A mikrobányák irányérzékelője a bányamérnöki területen a nagy-pontos térbeli pozicionálás és helyzetmérés alapvető eleme. Az érzékelő technológia és az intelligens algoritmusok integrálásával kritikus adattámogatást biztosít a bányák feltárásához, bányászatához, támogatásához és a berendezések navigációjához. Példaként a DS550LT-egy, a ZITN által kifejlesztett mikro-irányérzékelőt vesszük figyelembe, ez a cikk három szempontból fejti ki működési elvét, műszaki jellemzőit és ipari alkalmazásait.
Működési elv: Több{0}}érzékelő fúziója és térbeli számítás
Az ilyen típusú érzékelők alapvető mérési elve a "mágneses irány meghatározása + gyorsulási helyzet meghatározása" fúziós módszeren alapul, amely a beépített-három-tengelyű mágneses érzékelő (fluxgate) és a három-tengelyű MEMS gyorsulásérzékelő együttes működésén alapul:
Mágneses érzékelő:Méri a Föld mágneses mezejének összetevőit minden tengelyen, hogy meghatározza az érzékelő irányát a mágneses északhoz képest.
Gyorsulás érzékelő:Méri a gravitációs gyorsulás összetevőit minden tengelyen, hogy meghatározza az érzékelő dőlésszögét (dőlésszöge és szerszám homlokszöge).
A valós idejű{0}}számítás a következő matematikai modellekkel történik:
1.Szerszám homlokszög (TF) és mágneses szerszám homlokszöge (MF)
A gyorsulásmérő által kiadott Gy és Gz komponensek vagy a mágneses érzékelő által kiadott Hy és Hz komponensek alapján trigonometrikus függvénykapcsolatokon keresztül számítják ki az aktuális szerszámlap-tájolást, amely a berendezés vízszintes síkban való forgási helyzetének megítélésére szolgál.
2.Hajlásszög (INC)
Az érzékelő tengelyiránya és függőleges iránya közötti szöget tükrözi. A gyorsulásmérő három-tengely kimeneti értékéből számítva a fúrócső vagy berendezés dőlésszögének meghatározására szolgál.
3.Azimut szög (AZ)
A mágneses térrel és a gyorsulási adatokkal kombinálva az érzékelő vízszintes síkban a mágneses északhoz viszonyított irányszögét vektorműködés határozza meg, amely az irányított fúrás kulcsparamétere.
Az érzékelő kimenete két módot támogat: a nyers komponensadatokat és a számított szögadatokat, amelyeket a felhasználók szükség szerint választhatnak. Eközben CRC-hitelesítést alkalmaznak az adattovábbítás megbízhatóságának biztosítása érdekében.
Műszaki jellemzők: Miniatürizálás, nagy pontosság és erős környezeti alkalmazkodóképesség
A DS550LT-A a következő kiemelkedő tulajdonságokkal rendelkezik a bányászati környezetben:
- Miniatűr szerkezet:Kompakt méretű, könnyen beépíthető fúrócsövekbe, mérőaljakba vagy mobil berendezésekbe.
- Nagy pontosságú{0}}mérés:±0,1 fokos dőlésszög pontosság; ±2 fokos azimutszög pontossága, ha a hajlásszög nagyobb vagy egyenlő, mint 10 fok, ami megfelel a nagy-precíziós iránymérés követelményeinek.
- Széles hőmérsékletű működés:Támogatja a -40 fok ~ +85 fok közötti hőmérséklet-tartományt, alkalmazkodva a földalatti bányák hőmérsékleti különbségeihez.
- Rezgés- és ütésállóság:Ellenáll 2000 g ütésnek és 20 g vibrációnak, alkalmas a bányászati berendezések magas vibrációs környezetére.
- Konfigurálható kommunikáció:Támogatja az UART soros kommunikációt állítható adatátviteli sebességgel és nyitott utasításkészlettel, megkönnyítve a rendszerintegrációt.
Ipari alkalmazási forgatókönyvek
1.Irányfúrás és fúrólyuk pályamérés
Az olyan területeken, mint a szénágyas metán fejlesztése és a fémérc feltárása, az érzékelőt a fúrószerszám fúrószára közelében szerelik fel, hogy valós időben figyelje a fúrólyuk pályájának dőlésszögét és azimutszögeit, megvalósítva a "mérést fúrás közben", és javítva a fúrás pontosságát és hatékonyságát.
2.Földalatti berendezések attitűdjének figyelése
Olyan berendezésekre telepítve, mint a nyírók, útfejek és hidraulikus támasztékok, valós időben visszajelzi a berendezés dőlés- és forgásállapotát, adattámogatást biztosítva az automatizált bányászathoz és a biztonságos támogatáshoz.
3.Út- és alagút-irányított építés
Az úttest feltárása során az érzékelő pajzsgépekbe vagy irányítórendszerekbe integrálható, hogy valós idejű -figyelést és a meghajtási irány eltérésének korrekcióját valósítsa meg, biztosítva, hogy az útpálya a tervezett tengelynek megfelelően épüljön fel.
4.Földtani katasztrófa-megfigyelés és lejtőstabilitás-értékelés
A kulcsfontosságú helyeken, például lejtőkön és szárnyasokon telepítve hosszú ideig figyeli a rétegdőlés és az azimut változásait, alapot biztosítva a geológiai katasztrófák korai figyelmeztetéséhez.
5.Intelligens aknarendszer integráció
A Mine Internet of Things (IoT) érzékelő csomópontjaként az érzékelő kapcsolódhat ellenőrző robotokhoz, drónokhoz és távirányító rendszerekhez, elősegítve az aknák intelligenciájának fejlesztését és a pilóta nélküli működést.
Következtetés
A mikrobányák irányérzékelői, mint például a DS550LT-A, kulcsfontosságú érzékelőegységekké váltak az aknák digitális átalakításában, köszönhetően integrált érzékelési képességüknek, nagy-precíziós számításuknak és erős környezeti alkalmazkodóképességüknek. A jövőben az 5G kommunikáció, az élszámítás és a mesterséges intelligencia algoritmusok további integrációjával ez a fajta szenzor nagyobb szerepet fog játszani a valós{5}}idejű helymeghatározásban, az autonóm navigációban és az intelligens döntéshozatalban-, ami a „biztonság, nagy hatékonyság és intelligencia” irányába tereli az aknák fejlesztését.