专利名称：煤矿井下物联网无线传输式煤体应力传感器的制作方法
技术领域：
煤矿井下物联网无线传输式煤体应力传感器技术领域[0001]本实用新型涉及煤体或岩体承载应力传感器。
技术背景[0002]随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部资源开采状态，随着开采深度的不断增加，工程灾害日益增多，与浅部原岩体不同的是，浅部原岩体大多处于弹性应力状态，而进入深部以后则可能处于塑性状态， 即有各向不等压的原岩应力引起的压、剪应力超过岩石的强度，造成岩石的破坏，造成矿山深度开采煤岩动力灾害严重。因此煤矿井下需要安装灾害监测预警系统，而灾害监测预警系统离不开煤体应力传感器。[0003]目前较先进的煤体应力传感器，由钻孔探头、本质安全型电路板、电源电路组成。 其中钻孔探头主要是上、下夹板和应变片组成，它与本质安全型电路板连接，用于应力的采集。本质安全型电路板上布置信号处理电路，信号处理电路能够把接收到的信号按要求进行处理并通过有线方式或者点对点的无线通信方式传输出去。由于监测现场受工作面推进的影响，经常需要改变传感器的布置形式和安装位置。采用有线的通信方式，配置复杂，布线、维护比较困难，而且井下劳动条件及环境复杂恶劣，极易出现电缆线破断故障或出现接触不良现象，给技术管理带来极大不便。而点对点的无线通讯方式需要手动组网，在监测点较多、环境恶劣的的情况下，组网方式单一、可靠性较低、维护比较困难。发明内容[0004]本实用新型的目的是克服现有煤体应力传感器的不足，提供一种能够实现无线传输、自动组网的物联网无线传输式煤体应力传感器。[0005]本实用新型解决技术问题所采用的构造是一种煤矿井下物联网无线传输式煤体应力传感器，包括壳体、设在壳体上的观察视窗和天线、设在壳体内的本质安全型电路板， 以及电源电路和钻孔探头；其中，钻孔探头由应变片、两个夹板构成，应变片通过电缆线与本质安全电路板相连，实现横向变形量的传输；本质安全型电路板包括信号处理电路、光控显示器；信号处理电路由滤波放大电路、A/D转换电路和单片机电路组成，主要用于把接收到的应力信号按照要求进行处理记录；光控显示器由光电二极管和控制电路组成，并与信号处理电路通讯连接，通过矿灯光照观察视窗来唤醒工作并显示应力值；其特征在于，它还包括一个具有无线传输、自动组网功能的无线传输模块，如zigbee模块，无线传输模块与天线和单片机电路连接，用于无线数据信号的发射。[0006]上述各部件的信号传输关系是[0007]煤体应力传感器通过无线模块自动组网，以物联网形式将信号处理电路记录处理的数据传送给网络中的其他传感器或者专门的无线路由节点；然后由其他传感器或者专门的无线路由节点传输给后续处理设备，后续处理设备再对煤矿井下的煤体应力进行实时监控。3[0008]所述的电源电路采用4. 5v外接电源，外接电源通过航空插头与本质安全型电路板连接。采用航空插头除连接电池外还可用于下载程序。所述的钻孔探头的电缆线采用具有机械防反接功能的插头与插件与信号处理电路的滤波放大电路连接。使用本煤体应力传感器时，将钻孔探头固定安装在煤体或岩体的钻孔内，主体部分固定安装在钻孔外。同时，在煤矿井下设监测子站，多台监测子站可组成多个采区的监测物联网，同时与上位基站连接将监测数据传送到井上监测服务器。本实用新型的积极效果是由于无线数传模块采用zigbee或其他可以实现无线传输、自动组网的模块，不用布线且可实现整个传感网络层的自动组网，使得煤体应力传感器配置简单、具有较高的可靠性和安全性、维护方便，适应井下复杂恶劣环境，可长期在井下使用，便于技术管理。而且可通过矿灯光照唤醒工作，显示直观、数据处理功能强。因此该应力传感器具有很好地推广意义。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的整体结构图；图2是本实用新型的电路原理简图。图例说明1_观察视窗，2-天线，3-航空插头，4-上夹板，5-下夹板，6-电缆，7-本质安全型电路板，8-无线模块，9-壳体。
