устройство для маркшейдерской съемки забоя при дражной разработке россыпи

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАРКШЕЙДЕРСКОЙ СЪЕМКИ ЗАБОЯ ПРИ ДРАЖНОЙ РАЗРАБОТКЕ РОССЫПИ, содержащее пару пассивных и пару активных геодезических средств измерения, выполненных с возможностью установки на двух контрольных точках драги и двух опорных береговых пунктах, узел определения глубины забоя по продольной оси драги и вычислительный узел, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности, пара пассивных и пара активных геодезических средств измерения выполнены с возможностью установки соответственно на опорных береговых точках и на контрольных точках драги и в виде соответственно двух ведомых станций и двух ведущих антенн радиогедезической системы с блоком обработки, выполненным в виде последовательно соединенных первого коммутатора, приемника излучения и второго коммутатора, а также первого и второго фазовых измерителей, первые входы которых подключены к соответствующим выходам второго коммутатора, а выходы к соответствующим входам вычислительного узла, синхронизатора, выходы которого подключены к вычислительному узлу и первому и второму коммутаторам, и последовательно соединенных блока автоподстройки частоты и фазы и опорного генератора, выход которого подключен к вторым входам первого и второго фазовых измерителей и к входу блока автоподстройки частоты и фазы, другой вход которого подключен к второму коммутатору, при этом первый и второй входы первого коммутатора соединены соответственно с первой и второй ведущими антеннами, каждая из которых выполнена с круговой диаграммой направленности, а узел определения глубины выполнен в виде датчика углового положения черпаковой рамы, выход которого подключен к соответствующему входу вычислительного узла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к маркшейдерско-геодезическому обеспечению добычных работ на россыпных континентальных и прибрежно-морских месторождениях полезных ископаемых.

Известно устройство для съемки дражного забоя, содержащее геодезические средства измерений, устанавливаемые на двух опорных береговых пунктах и двух контролируемых точках драги, а также узел определения глубины забоя по продольной оси драги.

Недостатками данного устройства являются низкие точность и производительность.

Целью изобретения является повышение точности и производительности.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем пару активных и пару пассивных геодезических средств измерения, выполненных с возможностью установки на двух контрольных точках драги и двух опорных береговых пунктах, узел определения глубины забоя по продольной оси драги и вычислительный узел, дополнительно пара активных и пара пассивных геодезических средств измерения выполнены с возможностью установки соответственно на опорных береговых пунктах и на контрольных точках драги и в виде соответственно двух ведомых станций и двух ведущих антенн радиогеодезической системы с блоком обработки, выполненным в виде последовательно соединенных первого коммутатора, приемника излучения и второго коммутатора, а также первого и второго фазовых измерителей, первые входы которых подключены к соответствующим выходам второго коммутатора, а выходы к соответствующим входам вычислительного узла, синхронизатора, выходы которого подключены к вычислительному узлу, к первому и второму коммутаторам, и последовательно соединенных блока автоподстройки частоты и фазы и опорного генератора, выход которого подключен к вторым входам первого и второго фазовых измерителей и к входу блока автоподстройки частоты и фазы, другой вход которого подключен к второму коммутатору, при этом первый и второй входы первого коммутатора соединены соответственно с первой и второй ведущими антеннами, каждая из которых выполнена с круговой диаграммой направленности, а узел определения глубины выполнен в виде датчика углового положения черпаковой рамы, выход которого подключен к соответствующему входу вычислительного узла.

В устройстве определяется местоположение исполнительного механизма (нижнего черпакового барабана драги) в автоматическом режиме путем измерения с помощью радиогеодезической системы координат двух контрольных точек драги относительно двух опорных береговых пунктов и измерения углового положения черпаковой рамы. Определение координат исполнительного механизма по измеренным параметрам при непрерывной работе драги позволяет повысить точность и производительность устройства.

