[发明专利]长度可调节的煤矿巷道应变采集装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种长度可调节的煤矿巷道应变采集装置，属于测控和自动化技术领域。

背景技术

煤矿巷道应变采集装置用于工业现场测量煤矿巷道的应变程度。由于巷道中工业现场环境复杂，应变采集装置必须拥有良好的灵活性来适应不同的需求，同时应变采集装置必须能适应各种恶劣环境保证长期有效使用。

传统的煤矿巷道应变采集装置将应变片直接贴在巷道壁上，由于巷道结构庞大，应变片分布不均匀而导致应变测量结果精度低，不能反映巷道的实际应变程度。传统的煤矿巷道应变采集装置中没有贴应变片的固定方法，对于不同结构，不同厚度的巷道，必须重新设计和安装应变片，灵活性很小。传统的煤矿巷道采用单CPU方式，每个应变片都需要通过AD连接到唯一的单片机，连接线过多，应变采集装置的应变片、采集板、数据采集的串口数据线等裸露在外面，在恶劣环境下容易破损并且导致数据采集出现故障。

本文提出一种以钢筋为被测件的适用于恶劣环境，长度可调节，灵活性高，具有高采集精度的煤矿巷道应变采集装置。

发明内容

本发明解决的问题是：为了克服煤矿巷道应变采集装置结构灵活性小，无法适应不同厚度的巷道进行调整，采集精度不高，采集装置容易受潮、破损的缺点，结合以上背景和需求，本发明提供一种长度可调节的煤矿巷道应变采集装置。

本发明的技术解决方案是：

一种长度可调节的煤矿巷道应变采集装置，包括：钢筋、应变片、采集板、空心套管及钢管手柄，所述钢筋是应变被测件，钢筋的应变能够同步反映巷道中浇筑在外面的混泥土的应变，所述空心套管用于放置串行数据传输线以及连接钢筋或者手柄，所述应变片是用于检测钢筋应变的传感器，所述采集板是用于控制应变数据采集以及数据传输的电路板，所述钢管手柄是用作手柄以及需要传输数据线时用来拧开空心套管。

本发明的有益效果包括：

本发明通过等距安装应变片来确定被测点位置，可任意调节被测点数，同时可根据实际煤矿巷道的厚度通过套管调节钢筋长度；将应变片和数据采集板安装在钢筋的槽内，采用多CPU方式，每个应变片都有单片机，相邻单片机将电源线、地线和数据线通过手拉手方式连接，通过串行总线RS485进行统一的数据管理和数据传输；每个采集板的串行数据线通过航空插头连接，钢筋的槽内用绝缘胶密封，串行数据线放置在与钢筋通过螺纹拧在一起的套管中，并用钢管手柄将套管密封拧紧。

(1)本发明被测件钢筋采用统一长度，便于批量生产，钢筋两端留有螺纹，可以通过套管将多根钢筋连接起来，可以根据不同煤矿巷道的地质地貌调整测量长度，适用性强；

(2)本发明设计的煤矿巷道应变采集装置的每一个应变采集点都配有独立单片机，相邻应变采集点间电源线、地线相连，数据通信线路采用RS485通信，应变采集点间通过手拉手方式连接，在应变采集装置内部仅存在电源线、地线和RS485总线4根线路就能够实现整个应变采集装置的供电、数据传输及与外界连接。传统装置采用单CPU模式，每个应变片都需要铺设信号线连接到装置唯一的单片机上，本发明的多CPU模式相比于传统的单CPU模式可极大程度的减少线缆使用量，一方面能够减少巷道中应变采集装置中线缆铺设所占空间，减小装置体积，另一方面减少煤矿巷道中因电缆破损而造成的意外。除此，传统装置直接传输模拟信号、用唯一的单片机完成模数转换的采集传输，容易在模拟信号传输中引入噪声和产生信号损耗，本发明的应变采集装置采用多CPU应变采集点和数字信号的总线数据传输方式完成数据采集和传输，能够实现低噪声、高精度的应变数据采集，且数据获取更便捷，传输线少，降低电气事故引发的煤矿爆炸概率；

(3)本发明对钢筋挖槽放置应变片和采集板，并用绝缘胶密封钢筋槽，将数据线置于空心套管，串行数据线通过航空插头与外部设备连接，插拔方便、连接可靠，保证了整个电路装置的密封性，能够防水，防潮，同时不会因为电路老化等产生的电火花而导致煤矿巷道内的瓦斯爆炸；

附图说明

图1为本发明的钢筋结构图；

图2为本发明的空心套管结构图；

图3为本发明的钢管手柄结构图；

图4为本发明的钢筋截面图；

图5为本发明的装置连接图。图中VCC表示电源电压，GND表示电源地，RS485A和RS485B表示RS485的通信线缆；

图6为本发明的采集板框图。

具体实施方法