具体实施方式
如图1图2所示，一种煤矿井下物联网无线传输式煤体应力传感器，包括壳体9、设在壳体9上的观察视窗1和天线2、设在壳体9内的本质安全型电路板7，以及电源电池和钻孔探头；其中，钻孔探头由上夹板4、下夹板5和固定在它们之间的应变片构成，应变片通过电缆6与本质安全电路板7相连，实现横向变形量的传输；本质安全型电路板7包括信号处理电路、光控显示器和无线传输模块，天线2与无线传输模块连接用于无线数据信号的发射； 信号处理电路由滤波放大电路、A/D转换电路和单片机电路组成，主要用于把接收到的应力信号按照要求进行处理记录；光控显示器由光电二极管和控制电路组成，并与信号处理电路通讯连接，通过矿灯光照观察视窗来唤醒工作并显示应力值；所述的无线模块是具有无线传输、自动组网功能的模块，如zigbee模块。所述的电源电池采用4. 5v外接电源，外接电源通过航空插头3与本质安全型电路板7连接。所述的钻孔探头的电缆6采用具有机械防反接功能的插头与插件与信号处理电路的滤波放大电路连接。使用本煤体应力传感器时，将传感器钻孔探头固定安装在煤体或岩体的钻孔内， 传感器主体部分固定安装在钻孔外。同时，在煤矿井下设监测子站，多台监测子站可组成多个采区的监测物联网，同时与上位基站连接将监测数据传送到井上监测服务器。
权利要求1.一种煤矿井下物联网无线传输式煤体应力传感器，包括壳体、设在壳体上的观察视窗和天线、设在壳体内的本质安全型电路板，以及电源电池和钻孔探头；其中，本质安全型电路板包括信号处理电路、光控显示器；信号处理电路由滤波放大电路、A/D转换电路和单片机电路组成；其特征在于，它还包括具有无线传输、自动组网功能的无线传输模块，无线传输模块与天线和单片机电路连接，用于无线数据信号的发射；上述各部件的信号传输关系是煤体应力传感器通过无线模块自动组网，以物联网形式将信号处理电路记录处理的数据传送给网络中的其他传感器或者专门的无线路由节点；然后由其他传感器或者专门的无线路由节点传输给后续处理设备，后续处理设备再对煤矿井下的煤体应力进行实时监控。
2.如权利要求1所述的煤体应力传感器，其特征在于，所述的无线传输模块是zigbee 模块。
3.如权利要求1或2所述的煤体应力传感器，其特征在于，所述电源采用4.5v电源供电，电源通过航空插头与本质安全型电路板连接。
4.如权利要求1或2所述的煤体应力传感器，其特征在于，所述的钻孔探头的电缆线采用具有机械防反接功能的插头与插件与信号处理电路的滤波放大电路连接。
专利摘要本实用新型公开了一种煤矿井下物联网无线传输式煤体应力传感器，包括壳体、设在壳体上的观察视窗和天线、设在壳体内的本质安全型电路板，以及电源电路和钻孔探头；本质安全型电路板包括信号处理电路、光控显示器，它还包括具有无线传输、自动组网功能的无线传输模块，用于无线数据信号的发射。本实用新型不用布线且可实现整个传感网络层的自动组网，使得煤体应力传感器配置简单、具有较高的可靠性和安全性、维护方便，适应井下复杂恶劣环境，可长期在井下使用，便于技术管理。而且可通过矿灯光照唤醒工作，显示直观、数据处理功能强。因此该应力传感器具有很好地推广意义。
文档编号G01L1/22GK202255721SQ20112031857
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者刘广成, 卜涛, 宋戈, 崔建明, 徐放艳, 郗福琦 申请人:刘广成, 卜涛, 崔建明, 泰安思科赛德电子科技有限公司