一种煤矿巷道变形监测装置及其使用方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109115119A(43)申请公布日2019.01.01(21)申请号201811295568.5(22)申请日2018.11.01(71)申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市黄岛区辛安街道前湾港路579号山东科技大学(72)发明人王凯单梁周臣李昌进王劲翔刘伊帅李志臣(51)Int.Cl.G01B11/16(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种煤矿巷道变形监测装置及其使用方法(57)摘要本发明涉及煤矿安全监测领域，具体涉及一种煤矿巷道变形监测装置及其使用方法，包括三个部分：安装平台、传感器与执行机构、ARM处理器。该装置通过安装平台连接在矿车上，在电机车的牵引下到达相应的测点后对巷道断面实施监测；利用传感技术实现测距装置的自动调平，保证后续测量的准确性；通过激光测距技术，实现对巷道变形的精准监测；通过高清摄像头对监测到的异常巷道进行抓拍，为工作人员后续对巷道维护提供依据。本装置带有防爆外壳，结构设计合理可靠，效率高、误差小，有效降低煤矿工作人员的劳动强度，提高矿井自动化程度。CN109115119ACN109115119A权利要求书1/2页1.一种煤矿巷道变形监测装置，其特征在于：它由安装平台、自动调平模块、激光测距模块、图像抓拍模块、ARM处理器、PLC无线通讯模块构成；所述的安装平台（2）通过凹型卡扣（3）安装在矿车（1）上面；所述的自动调平模块经基座（4）连接在安装平台（2）上；所述的激光测距模块经步进电机（13）安装在自动调平模块的托盘（11）上；所述的图像抓拍模块安装在激光测距模块的转盘（14）上；所述的ARM处理器（18）和PLC无线通讯模块（19）安装在基座（4）后方的安装平台（2）上；所述自动调平模块、激光测距模块、图像抓拍模块、ARM处理器、PLC无线通讯模块构成均安装有防爆外壳。2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道变形监测装置，其特征在于：所述的自动调平模块包括X轴右侧步进电机（5）、X轴右侧滚珠丝杠（6）、X轴左侧步进电机（7）、X轴左侧滚珠丝杠（8）、Y轴步进电机（9）、Y轴滚珠丝杠（10）、托盘（11）、双轴倾角传感器（12）；所述双轴倾角传感器（12）将采集到的信息传给ARM处理器（18），经ARM处理器（18）计算后发出信号控制三个步进电机运行，实现托盘（11）的自动调平。3.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道变形监测装置，其特征在于：所述激光测距模块包括转盘（14）、激光测距仪（15）；所述转盘（14）装有防爆型可充电锂离子电池，为激光测距仪（15）和图像抓拍模块的高清摄像头（16）、补光灯（17）供电；所述激光测距仪（15）测得的距离数据通过PLC无线通讯模块（19）传送至ARM处理器（18）。4.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道变形监测装置，其特征在于：所述图像抓拍模块包括高清摄像头（16）和补光灯（17）；所述高清摄像头（16）和补光灯（17）默认为关闭状态，所述ARM处理器（18）读取到所述激光测距模块发送的数据与巷道原始数据存在异常时，将通过PLC无线通讯模块（19）向所述图像抓拍模块发出信号，所述图像抓拍模块中的高清摄像头（16）和补光灯（17）开启，对异常巷道进行图像抓拍。5.如权利要求1所述的一种煤矿巷道变形监测装置的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：第一步，将该装置通过凹型卡扣（3）安装在矿车（1）上，并对巷道的原始信息进行扫描录入；第二步，该装置到达指定测点后，所述双轴倾角传感器（12）将采集到的倾角数据传给ARM处理器（18），ARM处理器（18）将传回的倾角数据进行处理后分别向X轴右侧步进电机（5）、X轴左侧步进电机（7）、Y轴步进电机（9）发出驱动信号，X轴右侧步进电机（5）、X轴左侧步进电机（7）、Y轴步进电机（9）进行转动，带动对应的X轴右侧滚珠丝杠（6）、X轴左侧滚珠丝杠（8）、Y轴滚珠丝杠（10）进行升降，实现托盘（11）的自动调平，保证激光测距仪（15）发出的激光垂直打在巷道围岩上；第三步，托盘（11）自动调平后，ARM处理器（18）发出信号将激光测距模块中的激光测距仪（15）激活，激光测距仪对当前测点位置的巷道围岩进行距离测定，同时，ARM处理器（18）向步进电机（13）发出驱动信号，步进电机（13）带动转盘（14）发生旋转，在该测点位置实现对巷道顶板、底板、两帮的测量；第四步，在该测点实现对巷道顶板、底板、两帮的测量后，激光测距装置将所测距离数据通过PLC无线通讯模块（19）发送给ARM处理器（18），ARM处理器（18）将所测数据与巷道原始数据进行自动对比，若所测距离数据出现异常，ARM处理器（18）通过PLC无线通讯模块（19）