技术领域
[0001] 本
发明属于围岩变形量监测技术领域，尤其涉及一种巷道围岩变形量监测装置。
背景技术
[0002] 当前我国
煤矿开采主要使用长壁式开采，开采一个工作面需要掘进两条回采巷道，留设一条保护煤柱。而由于留设煤柱会导致应
力集中，再加上工作面回采的超前影响，进而会导致相邻工作面回采巷道围岩变形量增加。而目前巷道围岩变形量的监测除了顶
底板移近量监测仪外，两帮变形量仍以人工用卷尺或激光测距仪测量为主，而高瓦斯矿井的巷道两帮变形量还是主要以卷尺测量为主。
[0003] 由于目前的巷道顶底板移近量和巷道两帮变形量主要以人工的方式测量，所以读数有较大的误差，再加上人工读数后需要记录下来，再输入到计算机当中进行
数据处理，所以更易产生误差。若对巷道围岩变形量进行较长时间的连续监测时，进行读数和数据录入处理比较费时费力。因此如果能实现巷道围岩变形量的自动监测和数据保存传输，不仅能提高巷道围岩变形量的监测
频率，而且能提高所监测巷道围岩变形量的准确性，能够减少工人的劳动强度，明显的提高工人工作的效率。
发明内容
[0004] 本发明提供一种巷道围岩变形量监测装置，旨在解决巷道围岩变形量的自动连续监测、数据自动存储和无线传输的问题。
[0005] 本发明是这样实现的，一种巷道围岩变形量监测装置，包括固定组件、测量组件和中央控制单元，所述固定组件包括壳体和绳索，所述绳索与所述壳体固定连接，且所述绳索位于所述壳体的一侧中心处；
[0006] 所述测量组件包括正帮变形量监测单元、副帮变形量监测单元和底帮变形量监测单元，所述底帮变形量监测单元与所述壳体固定连接，且所述底帮变形量监测单元位于所述壳体远离所述绳索的一侧中心处，所述正帮变形量监测单元和所述副帮变形量监测单元均与所述壳体固定连接，且所述正帮变形量监测单元与所述副帮变形量监测单元对称设置于所述壳体的两侧。
[0007] 优选的，所述固定组件还包括挂钩，所述挂钩与所述绳索固定连接，且所述挂钩位于所述绳索远离所述壳体的一侧。
[0008] 优选的，所述正帮变形量监测单元包括正帮变形量监测
外壳、正帮脉冲式激光
二极管、正帮
雪崩
光电二极管和正帮计时芯片，所述正帮变形量监测外壳与所述壳体固定连接，且所述正帮变形量监测外壳位于所述壳体的一侧，所述正帮脉冲式
激光二极管和所述正帮
雪崩光电二极管均与所述正帮变形量监测外壳固定连接，且所述正帮脉冲式激光二极管和正帮雪崩光电二极管分别位于所述正帮变形量监测外壳远离所述壳体的一侧，所述正帮计时芯片与所述正帮变形量监测外壳固定连接，且所述正帮计时芯片位于所述正帮变形量监测外壳的内腔，所述正帮脉冲式激光二极管和所述正帮雪崩光电二极管均与所述正帮计时芯片电性连接；
[0009] 所述副帮变形量监测单元包括正副帮变形量监测外壳、副帮脉冲式激光二极管、副帮雪崩光电二极管和副帮计时芯片，所述正副帮变形量监测外壳与所述壳体固定连接，且所述正副帮变形量监测外壳位于所述壳体远离所述正帮变形量监测外壳的一侧，所述副帮脉冲式激光二极管和所述副帮雪崩光电二极管均与所述正副帮变形量监测外壳固定连接，且所述副帮脉冲式激光二极管和副帮雪崩光电二极管分别位于所述正副帮变形量监测外壳远离所述壳体的一侧，所述副帮计时芯片与所述正副帮变形量监测外壳固定连接，且所述副帮计时芯片位于所述正副帮变形量监测外壳的内腔，所述副帮脉冲式激光二极管和所述副帮雪崩光电二极管均与所述副帮计时芯片电性连接；
[0010] 所述底帮变形量监测单元包括底副帮变形量监测外壳、底帮脉冲式激光二极管、底帮雪崩光电二极管和底帮计时芯片，所述底副帮变形量监测外壳与所述壳体固定连接，且所述底副帮变形量监测外壳位于所述壳体远离所述绳索的一侧，所述底帮脉冲式激光二极管和所述底帮雪崩光电二极管均与所述底副帮变形量监测外壳固定连接，且所述底帮脉冲式激光二极管和底帮雪崩光电二极管分别位于所述底副帮变形量监测外壳远离所述壳体的一侧，所述底帮计时芯片与所述底副帮变形量监测外壳固定连接，且所述底帮计时芯片位于所述底副帮变形量监测外壳的内腔，所述底帮脉冲式激光二极管和所述底帮雪崩光电二极管均与所述底帮计时芯片电性连接。
[0011] 优选的，所述中央控制单元包括
单片机和数据存储芯片，所述单片机与所述正帮计时芯片、副帮计时芯片和底帮计时芯片均电性连接，且所述单片机位于所述壳体的内腔，所述数据存储芯片与所述单片机电性连接，且所述数据存储芯片位于所述单片机的内腔。
