[发明专利]一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山工程监测领域，更具体涉及一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，适用于井工煤矿等矿山工程远程在线遥测组网。

背景技术

随着我国能源、资源和交通刚性需求的增加和开采强度的不断加大，浅部资源已日益枯竭。但相较于浅部工程，深部工程岩体由于处于典型的“三高一扰动”的特殊复杂力学环境下，其力学特征已发生很大变化，同时岩体本身受构造地质因素作用和赋存环境、结构类型影响，在力学特性上，是一种非连续、非均质、各向异性体和非弹性介质，因此，其力学形态或本构关系呈现出极为复杂的非线性特征，以致当前乃至未来相当长的一段时间，都难以通过基于传统理论的数值仿真计算方法，获得与工程实际完全相符的稳定性定量结果。因而，借助监测手段，获取现场岩体变形、应力变化信息，并在此基础上，进一步深入分析，揭示岩体变形和破坏的机理规律，从而采取科学、合理的岩体结构控制手段，最终实现矿山安全开采，成为当前矿山生产必需的最重要技术手段之一。

当前，据国家安全监管总局统计报告显示，煤矿灾害中，顶板事故发生频率较高，造成了较为惨重的人员伤亡和巨大经济损失，同时也带来了不良的社会影响，因此，重点开展顶板监测成为矿山监测工作的重心。归纳起来，现有顶板监测主要以变形监测、应力监测为主，同时随着光学、电学、传感器技术、分布式信息处理技术和无线网络技术的迅猛发展，一类结合全球第五代总线控制系统和GPRS技术的新型矿山远程在线遥测系统，由于具有高采集频率、自动分析、远程采集等优点，已成功取代常规监测，被逐步应用于井工煤矿工程。(《煤矿安全》，2009年第37期，题名“深部巷道位移实时监测系统应用”，作者刘训臣等，《金属矿山》，2011年第5期，题名“矿山顶板稳定性无线实时监测系统的设计”，作者刘忠元等，太原理工大学，2012年5月，博士论文，题名“矿井顶板(围岩)状 态监测及灾害预警系统研究及应用”，作者连清旺等，中国矿业大学(北京)，2013年10月，博士论文，题名“井下选煤硐室围岩动态监测系统研究”，作者郑扬冰等，中国专利公开号：201010510431.4，专利名称为“地下金属矿山稳定性监测用智能应力自动报警系统”，中国专利公开号：201310282744.2，专利名称为“基于光纤光栅传感器的煤矿井下安全综合监测系统”)。

但目前关于此类远程在线监测系统的布线方式、组网方法，却鲜有提及。殊不知合理的组网方式，不仅能第一时间充分获取监测断面的各项围岩变化信息，而且能有效规避采场开挖作业环境复杂等不利因素对监测工作的限制，同时最大程度减轻监测工作对施工作业的干扰。因此，很有必要考虑复杂条件下，井工煤矿新型远程监测系统如何布设组网的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的不足，提出一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，以优化监测数据的传输路径，提高监测系统数据采集能力，降低仪器受损率，确保监测系统采集数据的稳定性与连续性，同时减少对施工作业的干扰。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，在井工煤矿两个以上的采空区的顶板上，按设计间距分别布设位移计、锚杆应力计，位移计、锚杆应力计分别通过信号线与通道处理器连接，两个以上的通道处理器分别通过分支电缆总线串联在根总线电缆一端上，根总线电缆的另一端连接地面监控中心。

由于采用了上述技术方案，本发明的一种井工煤矿远程在线遥测系统树型拓扑组网方法，主要具有以下优点：

(1)以根总线替代分支节点总线，将采集数据汇总传输至监控中心，缩减了通信线路总长度，相较于现有的其它网络拓扑组网结构，树形组网在结构上更易于扩充，从而可灵活应对矿山开采计划调整，其次，树型拓扑下各树形分支系统之间相互独立，当某一分支线路仪器出现故障，人工可迅速实现隔离，保障系统采集的稳定性。

(2)采用通道处理器实现巷道内仪器线路集中，便于保护，进而降低了生产运输作业、施工爆破开挖对线路的破坏几率，同时通道处理器还能增加通信强 度，并对异常传感器实现隔离，从而有效保障正常仪器不受干扰，独立完成数据传输。

(3)本发明组网方式可完全兼容不同类型的传感器，而且对接入传感器的数量和位置均没有限制。同时采用树型拓扑组网方法，有效结合了矿山空间结构特征，可规避井工煤矿作业环境复杂等不利因素对监测工作的限制，同时系统操作简单，便于维护，可充分保障井工煤矿采空区监测系统接入的连续性，具有较强的推广应用价值。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。