一種保水采煤dcs監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括由若干套保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)組成的分布式的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，各保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)之間通過ZigBee模塊進(jìn)行通信，所有保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)均通過線路與DCS監(jiān)測(cè)主機(jī)相連，DCS監(jiān)測(cè)主機(jī)收集到信號(hào)，包括DCS副機(jī)發(fā)送的信號(hào)后，經(jīng)過計(jì)算處理，通過GPRS模塊實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心，供數(shù)據(jù)使用人員進(jìn)行判定，保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)具體結(jié)構(gòu)為：包括形變子系統(tǒng)和信息處理子系統(tǒng)，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的專業(yè)設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)全天候、連續(xù)監(jiān)測(cè)的弊端，無法達(dá)到監(jiān)測(cè)巖層及水位動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)，給宏觀決策提供可靠的依據(jù)的問題。
【專利說明】
一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于煤炭行業(yè)對(duì)煤層上方地下水位監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]“保水采煤”最早是1992年提出的，并于1995年首次使用“保水采煤” 一詞，其基本思想是在煤炭開采的過程中，滿足保水與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需求，實(shí)現(xiàn)途徑是通過規(guī)劃選擇合適的開采區(qū)域，通過采煤技術(shù)調(diào)整開采參數(shù)，以保護(hù)含水層結(jié)構(gòu)。其后，保水采煤的思想先后擴(kuò)展到井田勘探時(shí)進(jìn)行前期采煤、保水論證；以及采空區(qū)塌陷巖體穩(wěn)定后含水盆地形成的可能性論證等方面。由于這種思想是最近一二十年提出的，所以在對(duì)煤層上覆基巖及基巖上水位的勘察監(jiān)測(cè)設(shè)備較少，集成度小，基本使用的是通用的專業(yè)設(shè)備，勘察數(shù)據(jù)精確，施工周期長(zhǎng)，成本高，也無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期不間斷監(jiān)測(cè)。目前還沒有將地下水位埋深、煤層上基巖沉降位移及視頻監(jiān)測(cè)等信息集于一體的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的專業(yè)設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)全天候、連續(xù)監(jiān)測(cè)的弊端，無法達(dá)到監(jiān)測(cè)巖層及水位動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)，給宏觀決策提供可靠的依據(jù)的問題。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括由若干套保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)組成的分布式的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，各保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)之間通過ZigBee模塊進(jìn)行通信，所有保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)均通過線路與DCS監(jiān)測(cè)主機(jī)相連，DCS監(jiān)測(cè)主機(jī)收集到信號(hào)，包括DCS副機(jī)發(fā)送的信號(hào)后，經(jīng)過計(jì)算處理，通過GPRS模塊實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心，供數(shù)據(jù)使用人員進(jìn)行判定。
[0005]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0006]保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)具體結(jié)構(gòu)為:包括形變子系統(tǒng)和信息處理子系統(tǒng)。
[0007]形變子系統(tǒng)具體為:包括設(shè)置于地下含水層的液位傳感器以及設(shè)置于煤層上覆基巖處的沉降錨爪和攝像頭，液位傳感器還與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC連接，沉降錨爪連接導(dǎo)線裝置后與計(jì)數(shù)采集單元連接。
[0008]液位傳感器上還設(shè)置有液位傳感器套管，沉降錨爪外部也設(shè)置有錨爪套管，攝像頭外部設(shè)置有攝像頭套管。
[0009]攝像頭每套為4個(gè)，采取在圓周上均勻分布的方式布局。
[0010]導(dǎo)線裝置包括繞線輪、壓線輪和計(jì)數(shù)輪，壓線輪在計(jì)數(shù)輪上側(cè)，通過壓線與計(jì)數(shù)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，繞線輪在壓線輪及繞線輪右側(cè)，起收放線功能。