[0012] 优选的，所述中央控制单元还包括无线数据传输装置和手持数据接收终端，所述无线数据传输装置与所述数据存储芯片电性连接，且所述无线数据传输装置位于所述壳体靠近所述绳索一侧的中心处，所述手持数据接收终端与所述无线数据传输装置电性连接。
[0013] 与
现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种巷道围岩变形量监测装置，过正帮变形量监测单元、副帮变形量监测单元和顶底板移近量监测单元中的激光发射
电路对准待测目标发射激光脉冲，由于光速v是已知的，利用中央控制单元中的计时芯片记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，就可以利用第n-1次所测得的巷道围岩变形量(正帮变形量、副帮变形量、顶底板移近量)减去第n次所测得的巷道围岩变形量(正帮变形量、副帮变形量、顶底板移近量)后可以得到本次所测得的巷道围岩变形量(正帮变形量、副帮变形量、顶底板移近量)，同时将连续监测的巷道围岩变形量(正帮变形量、副帮变形量、顶底板移近量)存储到数据存储芯片中，中央控制单元按照特定的时间间隔控制激光发射电路对准待测目标发射激光脉冲，去测量巷道围岩变形量，其他时间巷道围岩变形量监测装置处于待机状态，当采集数据时只需要手持数据接收终端走过所监测的巷道，即可采集存储芯片中存储的巷道围岩变形量监测数据。此巷道围岩变形量监测装置不仅能提高巷道围岩变形量的监测频率，而且能提高所监测巷道围岩变形量的准确性，不仅能减少工程技术人员的劳动强度，更能明显的提高工人工作的效率。
附图说明
[0014] 图1是本发明的正视结构示意图；
[0015] 图2是本发明的工作原理示意图；
[0016] 图3是本发明的侧视结构示意图；
[0017] 图4是本发明在巷道中的安装
位置示意图；
[0018] 图5是本发明使用时在巷道内的位置分布示意图。
[0019] 图中：1-固定组件、11-壳体、12-绳索、13-挂钩、2-测量组件、21-正帮变形量监测单元、211-正帮变形量监测外壳、212-正帮脉冲式激光二极管、213-正帮雪崩光电二极管、214-正帮计时芯片、22-副帮变形量监测单元、221-正副帮变形量监测外壳、222-副帮脉冲式激光二极管、223-副帮雪崩光电二极管、224-副帮计时芯片、23-底帮变形量监测单元、
231-底副帮变形量监测外壳、232-底帮脉冲式激光二极管、233-底帮雪崩光电二极管、234-底帮计时芯片、3-中央控制单元、31-单片机、32-数据存储芯片、33-无线数据传输装置、34-手持数据接收终端。
具体实施方式
[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及
实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021] 请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种巷道围岩变形量监测装置，包括固定组件1、测量组件2和中央控制单元3，固定组件1包括壳体11和绳索12，绳索12与壳体11固定连接，且绳索12位于壳体11的一侧中心处；
[0022] 测量组件2包括正帮变形量监测单元21、副帮变形量监测单元22和底帮变形量监测单元23，底帮变形量监测单元23与壳体11固定连接，且底帮变形量监测单元23位于壳体11远离绳索12的一侧中心处，正帮变形量监测单元21和副帮变形量监测单元22均与壳体11固定连接，且正帮变形量监测单元21与副帮变形量监测单元22对称设置于壳体11的两侧。
[0023] 在本实施方式中，通过设置绳索12，使得通过绳索12可以将该装置固定在巷道顶板的
铁丝网上，通过调节绳索12长度可以调节该装置的悬挂高度，用来测定固定高度的巷道两帮围岩变形量。
[0024] 进一步的，固定组件1还包括挂钩13，挂钩13与绳索12固定连接，且挂钩13位于绳索12远离壳体11的一侧。
[0025] 在本实施方式中，通过在绳索12远离壳体11的一侧设置挂钩13，从而便于将该装置固定在巷道顶板的铁丝网上。
[0026] 进一步的，正帮变形量监测单元21包括正帮变形量监测外壳211、正帮脉冲式激光二极管212、正帮雪崩光电二极管213和正帮计时芯片214，正帮变形量监测外壳211与壳体11固定连接，且正帮变形量监测外壳211位于壳体11的一侧，正帮脉冲式激光二极管212和正帮雪崩光电二极管213均与正帮变形量监测外壳211固定连接，且正帮脉冲式激光二极管
