一種井下選煤廠設備硐室底板位移動態(tài)監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及井下選煤廠硐室監(jiān)測技術(shù)領域，具體涉及一種井下選煤廠設備硐室底板位移動態(tài)監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)多數(shù)選煤廠仍然建在地面，一方面增加了原煤中矸石的運費以及排矸費用，造成礦井的提升能力緊張和噸煤利潤下降；另一方面伴隨著煤礦生產(chǎn)中排出的大量煤矸石占用土地，造成地面環(huán)境的污染，不利于居住環(huán)境的改善。針對這一問題，“十二五”期間，國家將對原煤的井下洗選、井下排矸技術(shù)和設備進行開發(fā)和利用。在井下建原煤分選系統(tǒng)，實現(xiàn)原煤井下分選和充填一體化，以減少原煤運輸以及噸煤能耗，提高煤炭資源的采出率，實現(xiàn)綠色開采。
[0003]同時，井下選煤廠設備硐室也必須考慮礦山壓力對硐室底板的影響。礦山壓力的變化使頂?shù)装搴蛢蓭蛶r體失穩(wěn)變形并向硐室內(nèi)移動，致使底板巖石產(chǎn)生底臌，導致硐室內(nèi)大型選煤設備基礎局部受力不均而產(chǎn)生傾斜、位移現(xiàn)象，嚴重影響選煤設備的安全運行和工作人員的人身安全。因此，很有必要對井下選煤廠設備硐室底板位移情況進行實時動態(tài)監(jiān)測，保證生產(chǎn)安全。
[0004]針對井下選煤廠設備硐室的底板位移監(jiān)測不同于巷道，這是因為:首先，選煤廠設備硐室內(nèi)安設有大型選煤設備，占據(jù)了硐室內(nèi)大部分的空間，其重量以及生產(chǎn)運行時的振動都可能會對煤礦井圍巖的穩(wěn)定產(chǎn)生影響，所以根據(jù)設備性能以及硐室圍巖情況必須澆筑設備基礎；其次，選煤廠設備硐室內(nèi)的電子干擾、電磁干擾現(xiàn)象更加嚴重，因此，相應的監(jiān)測設備和系統(tǒng)性能必須符合選煤生產(chǎn)的要求，不僅抗干擾能力要求高，而且不受潮濕、高溫環(huán)境影響；再者，監(jiān)測系統(tǒng)的安裝不能影響選煤設備的運行和破壞圍巖的穩(wěn)定性；最后，選煤廠設備硐室周圍井巷工程較多，因而硐室圍巖的受力情況比較復雜，難以準確分析。
[0005]在工業(yè)生產(chǎn)領域，低功耗、低速、廉價的無線通信技術(shù)正成為業(yè)界關注的焦點。IEEE802.15.4是IEEE針對低速無線個人局域網(wǎng)制定的無線通信標準。該標準把低能量消耗、低速率傳輸、低成本作為發(fā)展目標，旨在為民用或工業(yè)領域速率設備間的無線互聯(lián)提供統(tǒng)一的標準。ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的全球性通信標準，作為一種新興的短距離無線通信技術(shù)，強調(diào)簡單易用、近距離、低速率、低功耗且極廉價的市場定位，在煤礦井下安全監(jiān)測中有著廣泛的應用前景。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型所要解決的問題是提供一種井下選煤廠設備硐室底板位移動態(tài)監(jiān)測裝置，
[0007]一種井下選煤廠設備硐室底板位移動態(tài)監(jiān)測裝置，可快速的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，能夠?qū)崟r監(jiān)測大型選煤設備基礎是否傾斜，并動態(tài)監(jiān)測選煤廠設備硐室底板位移情況。
[0008]一種井下選煤廠設備硐室底板位移動態(tài)監(jiān)測裝置，包括裝置本體，所述裝置本體包括傳感器模塊、處理器模塊、能量管理模塊和通信模塊，所述傳感器模塊包括陀螺儀和加速度計，所述處理器模塊包括ARM單片機，所述通信模塊包括無線通信模塊和串口通信模塊，所述裝置本體設置在設備基礎內(nèi)，所述傳感器模塊、所述處理器模塊和所述通信模塊依次連接，所述能量管理模塊與所述傳感器模塊、所述處理器模塊和所述通信模塊連接。
