Радиореперная система для определения деформаций массива горных пород Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

ел

00

00 4

тор 39 нуля, генератор 40 единицы. Датчик 3 выполнен в виде дешифратора 27 и преобразователя 28 угол - код со сканирующими светодиодами. Через г определенные промежутки времени реле 4 дает команду на генератор 6. Одиноч - ный импульс передается узлом 7 в эфир и принимается блоком 18 кустов 2. Блок 18 включает формирователь 21 с задай- JQ ной для каждого куста 2 задержкой. Импульсы формирователя 21 опрашивают

датчики 3. Информация с последних в кодированном виде на одной несущей

частоте передается блоком 41 и 15

принимается узлом 7, фиксируется в блоке 9 и обрабатьюается в блоке 10. При аварийном смещении пород включается аварийный генератор 44. Сигналы последнего поступают на блок 11 в пункте 1. Блок 11 передает сигнал тревоги оператору и включает систему для измерения путем запуска генератора 6. Применение системы позволяет обнаружить аварийные величины смещений горных пород, обеспечить более надежный прогноз деформаций и повысить оперативность использования получаемой информации. 1 з п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение надежности и точности определения деформаций горных пород. Система содержит диспетчерский пункт 1 и измерительные кусты 2. Пункт 1 содержит блок 5 питания, записывающий блок 9, радиопередающий узел 7. Куст 2 включает блок 19 питания, датчики 3 смещения пород, радиопередающий блок 41. Для достижения цели система имеет на пункте 1 реле 4 времени, генератор 6 одиночных импульсов, блок 11 аварийной сигнализации, радиоприемный узел 8, блок 10 обработки. Куст 2 имеет радиоприемный блок 18, реле 20, формирователь 21 импульсов опроса, аварийный генератор 44, формирователь 26 выходных импульсов, генератор 39 нуля, генератор 40 единицы. Датчик 3 выполнен в виде дешифратора 27 и преобразователя 28 угол - код со сканирующими светодиодами. Через определенные промежутки времени реле 4 дает команду на генератор 6. Одиночный импульс передается узлом 7 в эфир и принимается блоком 18 кустов 2. Блок 18 включает формирователь 21 с заданной для каждого куста 2 задержкой. Импульсы формирователя 21 опрашивают датчики 3. Информация с последних в кодированном виде на одной несущей частоте передается блоком 41 в эфир и принимается узлом 7, фиксируется в блоке 9 и обрабатывается в блоке 10. При аварийном смещении пород включается аварийный генератор 44. Сигналы последнего поступают на блок 11 в пункте 1. Блок 11 передает сигнал тревоги оператору и включает систему для измерения путем запуска генератора 6. Применение системы позволяет обнаружить аварийные величины смещений горных пород, обеспечить более надежный прогноз деформаций и повысить оперативность использования получаемой информации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в маркшейдерской технике и других областях народного хозяйства, связанных с проведением высокоточных измерений на местности.

Цель изобретения - повышение надежности обнаружения деформаций и точности измерений смещений горных пород.

На фиг.1 приведена общая схема pa- диореперной системы; на фиг.2 - схема расположения в плане измерительного- куста на карьере; на фиг.З - схема расположения измерительного куста на карьере, разрез; на фиг. 4 -схема датчика смещения горных пород,