212和正帮雪崩光电二极管213分别位于正帮变形量监测外壳211远离壳体11的一侧，正帮计时芯片214与正帮变形量监测外壳211固定连接，且正帮计时芯片214位于正帮变形量监测外壳211的内腔，正帮脉冲式激光二极管212和正帮雪崩光电二极管213均与正帮计时芯片214电性连接；
[0027] 副帮变形量监测单元22包括正副帮变形量监测外壳221、副帮脉冲式激光二极管222、副帮雪崩光电二极管223和副帮计时芯片224，正副帮变形量监测外壳221与壳体11固定连接，且正副帮变形量监测外壳221位于壳体11远离正帮变形量监测外壳211的一侧，副帮脉冲式激光二极管222和副帮雪崩光电二极管223均与正副帮变形量监测外壳221固定连接，且副帮脉冲式激光二极管222和副帮雪崩光电二极管223分别位于正副帮变形量监测外壳221远离壳体11的一侧，副帮计时芯片224与正副帮变形量监测外壳221固定连接，且副帮计时芯片224位于正副帮变形量监测外壳221的内腔，副帮脉冲式激光二极管222和副帮雪崩光电二极管223均与副帮计时芯片224电性连接；
[0028] 底帮变形量监测单元23包括底副帮变形量监测外壳231、底帮脉冲式激光二极管232、底帮雪崩光电二极管233和底帮计时芯片234，底副帮变形量监测外壳231与壳体11固定连接，且底副帮变形量监测外壳231位于壳体11远离绳索12的一侧，底帮脉冲式激光二极管232和底帮雪崩光电二极管233均与底副帮变形量监测外壳231固定连接，且底帮脉冲式激光二极管232和底帮雪崩光电二极管233分别位于底副帮变形量监测外壳231远离壳体11的一侧，底帮计时芯片234与底副帮变形量监测外壳231固定连接，且底帮计时芯片234位于底副帮变形量监测外壳231的内腔，底帮脉冲式激光二极管232和底帮雪崩光电二极管233均与底帮计时芯片234电性连接。
[0029] 在本实施方式中，正帮变形量监测单元21安装在巷道围岩变形量监测装置的左侧，当巷道围岩变形量监测装置被固定后，正帮变形量监测单元21中的正帮脉冲式激光二极管212将会对准巷道正帮发射激光脉冲，当激光脉冲打到巷道正帮反射后激光产生漫反射，部分反射光经光学系统放大、滤波、整形后被正帮雪崩光电二极管213接收，由于光速v是已知的，利用中央控制单元3中的正帮计时芯片214记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间t1乘以光速v即可得到正帮变形量监测单元到巷道正帮的距离L，然后可以利用第n-1次所测得的正帮变形量监测单元与巷道正帮的距离Ln-1减去第n次所测得的正帮变形量监测单元与巷道正帮的距离Ln后可以得到本次所测得的巷道正帮变形量，既L正帮变形量＝Ln-1-Ln；
[0030] 副帮变形量监测单元22主要安装在巷道围岩变形量监测装置的右侧，当巷道围岩变形量监测装置被固定后，副帮变形量监测单元22中的副帮脉冲式激光二极管222将会对准巷道正帮发射激光脉冲，当激光脉冲打到巷道副帮反射后激光产生漫反射，部分反射光经光学系统放大、滤波、整形后被副帮雪崩光电二极管223接收，由于光速v是已知的，利用中央控制单元中的副帮计时芯片224记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间t2乘以光速v即可得到副帮变形量监测单元到巷道副帮的距离l，然后可以利用第n-1次所测得的副帮变形量监测单元与巷道副帮的距离ln-1减去第n次所测得的副帮变形量监测单元与巷道副帮的距离ln后可以得到本次所测得的巷道副帮变形量，既l副帮变形量＝ln-1-ln；
[0031] 底帮变形量监测单元23主要安装在巷道围岩变形量监测装置的底部，当巷道围岩变形量监测装置被固定后，底帮变形量监测单元23中的底帮脉冲式激光二极管232将会对准巷道底板发射激光脉冲，当激光脉冲打到巷道底板反射后激光产生漫反射，部分反射光经光学放大、滤波、整形后被底帮雪崩光电二极管233接收，此时利用中央控制单元中的底帮计时芯片234记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间t3乘以光速v即可得到顶底板移近量监测单元到巷道底板的距离H，就可以利用第n-1次所测得的顶底板移近量监测单元与巷道底板的距离Hn-1减去第n次所测得的顶底板移近量监测单元与巷道底板的距离Hn后可以得到本次所测得的巷道顶底板移近量，既H顶底板移近量＝Hn-1-Hn。
