井壁基于R微制约器矿井井壁变形监测体系

摘要：针对以往煤矿井壁监测技术的不足，本文利用采用高性能的R单片机芯片进行控制和通信， 对矿井的井壁所受压力进行监测。采取的方法是将压力传感器放置于煤矿井壁的可压缩段内，通过采集压力变化的数据，由R微控制器芯片进行传输，然后通过PC机与微控制器进行通信，分析和处理相关压力数据。该井壁变形检测系统系统的稳定性好、测量精度高。可根据数据处理的需要并入局域网， 能进行实时的数据采集， 实现远程监控和数据共享。
关键词：矿井井壁系统 控制 检测
1007-9416（2013）06-0004-02
随着我国煤炭行业的不断发展，煤炭资源开采在慢慢向更高产和高效率利用资源开采的方向转变。目前国内大多煤矿由于地下水位置都有不同程度的沉降，情况不一，甚者已经下降数十米，危害到煤矿的安全生产，由于地下水位的变化造成了煤矿井下地质结构的变形，对矿井的生产设备会造成不同影响，很多煤矿还未对矿井井壁的变形状况进行实时检测，这必然会对日后长期的生产活动造成很大安全生产隐患，所以必须给予足够的重视。在这种情形下对煤矿井壁系统进行长期全方位的检测，分析相关数据对井壁安全是很有意义的，从而防止矿井安全事故发生，确保生产安全。

1 井壁变形检测的原理

矿井井壁变形的检测系统基本工作原理是：如图1，通过通信线缆将系统控制计算机和一端连接有传感器的微控制器连接起来。微控制器通过单总线进行通信，所有系统操作都在系统控制计算机前完成。系统控制计算机发出的指令通过通信线缆传给微控制器， 并由其对形变传感器进行具体操作。测量操作完毕后，微控制器将测得的数据根据计算机指令通过485总线转变后，再传回系统控制计算机，见图1。并且生产现场的计算机，都可以由通信线缆的途径，通过PC机终端和微控制器通信，由这种方式就可以对矿井井壁的变形受力来进行数据采集和情况检测。

2 井壁变形传感器的类型选择和设置位置分布

2.1 传感器的选择

传感器选择可以采用多种压力传感器，在此可以选用轮辐荷重传感器，此传感器优点是量程大，体积小，稳定性好，在放置时也便于埋放在井壁的内部。

2.2 传感器的布置

在矿井的井壁中设置有可压缩的井壁段，这是为了减少地质变化对井壁的压力，可以对压力进行缓冲。可压缩井壁段里充有沥青，设置钢板来进行缓冲。因此在可压缩井壁段设置传感器，可以更好地检测受压力的情况，这样做的理由是：（1）在井壁受到外界的压力，可以将压力传递给可缓冲井壁区；（2）在此井壁区域打孔来埋设若干轮辐荷重传感器，由于本身就是可压缩段，故不会影响井壁的安全状况。具体的设置位置，在井筒的可压缩井壁段设置轮辐荷重传感器，在不同的平面进行测试。每水平检测面设置四个监测点，需埋设八个所选的传感器。

3 系统硬件通讯

3.1 微控制器组成

系统微控制器的主控芯片采用R系列。单片机和传感器之间采用单总线通信，使用三芯电缆线，其中包括地线、数据线、电源线。

3.2 系统通讯设置

埋设的轮辐荷重传感器采集矿井井壁所受压力数据后，经过R单片机将压力等数据进行分析和处理后，以RS485的通讯方式进行数据传输，通过长距离的传输后（煤矿井筒的井壁到地面的监控中心），再将数据经过RS485到RS232的转换后，再传入计算机，将数据显示在做好的上位机上，方便实时进行数据采集和检测。
4 结语
根据以上所做的工程实践，在以后的工作中要注意做好以下两条：（1）检测的数据可反映井壁的受力状态，因此，坚持长期持续的检测很有必要，这样才能发现问题，做到迅速处理排除安全隐患，以保证井壁安全；（2）继续加强和完善矿井井壁受力的安全情况工作和井壁变形的检测体系的进一步研究。
井壁变形检测系统能方便实现生产管理人员及时掌握矿井井壁变形受力检测的数据，并做出迅速判断和采取相关措施，能够即时避免由井壁变形所引起不必要的生产事故。随着此系统的不断完善，在以后的矿山生产中，该系统对矿井生产安全将会产生积极的影响。
参考文献
曹丁涛.鲍店煤矿主副井壁破裂原因及防治对策[J].煤田地质与勘探，1997（5）：38-40.
王同孝，靳奉祥，张迎弟等.矿山井壁三维变形监测方法[J].矿山测量，1999（1）：6-9.
[3]王福瑞.单片微型测控系统设计大全[M].北京：北京航空航天大学出版社，1999，22-25.
[4]路耀华，崔增祁.中国煤矿建井技术[M].北京：中国矿业大学出版社，1995，31-167.

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