Радиореперная система включает аппаратуру, расположенную на диспетчерском пункте 1, аппаратуру, расположенную на измерительных кустах 2, a. также датчики 3 смещения горных пород. На диспетчерском пункте 1 установлено реле 4 времени, одна контактная группа которого (первый выход) соединена с блоком 5 питания, а вто- рая контактная группа (второй выход) соединена с генератором 6 одиночных импульсов (контактные группы не показаны) Последний подключен к модулятору радиопередающего узла 7. На диспетчерском пункте 1 установлен радиоприемный узел 8, соединенный вторым выходом с магнитофонным записывающим блоком 9 и блоком 10 обработки (микроЭВМ)( , а первым - со входом блока И аварийной сигнализации, который первым выходом подключен к генератору 6 одиночных импульсов, авто рым - к блоку 5 питания. Блок 11 аварийной сигнализации содержит частотный фильтр и ключевой каскад, выполненный на тиристорах (не показано). Подвижные реперы 12 соединены с неподвижными реперами 13 посредством проволочной тяги 14. На неподвижных реперах 13 закреплены датчики 3 смещения горных пород, которые соединен с аппаратурой измерительного куста 2 проводными линиями 15 связи. На подвижном репере 12 проволочная тяга 14 закреплена жестко, а на неподвижном репере 13 она пропущена через блоки 16 и прикреплена к свободно висящему грузу 17.

Количество измерительных кустов 2 а также количество устанавливаемых датчиков 3 смещения горных пород 1, зависит от ценности охраняемого, от обрушения объекта и от величины деформации горных пород на этом участке. Аппаратура измерительного куста 2 размещена совместно с одним из датчиков 3 смещения горных пород. Каждый измерительный куст 2 содержит радиоприемный блок 18, первым выходом соединенный с автономным блоком 19 питания куста через реле 20 (эпизодического) включения питания, а вторым и третьим выходами - с. формирователем 21 импульсов опроса. Последний выполнен в виде формирователя 22 временной задержки, дешифратора 23, делителя 24 частоты и генератора 25. Выход формирователя 22 соединен с первым входом дешифратора 23 куста и делителем 24 частоты. Дешифратор 23 куста и генератор 25 соединены с датчиками 3 смещения горных пород и с формирователем 26 выходных импульсов

выполненным в виде компаратора напряжения и мультивибратора (не показаны) . Каждый датчик 3 смещения горных пород включает дешифратор 27 датчика, выходы которого подключены к преобразователю 28, который включает блок

29сканирующих светодиодов. Последние установлены вплотную к прозрачному диску 30. На одной стороне диска 30 установлена кодовая маска 31. Диск 30 закреплен на , жестко связанной с блоком 16 неподвижного репера 13.

Крепление диска 30 на оси 32 осуществлено с помощью фигурной втулки 33 с возможностью се установки с натягом на ось 32 и прижимной шайбы 34, в которой установлены винты 35. Для лучшей центровки диска 30 фигурная втулка 33 и прижимная шайба 34 снабжены концентричными относительно оси 32 кольцеобразными буртами (не показано), наружные диаметры которых равны внутреннему диаметру диска 30. С противоположной стороны диска 10, напротив блока сканирующих светодиодов 29, расположен фокон 36 с закрепленными на нем фотодиодом 37 и усилителем 38 напряжения.

Выходы усилителей 38 каждого датчика 3 смещения подключены к формирователю 26 выходных импульсов. К формирователю 26 выходных импульсов подключены генератор 39 нуля и генератор 40 единиц, выход формирователя 26 выходных импульсов соединен с радиопередающим блоком 41. В преобразователях 28 на оси 32 закреплены постоянные магниты 42 с возможностью воздействия их магнитного поля с расположенным неподвижно на репере 13 гер- коном 43.

Количество постоянных магнитов 42 выбирается исходя из заданной максимально-допустимой величины смещения горных пород. Каждый геркон 43 преобразователя 28 подключен к аварийному генератору 44, который соединен с радиопередающим блоком 41. В качестве радиопередающего узла 7 и блока 41 и радиоприемного узла 8 и блока 18 использованы выпускаемые промышленностью малогабаритные радиостанции, обеспечивающие связь в диапазоне

30МГц на /расстояния до 5 километров. Радиореперная система функционирует следующим образом.

