Радиореперная система для определения деформаций массива горных пород

Радиореперная система для определения деформаций массива горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1581841

А1 (51)5 Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4371118/31-03 (22) 25.01.88 (46) 30.07.90. Бюл. ¹ 28 (71) Свердловский горный институт им. В.В.Вахрушева (72) Б,Д.Половов, В,Л,Лядский, А.К.Мартынов и А.В.Пупышев (53) 622.35(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 717333, кл. Е 21 С 39/ОО, 1977. (54) РАДИОРЕПЕРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ 011PF.—

ДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — повышение надежности и точности определения деформаций горнь|х пород. Система содержит диспетчерский пункт 1 и измерительные кусты 2. Пункт

1 содержит блок 5 питания, записывающий блок 9, радиоперецающий узел 7, Куст 2 включает блок 19 питания, датчик 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, генера- а

1581841 тор 39 нуля, генератор 40 единицы.

Датчик 3 выполнен в виде дешифратора 27 и преобразователя 28 угол — код со сканирующими светодиодами, Через

5 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 задан в 10 ,ной для каждого куста 2 задержкой. пульсы формирователя 21 опрашивают тчики 3. Информация с последних в дированном виде на одной несущей стоте передается блоком 41 в.эфир и 15 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 впункте 1. Блок 11 передает сигнал тревоги оператору и включает систему для измерения путем запуска генератора б.

Применение системы позволяет обнаружить аварийные величины смещений горных пород, обеспечить более надежный прогноз деформаций и повысить оперативность использования получаемой ин— формации. 1 з.п.ф-лы, 4 ил, Изобретение относится к горному 20 ,елу и может быть использовано в

1 аркшейдерской технике и других обласях народного хозяйства, связанных с роведением высокоточных измерений а местности. 25

Цель изобретения — повышение наежности обнаружения деформаций и очности измерений смещений горных ород .

На фиг. l приведена общая схема ра- 30 иореперной системы; на фиг.2 — схе— а расположения в плане измерителього куста на карьере; на фиг ° 3в хема расположения измерительного куса на карьере, разрез; на фиг ° 4 — схема датчика смещения горных пород.

Радиореперная система включает ап«паратуру, расположенную на диспетчерском пункте 1, аппаратуру, располо«кенную на измерительных кустах 2, а также датчики 3 смещения горных пород. На диспетчерском пункте 1 уста—

Иовлено реле 4 времени, одна контактная группа которого (первый выход) соединена с блоком 5 питания,.а вторая контактная группа (второй выход) соединена с генератором 6 одиночных

Импульсов (контактные группы не поКазаны). Последний подключен к модупятору 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 11 аварийной сигнализации, который первым выходом подключен к генератору 6 одиночных импульсов, а вторым — 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 соединены с аппаратурой измерительного куста 2. проводными линиями 1 5 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 третьич 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, 1581841 выполненным в виде компаратора напряжения и мультивибратора (не показаны). Каждый датчик 3 смещения горных пород включает дешифратор 27 датчика, выходы которого подключены к преоб5 разователю 28, который включает блок

29 сканирующих светодиодов. Последние установлены вплотную к прозрачному диску 30. На одной стороне диска 30 установлена кодовая маска 31. Диск 30 закреплен на оси 32, жестко связанной с блоком 16 неподвижного репера 13.

Крепление диска 30 на оси 32 осуществлено с помощью фигурной втулки

33 с возможностью ее 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 20 снабжены концентричными относительно оси 32 кольцеобразными буртами (не показано), наружные диаметры которых равны внутреннему диаметру диска 30. .С противоположной стороны диска 30, 25 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

35 выходных импульсов соединен с радиопередающим блоком 41. В преобразователях 28 на оси 32 закреплены постоянные магниты 42 с возможностью воздействия их магнитного поля с распо- 40 ложенным неподвижно на репере 13 герконом 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

30 МГц на,расстояния до 5 километров.

Радиореперная система функционирует следующим образом.

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

20 включения питания. Па 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, которьп» 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 под †. ключает аппаратуру измерительного куста 2 и датчиков 3 смещения горных пород к блоку 19 питания. При подаче напряжения генератор 25 вырабатывает тактовые импульсы. Бремя следования импульсов определяется задаваемой с аппаратуры измерительн: го куста 2 скоростью съема информации. Тактовые импульсы поступают на датчики 3. Прямоугольньп» импульс с выхода радиоприемного блока 18 поступает также на формирователь 22»»pQ»»cl»l»ol» задержки.