[0009]進一步的，所述陀螺儀采用三軸陀螺儀，所述加速度計采用三軸加速度計。
[0010]進一步的，所述陀螺儀和所述加速度計通過濾波器與所述處理器模塊連接。
[0011 ] 進一步的，所述設備基礎側(cè)面設置槽體，所述裝置本體設置在槽體內(nèi)，所述槽體上設置蓋板。
[0012]進一步的，所述無線通信模塊包括Zigbee模塊。
[0013]本實用新型提供了一種井下選煤廠設備硐室底板位移動態(tài)監(jiān)測裝置，包括裝置本體，所述裝置本體包括傳感器模塊、處理器模塊、能量管理模塊和通信模塊，所述傳感器模塊包括陀螺儀和加速度計，所述處理器模塊包括ARM單片機，所述通信模塊包括無線通信模塊和串口通信模塊，所述裝置本體設置在設備基礎內(nèi)。傳感器模塊的陀螺儀和加速度計對硐室設備基礎是否傾斜進行監(jiān)測，處理器模塊存儲從傳感器模塊收集到的數(shù)據(jù)并通過通信模塊發(fā)射出去至遠程監(jiān)測中心，無線通信模塊作為日常工作的模塊實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，當其發(fā)生故障時采用備用的串口通信模塊，串口電路可以預埋在地面以下，能量管理模塊對傳感器模塊、處理器模塊和通信模塊進行供電，包括電池以及管理電路，也可采用外部電源供電；井下選煤廠設備硐室底板位移的變化是一個緩慢而長期的過程，為了減小系統(tǒng)功耗，所述的處理器模塊可設置實現(xiàn)睡眠喚醒機制，當該裝置在定時時間未到時處于低功耗狀態(tài)(睡眠狀態(tài))，定時時間到被喚醒傳感器模塊采集一次數(shù)據(jù)，然后集中發(fā)送，完成后立即進入低功耗狀態(tài)，直到下次數(shù)據(jù)采集時刻的到來或由其他信號喚醒。處理器模塊中設定數(shù)據(jù)發(fā)送后在規(guī)定的時間內(nèi)沒有接收到應答確認信息，則重新發(fā)送，連續(xù)三次發(fā)送失敗，則視此次操作無效，重新發(fā)送該數(shù)據(jù)。
[0014]所述陀螺儀采用三軸陀螺儀，所述加速度計采用三軸加速度計。陀螺儀采用三軸陀螺儀(MPU-6050陀螺儀)，加速度計采用三軸加速度計(ADIS16354加速度計)，三軸陀螺儀可以提供瞬間的動態(tài)角度變化，三軸加速度計能夠提供靜態(tài)的角度，可以實現(xiàn)對設備基礎傾斜角度以及角速度監(jiān)測。
[0015]所述陀螺儀和所述加速度計通過濾波器與所述處理器模塊連接。三軸陀螺儀可以提供瞬間的動態(tài)角度變化，但是由于其本身的固有特性、溫度及積分過程的影響，會產(chǎn)生漂移誤差，且隨著工作時間的延長而累加變大；而三軸加速度計能夠提供靜態(tài)的角度，但是卻容易受到噪聲的干擾，使得數(shù)據(jù)變化較大。為了克服上述問題，在本申請中采用卡爾曼濾波器對信號進行數(shù)據(jù)融合。卡爾曼濾波是一種利用線性系統(tǒng)狀態(tài)方程，通過系統(tǒng)輸入輸出觀測數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)狀態(tài)進行最優(yōu)估計的算法。如果要計算K時刻的實際角度值，首先要根據(jù)K-1時刻的角度值來預測K時刻的角度。根據(jù)預測得到的K時刻的角度值得到該時刻的高斯噪聲的方差，然后卡爾曼濾波器不斷的進行方差遞歸，從而估算出最優(yōu)的角度值。
[0016]所述設備基礎側(cè)面設置槽體，所述裝置本體設置在槽體內(nèi)，所述槽體上設置蓋板。裝置本體放置在槽體內(nèi)既能滿足對設備基礎的監(jiān)測，也可以不占用外界的空間，保證硐室內(nèi)不過于雜亂，通過設置蓋板對裝置本體起到保護作用，防止工作人員誤碰，造成事故。
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