Радиореперная система для определения деформаций массива горных пород

,Лядскпышев видетельство СССР 21 С 39/ОО, 1977. ПЕРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ МАЦИЙ МАССИВА ГОР(54) РАДИОРЕ ДЕЛЕНИЯ ДЕФО РОД(57) делу ОПРЕ 1 Х ПОИзобрете Цель к горном жности и ие относит овышение н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР,80158184 точности определения деформаций горньх 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- ОФ1581841 тор 39 нуля, генератор 40 единицы. патчик 3 выполнен в виде дешифратора 27 и преобразователя 28 угол - код со сканирующими светодиодами, Через5 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 , Фиксируется вблоке 9 и обрабатывается в блоке 10.При аварийном смещении пород включается аварийный генератор 44. Сигналыпоследнего поступают на блок 1 впункте 1. Блок 11 передает сигнал тревогиоператору и включает систему для измерения путем запуска генератора 6.Применение системы позволяет обнаружить аварийные величины смещений горных пород, обеспечить более надежныйпрогноз деформаций и повысить оперативность использования получаемой инФормации, 1 з,п.ф-лы, 4 ил,Изобретение относится ,елу и может быть исполь 1аркшейдерской технике и ях народного хозяйства, роведением высокоточных к горномовано в других облас связанных сзмереь ения деформ ий смещений а местности. 25Цель изобретения - повышение наежности обнаруж аций и очности измерен горныхород,На фиг.1 приведена общая схема ра иореперной системы; на фиг.2 - схеа расположения в плане измерителього куста на карьере; на Фиг3 в хема расположения измерительного куса на карьере, разрез; на фиг4 - схема датчика смещения горных пород.Радиореперная система включает аппаратуру, расположенную на диспетчерском пункте 1, аппаратуру, располокенную 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 посредствомпроволочной тяги 14. На неподвижныхреперах 13 закреплены датчики 3 смещения горных пород, которые соединеныс аппаратурой измерительного куста 2.проводными линиями 1 5 связи, На подвижном репере 12 проволочная тяга 14закреплена жестко, а на неподвижномрепере 13 она пропущена через блоки16 и прикреплена к свободно висящему грузу 17,Количество измерительных кустов 2,а также количество устанавливаемыхдатчиков 3 смещения горных пород 1,зависит от ценности охраняемого отобрушения объекта и от величины деформации горных пород на этом участке. Аппаратура измерительного куста2 размещена совместно с одним из датчиков 3 смещения горных пород, Каждый измерительный куст 2 содержитрадиоприемный блок 18, первым выходом соединенный с автономным блоком19 питания куста через реле 20 (эпизодического) включения питания, авторым и третьич выходами - с, Формирователем 21 импульсов опроса. Последний выполнен в виде Формирователя22 временной задержки, дешифратора23, делителя 24 частоты и генератора25, Выход формирователя 22 соединенс первым входом дешифратора 23 кустаи делителем 24 частоты. Дешифратор 23куста и генератор 25 соединены с датчиками 3 смещения горных пород и сформирователем 26 выходных импульсов, 1581841выполненным в виде компаратора напряжения и мультивибратора (не показаны). Каждый датчик 3 смещения горныхпород включает дешифратор 27 датчика,выходы которого подключены к преоб 5разователю 28, который включает блок29 сканирующих светодиодов. Последниеустановлены вплотную к прозрачномудиску 30. На одной стороне диска 30установлена кодовая маска 31. Диск 30закреплен на оси 32, жестко связаннойс блоком 16 неподвижного репера 13.Крепление диска 30 на оси 32 осуществлено с помощью фигурной втулки33 с возможностью ее установки с натягом на ось 32 и прижимной шайбы34, в которой установлены винты 35.Для лучшей центровки диска 30 фигурная втулка 33 и прижимная шайба 34 20снабжены концентричными относительнооси 32 кольцеобразными буртамц (непоказано), наружные диаметры которыхравны внутреннему диаметру диска 30,.С противоположной стороны диска 301 25напротив блока сканирующих светодиодов 29, расположен Фокон 36 с закрепленными ца 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 2635выходных 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 герконом 43.Количество постоянных магнитов 42выбирается исходя из заданной максимально-допустимой величины смещениягорных пород. Каждый геркон 43 преобразователя 28 подключен к аварийномугенератору 44, который соединен с радиопередающим блоком 41, В качестверадиопередающего узла 7 и блока 41 ирадиоприемного узла 8 и блока 18 использованы выпускаемые промышленностью малогабаритные радиостанции,обеспечивающие связь в диапазоне30 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, который радиопередающим узлом 7 диспетчерского пункта 1 передается в эфир. Радиопрцемный блок 18 каждого измерительного куста 2 принимает этот импульс. Последний подается на обмотку реле 20 включения питания. Реле 20 включения питания под в .