非接触式岩移智能监测系统的开发研究

发布时间：2017-06-03 23:00

  本文关键词：非接触式岩移智能监测系统的开发研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国矿山数量与开采量均居世界前列，受开采技术条件所限，采用空场法开采的矿山，不可避免地形成了大量采空区。虽然部分空区得到了充填等手段治理，但随着采出矿量的显著增加，危险采空区体积仍较大，存在极大的安全隐患，故对采空区围岩及上覆岩层移动规律的监测十分必要。 目前，应用较为广泛的岩移监测大多为静态的，仍为人工测量。一方面间断数据无法实时反映岩体移动的规律和发展趋势，同时也无法监测采空区围岩的突变垮塌；另一方面，耗费的人力和时间较多，且存在安全隐患。因此，本论文针对静态人工岩移监测方法的缺陷，开发了一套非接触式岩移智能监测系统。利用相位式激光测距仪远距离对沉降岩体或空区围岩进行监测。实时的将监测的数据传输到地表PC机终端，监测人员只需在电脑前即可直观看到岩体位移的变化波形，且能自动统计形变量和变形回归计算。同时，当岩体累计移动超过设定的预警值时能通过短信Modem向监测人员发出预警信息。是一套实时监测的、连续的、智能监测预警系统。研究的内容和主要结论总结为以下几点： （1）利用测程仪的高精度性能和实时的特性，成功开发了一套非接触式岩移实时监测系统。针对现场应用条件，结合几何算法，设计了一套实用的测量方法，可以将测距仪测得的距离改变量转变为岩体的空间位移量，从而使激光仪可以远离采空区和沉降岩体进行测量，定性提高了设备的安全系数和稳定性；同时，这套测量方法也能用于高大边坡及尾矿库的稳定性监测。 （2）设计了一套实时显示和处理数据的岩移智能监测软件，界面友好、操作简便、功能完善，可以对所测数据进行存储和分析、对累计岩移变化量进行统计和回归预测，，并实现了手机短信预警功能，可以在累计变形值超过预设的预警值时向监测人员的手机发送预警短信。 （3）通过对不同的合作目标在白天和黑夜不同光照强度条件下的实验对比研究，说明激光仪在不同光照条件下对测距的影响很小，而合作目标表面的粗糙度不同对测距的影响很大。这一结论为提高测程仪的量程提供了依据。 （4）本系统在柿竹园多金属矿山和大红山铁矿均得到了有效的应用，不仅节省了大量的人力和时间，同时积累了大量的岩体变形数据，为矿山人员掌握岩体移动规律提供了重要数据基础。
【关键词】：危险采空区 非接触式 岩移监测 合作目标 智能预警
【学位授予单位】：长沙矿山研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究的意义11-13
• 1.1.1 我国矿山采空区现状11-12
• 1.1.2 采空区灾害与隐患12-13
• 1.1.3 采空区防治措施13
• 1.2 研究现状13-16
• 1.2.1 机械式测量仪器13-15
• 1.2.2 电测式测量仪器15-16
• 1.3 研究内容16
• 1.4 研究技术路线16-18
• 第二章 非接触式岩移监测系统原理18-24
• 2.1 激光测距原理18-20
• 2.1.1 激光的产生的原理18
• 2.1.2 激光测距系统原理18-20
• 2.2 非接触式岩移监测系统原理20-23
• 2.2.1 系统整体结构20-22
• 2.2.2 测量方法22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 非接触式岩移监测系统硬件开发24-39
• 3.1 电气设计24-30
• 3.1.1 电气元件选型24-26
• 3.1.2 系统整体原理图设计26-30
• 3.2 机械设计30-37
• 3.2.1 激光仪安装架设计30-37
• 3.2.2 合作目标及安装架的设计37
• 3.3 防爆设计37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 智能型岩移预警系统软件开发39-63
• 4.1 设计目标与需求分析39-40
• 4.1.1 设计目标39
• 4.1.2 需求分析39-40
• 4.2 总体设计40-41
• 4.3 功能模块设计41-45
• 4.3.1 实时监测数据显示模块41-42
• 4.3.2 历史数据查询模块42-43
• 4.3.3 回归分析模块43-44
• 4.3.4 短信预警模块44-45
• 4.4 软件核心技术45-48
• 4.4.1 操作界面设计45
• 4.4.2 数据库建立45-46
• 4.4.3 回归分析方法46-48
• 4.4.4 短信预警模块48
• 4.5 软件界面测试48-51
• 4.5.1 主窗口界面测试48-49
• 4.5.2 查询界面测试49
• 4.5.3 数据分析功能测试49-51
• 4.6 部分源程序代码51-62
• 4.6.1 主窗口程序代码51-52
• 4.6.2 波形数据显示窗口程序代码52-54
• 4.6.3 发送预警信息程序代码54-62
• 4.7 本章小结62-63
• 第五章 基于系统合作目标测程的实验研究63-70
• 5.1 激光测程原理63-64
• 5.1.1 空气传输63
• 5.1.2 测程计算63-64
• 5.2 实验设备及要求64-65
• 5.3 实验步骤65-66
• 5.4 实验结果分析66-69
• 5.4.1 实验结果66-68
• 5.4.2 实验分析68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 第六章 工程应用实例分析70-76
• 6.1 工程背景70-71
• 6.1.1 柿竹园岩移监测工程背景70-71
• 6.1.2 大红山岩移监测工程背景71
• 6.2 现场安装与调试71-73
• 6.3 应用结果分析73-75
• 6.3.1 柿竹园应用效果分析73-74
• 6.3.2 大红山应用效果分析74-75
• 6.3.3 应用结果分析75
• 6.4 本章小结75-76
• 第七章 结论与展望76-78
• 7.1 结论76
• 7.2 展望76-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 攻读学位期间主要的研究成果82

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  本文关键词：非接触式岩移智能监测系统的开发研究，由笔耕文化传播整理发布。

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