[0032] 进一步的，中央控制单元3包括单片机31和数据存储芯片32，单片机31与正帮计时芯片214、副帮计时芯片224和底帮计时芯片234均电性连接，且单片机31位于壳体11的内腔，数据存储芯片32与单片机31电性连接，且数据存储芯片32位于单片机31的内腔。
[0033] 在本实施方式中，通过设置单片机31和数据存储芯片32，8用于计算巷道两帮变形量和顶底板移近量，同时将连续监测的巷道围岩变形量存储到绳索12中。
[0034] 进一步的，中央控制单元3还包括无线数据传输装置33和手持数据接收终端34，无线数据传输装置33与数据存储芯片32电性连接，且无线数据传输装置33位于壳体11靠近绳索12一侧的中心处，手持数据接收终端34与无线数据传输装置33电性连接。
[0035] 在本实施方式中，无线数据传输装置33主要用于将数据存储芯片32中存储的巷道围岩变形量监测数据无线传输到手持数据接收终端34中，当在巷道中间隔监测一段巷道的围岩变形量时，只需要手持数据接收终端34走过所监测的巷道，即可通过无线数据传输装置33采集数据存储芯片32中存储的巷道围岩变形量监测数据，通过USB数据传输可以将监测的巷道围岩变形数据导入电脑，具体的，正帮变形量监测单元21、副帮变形量监测单元22和底帮变形量监测单元23由中央控制单元3按照特定的时间间隔控制激光发射电路对准待测目标发射激光脉冲，去测量巷道围岩变形量，其他时间巷道围岩变形量监测装置处于待机状态，这样为了节省电量，保持更长久的监测时间。
[0036] 本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，通过绳索12和挂钩13将该装置固定巷道顶板的铁丝网上，接着正帮变形量监测单元21中的正帮脉冲式激光二极管212将会对准巷道正帮发射激光脉冲，当激光脉冲打到巷道正帮反射后激光产生漫反射，部分反射光经光学系统放大、滤波、整形后被正帮雪崩光电二极管213接收，由于光速v是已知的，利用中央控制单元3中的正帮计时芯片214记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间t1乘以光速v即可得到正帮变形量监测单元到巷道正帮的距离L，然后可以利用第n-1次所测得的正帮变形量监测单元与巷道正帮的距离Ln-1减去第n次所测得的正帮变形量监测单元与巷道正帮的距离Ln后可以得到本次所测得的巷道正帮变形量，既L正帮变形量＝Ln-1-Ln；同时副帮变形量监测单元22中的副帮脉冲式激光二极管222将会对准巷道正帮发射激光脉冲，当激光脉冲打到巷道副帮反射后激光产生漫反射，部分反射光经光学系统放大、滤波、整形后被副帮雪崩光电二极管223接收，由于光速v是已知的，利用中央控制单元中的副帮计时芯片224记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间t2乘以光速v即可得到副帮变形量监测单元到巷道副帮的距离l，然后可以利用第n-1次所测得的副帮变形量监测单元与巷道副帮的距离ln-1减去第n次所测得的副帮变形量监测单元与巷道副帮的距离ln后可以得到本次所测得的巷道副帮变形量，既l副帮变形量＝ln-1-ln；底帮变形量监测单元23中的底帮脉冲式激光二极管232将会对准巷道底板发射激光脉冲，当激光脉冲打到巷道底板反射后激光产生漫反射，部分反射光经光学放大、滤波、整形后被底帮雪崩光电二极管233接收，此时利用中央控制单元中的底帮计时芯片234记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间t3乘以光速v即可得到顶底板移近量监测单元到巷道底板的距离H，就可以利用第n-1次所测得的顶底板移近量监测单元与巷道底板的距离Hn-1减去第n次所测得的顶底板移近量监测单元与巷道底板的距离Hn后可以得到本次所测得的巷道顶底板移近量，既H顶底板移近量＝Hn-1-Hn，同时无线数据传输装置33将数据存储芯片32中存储的巷道围岩变形量监测数据无线传输到37中，当在巷道中间隔监测一段巷道的围岩变形量时，只需要37走过所监测的巷道，即可通过无线数据传输装置33采集数据存储芯片32中存储的巷道围岩变形量监测数据，通过USB数据传输可以将监测的巷道围岩变形数据导入电脑中。
[0037] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
