1.一种矿山巷道全断面实时变形监测和声光预警的装置,其特征在于,包括无线采集器、面阵激光探头、信号传输单元、预警单元、位移传感器、单片机、固定机构和外壳体,所述无线采集器收集并存储监测参数,面阵激光探头以一次脉冲向全视野发射并接收反射信号,监测信号传输至单片机处理;所述单片机处理监测数据并确定最大变形量和巷道断面形状;所述位移传感器配合固定机构测量顶板的变形量,固定机构的钢绞线通过锚爪固定在顶板上;所述信号传输单元接收无线采集器的信号并将控制信号反馈至单片机,所述预警单元根据预设的阈值发出声光报警信号。
2.根据权利要求1所述的一种矿山巷道全断面实时变形监测和声光预警的装置,其特征在于,所述固定机构包括钢绞线、锚爪和固定杆,所述固定杆中空,钢绞线穿过中空的固定杆与外壳体内的收线盒相连,收线盒内设置有钢绞线张紧机构;所述锚爪固定在钢绞线端部。
3.根据权利要求1所述的一种矿山巷道全断面实时变形监测和声光预警的装置,其特征在于,所述无线采集器通过无线信号传输收集巷道内多个监测点的监测参数,无线采集器与各个单片机之间实现信号交互,并控制单片机。
4.根据权利要求1所述的一种矿山巷道全断面实时变形监测和声光预警的装置,其特征在于,所述面阵激光探头配置在外壳体上,所述外壳体内配置有电源,外壳体上还配置有显示屏;所述电源为面阵激光探头、单片机、显示屏和预警单元供电。
5.根据权利要求1所述的一种矿山巷道全断面实时变形监测和声光预警的装置,其特征在于,所述位移传感器为光栅位移传感器,光栅位移传感器与钢绞线、收线盒相互配合。
6.根据权利要求1所述的一种矿山巷道全断面实时变形监测和声光预警的装置,其特征在于,所述单片机设定程序对巷道断面上的各点按设定的间隔时间每两次监测进行筛选,通过计算确定巷道各点的变形量,并转化为数字信息储存到单片机上的内存中;当变形量超过设置的阈值时会向声光预警仪发出信号,预警单元发出声光报警信号。
7.一种矿山巷道全断面实时变形监测及声光预警的方法,利用权利要求1至6任一项所述的一种矿山巷道全断面实时变形监测和声光预警的装置,步骤包括:S1.安装面阵激光探头;
S2.巷道内钻设安装孔,钢绞线通过锚爪固定,同时固定外壳体,连接位移传感器;
S3.通过无线采集器设置监测时间间隔和监测距离,设定巷道变形量阈值;
S4.面阵激光探头采集巷道净空参数,并存储数据值单片机;
S5.单片机处理监测数据,确定巷道断面变形量;
S6.对两次测量的净空值进行计算,确定该断面在设定的时间间隔内各点的变形量,并存储到单片机上;
S7.利用无线采集器收集巷道断面的变形值;
S8.单片机对变形量值进行判别,当变形值超过阈值时,单片机将数据传输到声光预警器内,声光预警器在接收到信号后声光报警。
8.根据权利要求7所述的一种矿山巷道全断面实时变形监测及声光预警的方法,其特征在于,所述外壳体随顶板下沉,面阵激光探头和单片机生成的巷道断面也相应下降;通过钢绞线和光纤位移传感器预先确定顶板的变形量,根据位移传感器确定的变形量对巷道端面进行平移,消除两次监测之间的高度误差。
9.根据权利要求7所述的一种矿山巷道全断面实时变形监测及声光预警的方法,其特征在于,所述面阵激光探头通过螺栓固定到防爆外壳壳体上,根据煤层情况设置安装孔的钻孔深度,安装孔深入稳定岩层中。
10.根据权利要求7所述的一种矿山巷道全断面实时变形监测及声光预警的方法,其特征在于,所述无线采集器收集监测信息后删除单片机内的存储信息。