В дежурном режиме работают радиоприемный узел 8, радиоприемный блок 18 и реле

е

10

15

20

25

818416

20 включения питания. На диспетчерском пункте 1 в определенный момент времени в соответствии с заданной программой срабатывает реле 4 времени, которое подключает к блоку 5 питания аппаратуру диспетчерского пункта 1. При этом генератор 6 одиночных импульсов выдает прямоугольный импульс заданной длительности, который радиопередающим узлом 7 диспетчерского пункта 1 передается в эфир. Радиоприемный блок 18 каждого измерительного куста 2 принимает этот импульс. Последний подается на обмотку реле 20 включения питания. Реле 20 включения питания подключает аппаратуру измерительного куста 2 и датчиков 3 смещения горных пород к блоку 19 питания. При подаче напряжения генератор 25 вырабатывает тактовые импульсы. Время следования импульсов определяется задаваемой с аппаратуры измерительного куста 2 скоростью съема информации. Тактовые импульсы поступают на датчики 3. Прямоугольный импульс с выхода радиоприемного блока 18 поступает также на формирователь 22 временной задержки. Для того чтобы распределитель по времени прием информации, поступающей с аппаратуры каждого измерительного куста 2, формирователь 22 временной задержки выдаст разрешающий импульс с задержкой, например, 1-го куста на одну секунду, 2-го куста - на две, 3-го - на три секунды и так далее. Тактовые импульсы, поступающие на делитель 24 частоты,делятся таким обра-. зом, чтобы время их следования было равно времени считывания информации с каждого датчика 3 смещения горных пород. Импульсы с выхода делителя 24 частоты поступают на дешифратор 23 куста, который последовательно под- 45 ключает к формирователю 21 импульсов опроса датчики 3 смещения горных пород. В свою очередь дешифратор 27 датчика 3 смещения горных пород последовательно включает светодиоды блока 29 сканирующих светодиодов. В зависимости от того, как нанесена на диске 30 против светодиодов маска 31, на фокон 36 и фотодиод 37 поступает или не поступает световой поток. Т.е., при этом снимается информация в двоичном коде о положении диска 30 и соответственно о положении бпока 16, который при смещении горных пород вращается синхронно с диском 30, так как

30

35

40

50

55

связан с ним общей осью 32, По величине проворота блока 16 можно судить oj изменении расстояния между под- влжным и неподвижным реперами 12 и 13, т.е. о величине смещения. С фотодиода 37 после усиления усилителем 38 импульсы поступают на формирователь выходных импульсов, который с помощью генератора 39 нуля и генерато- ра 40 единицы (например, 1024 п 2048 Гц

,соответственно) осуществляет частотное кодирование сигнала. Частотно кодированный сигнал поступает на радиопередающий блок 41 и передается на диспетчерский пункт 1, После передачи информации аппаратурой с измерительного куста 2 реле 20 включения питания отключается и аппаратура переходит в дежурный режим. Так как передача информации с каждого измерительного куста 2 осуществляется с заданной только ему временной задерж кой, то радиопередающие блоки 41 кустов не создают взаимных помех. На дис гетчерсксм пункте 1 радиоприемный узел 8 принимает сигналы, которые поступают на магнитофонный записывающий блок 9 и блок 10 обработки данных (микроЭВМ), обрабатывающий получаемую информацию. В данной радиоре- перной системе предусмотрен-переключатель, дублирующий контакты реле 4 времени, чтобы оператор на диспетчерском пункте 1 в случае необходимости мог вручную подать сигнал для опроса измерительных кустов 2.

Если величина смещения горных пород на одном из датчиков 3 превысит максимально допустимую в результате скачкообразного смещения, то приведет к тому, что один из магнитов 42 преобразователя 29 замкнет своим магнитным полем контакты геркона 43.