[0011 ]信息處理子系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)為:包括信息采集處理單元，信息采集處理單元分別又與液晶屏、GPRS通信模塊、ZigBee模塊、視頻信號(hào)處理器相連，視頻信號(hào)處理器還與形變子系統(tǒng)的攝像頭相連。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，采用保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層上覆基巖沉降、基巖裂縫比對(duì)及巖層上方水位的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，達(dá)到監(jiān)測(cè)巖層及水位動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)，給宏觀決策提供可靠的依據(jù)。同時(shí)又對(duì)巖層切面進(jìn)行圖像對(duì)比監(jiān)控，便于直觀判斷。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)布置圖；
[0014]圖2是本發(fā)明一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖；
[0015]圖3是本發(fā)明一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，1.液位傳感器，2.液位傳感器套管，3.沉降錨爪，4.錨爪套管，5.攝像頭，6.攝像頭套管，7.導(dǎo)線裝置，8.模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，9.計(jì)數(shù)采集單元，10.視頻信號(hào)處理器，11.信息采集處理單元，12.液晶屏，13.GPRS通信模塊，14.ZigBee模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]本發(fā)明一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)圖如1、圖2所示，包括由若干套保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)組成的分布式的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，各保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)之間通過ZigBee模塊進(jìn)行通信，所有保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)均通過線路與DCS監(jiān)測(cè)主機(jī)相連，DCS監(jiān)測(cè)主機(jī)收集到信號(hào)，包括DCS副機(jī)發(fā)送的信號(hào)后，經(jīng)過計(jì)算處理，通過GPRS模塊實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心，供數(shù)據(jù)使用人員進(jìn)行判定。
[0019]其中，如圖3所示，保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)具體結(jié)構(gòu)為:包括形變子系統(tǒng)和信息處理子系統(tǒng)，形變子系統(tǒng)具體為:包括設(shè)置于地下含水層的液位傳感器I以及設(shè)置于煤層上覆基巖處的沉降錨爪3和攝像頭5，液位傳感器I還與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC8連接，沉降錨爪3連接導(dǎo)線裝置7后與計(jì)數(shù)采集單元9連接，液位傳感器I上還設(shè)置有液位傳感器套管2，沉降錨爪3外部也設(shè)置有錨爪套管4，攝像頭5外部設(shè)置有攝像頭套管6，攝像頭5每套為4個(gè)，采取在圓周上均勻分布的方式布局，攝像頭套管6在攝像頭5位置裝有玻璃，每個(gè)攝像頭5前面裝有一塊玻璃，導(dǎo)線裝置7包括繞線輪、壓線輪和計(jì)數(shù)輪，壓線輪在計(jì)數(shù)輪上側(cè)，通過壓線輪與計(jì)數(shù)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，繞線輪在壓線輪及繞線輪右側(cè)，進(jìn)行收放線。信息處理子系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)為:包括信息采集處理單元11，信息采集處理單元11分別又與液晶屏12、GPRS通信模塊13、ZigBee模塊14、視頻信號(hào)處理器10相連，視頻信號(hào)處理器10還與形變子系統(tǒng)的攝像頭5相連。
[0020]本發(fā)明一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中，液位傳感器I的型號(hào)為gb_2100fI，攝像頭5的型號(hào)為lcd5110，液晶屏12的型號(hào)為海康威視dS-2cd4012f。
[0021 ]本發(fā)明一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，工作原理如下:
[0022]地下水埋深監(jiān)測(cè)是通過液位傳感器I將水位變化轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC8傳輸?shù)叫畔⒉杉幚韱卧?1，換算成位移，從而計(jì)算出水位變化;煤層上覆基巖沉降監(jiān)測(cè)是通過將沉降變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再由信息采集處理單元11換算成沉降位移。當(dāng)?shù)叵滤裆畎l(fā)生變化時(shí)，液位傳感器I就會(huì)將水位變化轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器8將信號(hào)傳輸?shù)叫畔⒉杉幚韱卧?1，換算成位移，從而計(jì)算出水位變化;通過液晶屏12將變化量顯示到液晶屏12上，各副機(jī)通過ZigBee模塊14將數(shù)據(jù)發(fā)送到DCS監(jiān)測(cè)主機(jī)，DCS監(jiān)測(cè)主機(jī)通過GPRS通信模塊13將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。若變化值超過閾值，則觸發(fā)預(yù)警機(jī)報(bào)警。當(dāng)煤層上覆基巖發(fā)生沉降時(shí)，基巖拉動(dòng)導(dǎo)線，導(dǎo)線裝置7中的計(jì)數(shù)輪將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)數(shù)采集單元9，計(jì)數(shù)采集單元9將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)叫畔⒉杉幚韱卧?1，從而計(jì)算出巖層沉降變化;通過液晶屏12將變化量顯示到液晶屏上，各副機(jī)通過ZigBee模塊14將數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，主機(jī)GPRS通信模塊12將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。