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 измерительц: го куста 2 скоростью съема информации. Тактовые импульсы поступают ца датчики 3. Прямоугольньп импульс с выхода радиоприемного блока 18 поступает также на формирователь 22 временной задержки, Для того чтобы распределитель цо времени прием ицформа 1 цш, поступающей 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-го - на трц 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 каксВязан с щ общей осью 32, По величине проворота блока 16 можно судить об изменении расстояния между подвижным и неподвижным реперами 1 2 и 1), т,е. о величине смещения. С Фото 5 диода 37 после усиления усилителем 3 импульсы поступают на Формироват ль выходных импульсов, который с пом щью генератора 39 нуля и генератор 40 единицы (апрвмер 1024 и 2048 1 ц , с отв е тс твенно) осущес твляе т ч а ст 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 в дежурный режим, Так как пер дача информации с каждого измерит льного куста 2 осуществляется с зад иной только ему временной задержк й, то радиопередающие блоки 41 куст в не создают взаимных помех. На диси тчерском пункте 1 радиоприемный у ел 8 принимает сигналы, которые и ступают.на магнитофонный записываю ий блок 9 и блок 10 обработки даннх (мсроЭВМ), обрабатывающий полуО ч еуо информацо, В данной радиореп рной системе предусмотрен переключ тель, дублируощий контакты реле 4 в емени, чтобы оператор на диспетчерс ом пункте 1 в случае необходимости м г вручную подать сигнал для опроса35 и мерительных кустов 2.Если величина смещения горных пород на одом иэ датчиков 3 превысит максимально допустимую в. результате сКачкообразного смещения, то приведет к тому, что один из магнитов 42 преобразователя 29 замкнет своим магнитным полем ",отактьгер(она 43. Последние включают 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 ава 50 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 другогодатчика 3 замкнет контакты геркона43 и работа радиореперной системы повторится. Дя 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 в ли из датчиков 3. Система обеспечивает точность измеренийсмещения горных пород порядка одногомиллиметра. Высокая точность измерения обеспечивает более надежный прогноз явлений деформаций горных пород.Применение микроЭВМ позволяет повысить оперативность использования получаемой информации,Ф о р м у л а изобретения1, 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 генератором, 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 диспетчерскогопункта и вторым входом генератора одиночных импульсов, выход которого подключен к входу радиопередающего узла,первый. вход соединен с первым выходомблока аварийной сигнализации, второйвыход которого подключен к второмувходу блока питания диспетчерскогопункта, а вход соединен с первым выходом радиоприемного узла, второй выход которого подключен к блоку обработки и магнитофонному записывающемублоку, при этом первый выход радиоприемного блока измерительного кустасоединен через реле включения питания 1с кустовым блоком питания, второй выход подключен к входу формирователявременной задержки, третий выход соединен с входом генератора, первый выход которого подключен к первому вхо ду делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом формирователя временной задержки и первым входом дешифратора куста, второй входкоторого подключен к входу делителя 25частоты, первый выход соединен с первым входом дешифратора датчика, выходкоторого подключен к входу преобразователя угол - код, второй вход соединен с вторым входом генератора и пер-ЗО вым входом формирователя выходных импульсов, второй вход которого подключен к третьему входу дешифратора куста, третий вход соединен с вторым выходом дешифратора куста, четвертыйвход подключен к генератору нуля,пятый вход соединен с генератором единицы, выход подключен к первому входурадиопередающего блока, шестой входсоединен 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 сканиру" ющих 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 рректор М.Самборск ктор А,Долинич и ГКНТ ССР Производственно-издательский комбинат Патент , г, УжгорпГагарина, 10 заказ 207 НИИПИ Го Составитель А,Рыбакохред 3,0 лийньпс Тираж 392 Подписноедарственного комитета по изобретениям и открьггиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5