日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者解波, 孙智, 杨晓东, 李金铭, 张功, 高松, 蔡畅 申请人:安徽恒源煤电股份有限公司