50

Последние включают аварийный генера- . чения питания, формирователем имлуль- тор 44. Радиопередающий блок 41 измерительного куста 2 передает сигнал аварийного генератора 44, а радиоприемный узел 8 диспетчерского пункта 1 принимает его и передает на блок 1 аварийной сигнализации. Блок 11 аварийной сигнализации включает-блок 5 питания,, передает сигнал тревоги оператору и подает команду на срабатывание генератора 6 одиночных импульсов. После этого радиореперная система определяет смещение горных пород так, как было описано выше. Дальнейшее смещение горных пород приведет к то55

сов опроса, аварийным генератгром, формирователем выходных импульсов, генератором нуля, генератором единицы, при этом формирователь импульсов опроса выполнен в виде формирователя временной задержки, генератора, делителя частоты и дешифратора куста, а каждый датчик смещения горных пород выполнен в виде дешифратора датчика и преобразователя угол - код, связанного с неподвижным репером, причем первый и второй выходы реле времени соответственно соединены с первым входом блока питания диспетчерского

,. -

5

0

5

0

му, что следующий магнит 42 другого датчика 3 замкнет контакты геркона 43 и работа радиореперной системы повторится. Для исключения влияния погодных условий и доступа некомпетентных лиц аппаратуру измерительных кустов 2 размещают в специальной скважине на глубине 2-4 м.

Использование радиореперной системы позволяет повысить надежность измерений за счет того, что кроме измерений через заданные промежутки времени система срабатывает и при внезапном смещении горных пород на участке какого-либо из датчиков 3. Система обеспечивает точность измерений смещения горных пород порядка одного миллиметра. Высокая точность измерения обеспечивает более надежный прог ноз явлений деформаций горных пород. Применение микроЭВМ позволяет повысить оперативность использования получаемой информации.

Формула изобретения

чения питания, формирователем имлуль-

сов опроса, аварийным генератгром, формирователем выходных импульсов, генератором нуля, генератором единицы, при этом формирователь импульсов опроса выполнен в виде формирователя временной задержки, генератора, делителя частоты и дешифратора куста, а каждый датчик смещения горных пород выполнен в виде дешифратора датчика и преобразователя угол - код, связанного с неподвижным репером, причем первый и второй выходы реле времени соответственно соединены с первым входом блока питания диспетчерского

пункта и вторым входом генератора одиночных импульсов, выход которого подключен к входу радиопередающего узла, первый вход соединен с первым выходом блока аварийной сигнализации, второй выход которого подключен к второму входу блока питания диспетчерского пункта, а вход соединен с первым выходом радиоприемного узла, второй ВЫ-JQ ход которого подключен к блоку обработки и магнитофонному записывающему блоку, при этом первый выход радиоприемного блока измерительного куста соединен через реле включения питания 15 с кустовым блоком питания, второй выход подключен к входу формирователя временной задержки, третий выход соединен с входом генератора, первый выход которого подключен к первому ду делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом формирователя временной задержки и первым входом дешифратора куста, второй вход которого подключен к входу делителя 25 частоты, первый выход соединен с первым входом дешифратора датчика, выход которого подключен к входу преобразователя угол - код, второй вход соединен с вторым входом генератора и

Л

№

12

12

вым входом формирователя выходных импульсов, второй вход которого подключен к третьему входу дешифратора куста, третий вход соединен с вторым выходом дешифратора куста, четвертый вход подключен к генератору нуля, пятый вход соединен с генератором единицы, выход подключен к первому входу радиопередающего блока, шестой вход соединен с первым выходом преобразователя угол - код, второй выход которого подключен через аварийный генератор к второму входу радиопередающего блока.

i

щ а я с я тем, что преобразователь угол - код датчика смещения горных пород выполнен в виде блока сканирующих светодиодов, укрепленного на оси прозрачного диска с кодовой маской, фокона с фотодиодом, усилителя, укрепленного на оси диска постоянного магнита с возможностью взаимодействия с герконом, причем выход фотодиода через усилитель подключен к первому выходу преобразователя угол - код, а геркон соединен с вторым выходом преобразователя угол - код.

14

к

12

11

Раг.2

16 я

я -

ч / /////#/У/А ffi/#/& //У////&Г/У/#//#///#/// /У//// J77/.

%.

зГЯгЛ

$

14

ъ

J77/.

Й/8.3

фиг. 4