若變化值超過閾值，則觸發(fā)預(yù)警機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)攝像頭，進(jìn)行抓拍裂縫圖像，由信息采集處理單元11與上張保留的圖片進(jìn)行比對(duì)分析后，通過通信模塊12將其發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心，煤層上覆基巖裂縫通過攝像頭5進(jìn)行定時(shí)抓拍，通過視頻信號(hào)處理器10將圖像信息發(fā)送到信息采集處理單元11，與上張保留的圖片進(jìn)行比對(duì)分析后，GPRS通信模塊13將其發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心，供監(jiān)測(cè)人員使用。當(dāng)比對(duì)結(jié)果超過閾值時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)預(yù)警機(jī)。
[0023]本發(fā)明一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，為井田在勘察設(shè)計(jì)期就投產(chǎn)后對(duì)地下水位埋深監(jiān)測(cè)手段提供了設(shè)備選擇的可能;為正在運(yùn)行的煤礦提供了煤層上覆基巖沉降、裂縫變化及巖層上水位埋深的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)及各時(shí)段變化值，便于領(lǐng)導(dǎo)決策;提供采空區(qū)塌陷巖體穩(wěn)定后地下水位埋深變化的趨勢(shì)值，為各時(shí)段植被恢復(fù)提供依據(jù)。總體來說，一是預(yù)防煤層以上地下水流失，生態(tài)遭到破壞;二是監(jiān)測(cè)穩(wěn)定的采空塌陷區(qū)地下水位埋深，為生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理提供依據(jù)。該系統(tǒng)通過對(duì)煤層上覆基巖的沉降變化、基巖裂縫圖像對(duì)比及基巖上方水位、采空塌陷區(qū)地下水的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保在煤炭開采過程中，避免或降低對(duì)開采區(qū)生態(tài)環(huán)境造成破壞，為預(yù)防煤層以上地下水流失、生態(tài)破壞，以及礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理提供依據(jù)。其方法簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，效果好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括由若干套保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)組成的分布式的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，各保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)之間通過ZigBee模塊進(jìn)行通信，所有保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)均通過線路與DCS監(jiān)測(cè)主機(jī)相連，DCS監(jiān)測(cè)主機(jī)收集到信號(hào)，包括DCS副機(jī)發(fā)送的信號(hào)后，經(jīng)過計(jì)算處理，通過GPRS模塊實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心，供數(shù)據(jù)使用人員進(jìn)行判定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警一體機(jī)具體結(jié)構(gòu)為:包括形變子系統(tǒng)和信息處理子系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述形變子系統(tǒng)具體為:包括設(shè)置于地下含水層的液位傳感器(I)以及設(shè)置于煤層上覆基巖處的沉降錨爪(3)和攝像頭(5)，所述液位傳感器(I)還與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC(S)連接，所述沉降錨爪(3)連接導(dǎo)線裝置(7)后與計(jì)數(shù)采集單元(9)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述液位傳感器(I)上還設(shè)置有液位傳感器套管(2)，沉降錨爪(3)外部也設(shè)置有錨爪套管(4)，攝像頭(5)外部設(shè)置有攝像頭套管(6)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像頭(5)每套為4個(gè)，采取在圓周上均勻分布的方式布局。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)線裝置(7)包括繞線輪、壓線輪和計(jì)數(shù)輪，壓線輪在計(jì)數(shù)輪上側(cè)，通過壓線輪與計(jì)數(shù)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，繞線輪在壓線輪及繞線輪右側(cè)，起收放線功能。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種保水采煤DCS監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述信息處理子系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)為:包括信息采集處理單元(11)，信息采集處理單元(11)分別又與液晶屏(12)、6?1?通信模塊(13)、2188的模塊(14)、視頻信號(hào)處理器(10)相連，所述視頻信號(hào)處理器(10)還與所述形變子系統(tǒng)的攝像頭(5)相連。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK105867335SQ201610329585
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】范立民, 賀衛(wèi)中, 李博, 李永紅, 劉水
【申請(qǐng)人】陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站, 西安捷達(dá)測(cè)控有限公司