Mikro senzor usmjerenja rudnika ključna je komponenta za postizanje visoko-preciznog prostornog pozicioniranja i mjerenja položaja u rudarstvu. Integriranjem senzorske tehnologije i inteligentnih algoritama pruža ključnu podatkovnu podršku za istraživanje rudnika, rudarenje, podršku i navigaciju opremom. Uzimajući DS550LT-mikro usmjereni senzor koji je razvio ZITN kao primjer, ovaj rad razrađuje njegov princip rada, tehničke karakteristike i industrijske primjene s tri aspekta.
Princip rada: Fuzija više-senzora i prostorni izračun
Osnovno načelo mjerenja ove vrste senzora temelji se na metodi spajanja "magnetsko određivanje smjera + određivanje položaja ubrzanja", koja se oslanja na kolaborativni rad ugrađenog-u tri-magnetskog senzora (fluxgate) i tro-MEMS senzora ubrzanja:
Magnetski senzor:Mjeri komponente Zemljinog magnetskog polja na svakoj osi kako bi odredio smjer senzora u odnosu na magnetski sjever.
Senzor ubrzanja:Mjeri komponente gravitacijskog ubrzanja na svakoj osi kako bi se odredio položaj nagiba senzora (kut nagiba i kut čela alata).
Izračun-u stvarnom vremenu izvodi se pomoću sljedećih matematičkih modela:
1.Prednji kut alata (TF) i prednji kut magnetskog alata (MF)
Na temelju izlaznih komponenti Gy i Gz akcelerometra ili izlaznih komponenti Hy i Hz magnetskog senzora, trenutna orijentacija prednje strane alata izračunava se kroz odnose trigonometrijske funkcije, što se koristi za procjenu rotacijskog položaja opreme u vodoravnoj ravnini.
2.Kut nagiba (INC)
Odražava kut između aksijalnog smjera senzora i okomitog smjera. Izračunato iz izlaznih vrijednosti tri-osi akcelerometra, koristi se za određivanje stupnja nagiba bušaće cijevi ili opreme.
3.Azimutni kut (AZ)
U kombinaciji s podacima o magnetskom polju i ubrzanju, azimut senzora u odnosu na magnetski sjever u vodoravnoj ravnini određuje se vektorskim radom, što je ključni parametar u usmjerenom bušenju.
Izlaz senzora podržava dva načina: neobrađene podatke o komponentama i izračunate podatke o kutu, koje korisnici mogu odabrati prema potrebi. U međuvremenu je usvojena CRC verifikacija kako bi se osigurala pouzdanost prijenosa podataka.
Tehničke karakteristike: minijaturizacija, visoka preciznost i snažna prilagodljivost okolišu
DS550LT-A pokazuje sljedeće izvanredne značajke u rudarskim okruženjima:
- Minijaturna struktura:Kompaktne veličine, lako se integrira u bušaće cijevi, mjerne prevodnike ili mobilnu opremu.
- Visoko{0}}precizno mjerenje:Točnost kuta nagiba od ±0,1 stupanj; točnost kuta azimuta od ±2 stupnja kada je kut nagiba veći od ili jednak 10 stupnjeva, ispunjavajući zahtjeve visoko-preciznog mjerenja smjera.
- Rad na širokoj temperaturi:Podržava temperaturni raspon od -40 stupnjeva ~ +85 stupnjeva, prilagođavajući se temperaturnim razlikama u podzemnim rudnicima.
- Otpornost na vibracije i udarce:Otporan na udare od 2000 g i vibracije od 20 g, pogodan za visoko-vibracijsko okruženje rudarske opreme.
- Podesiva komunikacija:Podržava UART serijsku komunikaciju s podesivom brzinom prijenosa i otvorenim skupom instrukcija, olakšavajući integraciju sustava.
Scenariji primjene u industriji
1.Usmjereno bušenje i mjerenje putanje bušotine
U poljima kao što su razvoj metana u ležištima ugljena i istraživanje rude metala, senzor se postavlja u blizini svrdla alata za bušenje kako bi se pratili kutovi nagiba i azimuta putanje bušotine u stvarnom vremenu, ostvarujući "mjerenje tijekom bušenja" i poboljšavajući preciznost i učinkovitost bušenja.
2.Praćenje položaja podzemne opreme
Instaliran na opremi kao što su škare, hederi i hidraulični oslonci, šalje povratnu informaciju o statusu nagiba i rotacije opreme u stvarnom vremenu, pružajući podatkovnu podršku za automatizirano rudarenje i sigurnu podršku.
3.Izgradnja kolnika i tunela
Tijekom iskopa kolnika, senzor se može integrirati u štitne strojeve ili sustave za navođenje kako bi se realizirao-praćenje u stvarnom vremenu i korekcija odstupanja smjera propulzije, osiguravajući da je kolnik izgrađen prema projektiranoj osi.
4.Praćenje geoloških katastrofa i procjena stabilnosti padina
Raspoređen na ključnim mjestima kao što su padine i iskopine, dugo vremena prati nagib sloja i promjene azimuta, pružajući osnovu za rano upozoravanje na geološke katastrofe.
5.Inteligentna integracija rudarskog sustava
Kao senzorski čvor u rudarskom Internetu stvari (IoT), senzor se može povezati s inspekcijskim robotima, bespilotnim letjelicama i sustavima daljinskog upravljanja, promičući nadogradnju rudarske inteligencije i rada bez posade.
Zaključak
Mikro senzori za usmjeravanje mina kao što je DS550LT-A postali su ključne senzorske jedinice u digitalnoj transformaciji mina, zahvaljujući njihovoj integriranoj sposobnosti senzora, visoko-preciznom proračunu i snažnoj prilagodljivosti okolišu. U budućnosti, s daljnjom integracijom 5G komunikacije, rubnog računalstva i algoritama umjetne inteligencije, ova vrsta senzora igrat će veću ulogu u-pozicioniranju u stvarnom-vremenu, autonomnoj navigaciji i-donošenju inteligentnih odluka, vodeći razvoj rudnika u smjeru "sigurnosti, visoke učinkovitosti i inteligencije".