Для того чтобы распределитель по времени прием»»»»форма»»»»»», »»оступа»ощей с аппаратуры каждого измерительного куста 2, формирователь 22 временной задержки выдает разрешающий импульс с задержкой, например, 1-го куста на одну секунду, 2-го куста — на две, 3-ro — на тр»» 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 подключает 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 блока 16, который при смещении горных пород вращается синхронно с диском 30, так как

1581841 сВязан с «п«к« общей осью 32, По величине проворота блока 16 можно судить об изменении расстояния между подв««жнь«м и неподвижным реперами 12 и

1), т, е. о величине смещения. С фото5 д «ода 37 после усиления усилителем

3 импульсы поступают на формироват ль выходных импульсов, который с пом щью генератора 39 нуля и генератор 40 единицы (««апример „1024 и 2048 1 ««,, с ответствен««о) осуществляет част тное кодирование сигнала. Частотно к дированный сигнал поступает на рад опередающий блок 41 и передается н диспетчерский пункт 1, После перед чи информации аппаратурой с измерит льного куста 2 реле 20 включения п тания отключается и аппаратура пер ходит «з деж:. рный режим, ТаK как пер дача информапии с каждого измерит льного куста 2 осуществляется с зад иной только ему временной задержк й, то радиопередающие блоки 41 кус— т в не созда«от ? çà««ì««b«õ помех. На дис-g$ и тчерс ком пункте 1 радиоприемный у ел 8 принимает сигналы, которые и ступают.««а магнитофонный эаписыва«о ий блок 9 и блок 10 обработки данн««х (м«««<роЭВМ), обрабатывающий полу-30 ч, ему«о информац«««о, В данной радиореп рной системе предусмотрен переключ тель, дублиру«ощий контакты реле 4 в емени, чтобы оператор на диспетчерс Ом пункте 1 в случае необходимости м г вручную подать сигнал для опроса

35 и мерительных 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.

Последние вк«ночают аварийный генера— тор 44. Радиопередающий блок 41 измерительного куста 2 передает сигнал аварийного генератора 44, а радиоприемный узел "8 диспетчерского пункта 1 принимает его и перецает на блок 11 аварийнои сигнализации, Блок 11 ава50 рийной сигнализации включает. блок 5 питания, передает сигнал тревоги оператору и подает команду на срабатывание генератора б одиночных импульсов.

После этого радиореперная система определяет смещение горных пород так, как было описано выше. Дальнейшее смещение горных пород приведет к тому, что следующий магнит 42 другого датчика 3 замкнет контакты геркона

43 и работа радиореперной системы повторится. Д««я 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 вре— мени система срабатывает и при внезапном смещении горных пород на участке какого †ли из датчиков 3. Система обеспечивает точность измерений смещения горных пород порядка одногo миллиметра. Высокая точность измерения обеспечивает более надежный прог ноз явлений деформаций горных пород.

Применение микроЭВМ позволяет повысить ОпеpBTHBHoc rb испОльэОВания по лучаемой информации, Формула и з о б р е т е н и я

1, Радиореперная система для определения деформаций массива горных пород, содержащая диспетчерский пункт, включающий блок питания, радиоприемный узел и магнитофонный записывающий блок, и измерительные кусты, включающие подвижный и неподвижный реперы, связанные с датчиком смещения горных пород, кустовой блок питания и радиопередающий блок, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения надежности и точности определения, она снабжена реле времени, блоком аварийной сигнализации, генератором одиночных импульсов, радиопередающим узлом, блоком обработки, радиоприемным блоком измерительного куста, реле включения питания, формирователем импуль-, сов опроса, аварийным генерат ром, 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

1581841

Риа.2 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- 1О ход которого подключен к блоку обработки и магнитофонному записывающему блоку, при этом первый выход радиоприемного блока измерительного куста соединен через реле включения питания15 с кустовым блоком питания, второй выход подключен к входу формирователя временной задержки, третий выход соединен с входом генератора, первый выход которого подключен к первому вхо-2О 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 пер-3р 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.

2. Система по п.1, о т л и ч а ющ 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.

1581841

Составитель А. Рыбаков

РЕдактор А,Долинич Техред Д.Олийньпс Корректор M.Ñàìáoðñêàÿ

З,заказ 2072 Тираж 392 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ С СР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101