На фиг. 1 приведена схема размещения устройства; на фиг.2 структурная схема блока обработки; на фиг.3 структурная схема вычислительного узла; на фиг.4 блок-схема алгоритма его работы.

Устройство (фиг.1) содержит первую антенну 1 радиогеодезической системы, соединенную фидером 2 с блоком 3 обработки, вторую антенну 4 радиогеодезической системы, соединенную фидером 5 с блоком 3 обработки, датчик 6 углового положения, укрепленный на черпаковой раме и соединенный с входом блока 3 обработки, причем обе антенны 1 и 4 укреплены на драге неподвижно на расстоянии l, а блок 3 обработки (фиг.2) выполнен в виде последовательно соединенных первого коммутатора 7, приемника 8 излучений и второго коммутатора 9, а также первого 10 и второго 11 фазовых измерителей, первые входы которых подключены к соответствующим выходам второго коммутатора 9, а выходы к соответствующим входам вычислительного узла 12, синхронизатора 13, выходы которого подключены к первому 7 и второму 9 коммутаторам и вычислительному узлу 12, последовательно соединенных блока 14 автоподстройки частоты и фазы и опорного генератора 15, выход которого подключен к входам первого 10 и второго 11 фазовых измерителей и к блоку 14 автоподстройки частоты и фазы, другой вход которого соединен с вторым коммутатором 9, входы первого коммутатора 7 соединены фидерами 2 и 5 с антеннами 1 и 4 соответственно, вход вычислительного узла 12 соединен с датчиком 6 углового положения. Кроме того, вычислительный узел 12 (фиг.3) содержит микропроцессорный модуль 16, шина адреса которого соединена с адресными входами постоянного запоминающего элемента 17, оперативного запоминающего элемента 18 и входами дешифратора 19, выходы которого соединены с управляющими входами запоминающих элементов 17 и 18, информационные входы-выходы микропроцессорного модуля 16 соединены с выходами постоянного запоминающего элемента 17 и с информационными входами-выходами оперативного запоминающего элемента 18, управляющие входы микропроцессорного модуля 16 "Чтение", "Запись" соединены с входами управления постоянного 17 и оперативного 18 запоминающих элементов соответственно.

Устройство работает следующим образом.

В блоке 3 обработки радиогеодезической системы определяются последовательно координаты первой антенны 1 и координаты второй антенны 4. Антенны укреплены на драге неподвижно на расстоянии l. Черпаковая рама, соединенная с датчиком 6 углового положения, по мере разработки забоя опускается и угол ее наклона , фиксируемый датчиком 6, увеличивается. При возвратном движении черпаковой рамы драги угол ее наклона, фиксируемый датчиком 6, уменьшается. Измерительный цикл блока 3 обработки радиогеодезической системы состоит из интервала измерения координат первой антенны 1, интервала измерения координат второй антенны 4, установленной, например, на расстоянии l от первой антенны 1 на одном уровне с первой антенной 1 относительно уреза воды и интервала ввода показаний датчика 6 углового положения в блок 3 обработки. Тогда в блоке 3 обработки радиогеодезической системы определяются по измеренным координатам первой 1 и второй 4 антенн, а также углу наклона черпаковой рамы координаты нижнего черпакового барабана и глубина черпания драги, например, по формулам соответственно

X X₁+ (X₁-X₂)

(1)

Y Y₁+ (Y₁-Y₂)

(2)

h a sin h _ВЧБ + r _НЧБ (3) где X,Y координаты нижнего черпакового барабана;

X₁, Y₁ координаты антенны 1 радиогеодезической системы;

Х₂, Y₂ координаты антенны 4 радиогеодезической системы;

h глубина черпания драги относительно уреза воды;

а длина черпаковой рамы между осями верхнего и нижнего черпаковых барабанов;

l расстояние между антеннами 1 и 4 радиогеодезической системы;

угол наклона черпаковой рамы;

h_ВЧБ высота оси (центра) верхнего черпакового барабана над урезом воды;

r_НЧБ радиус резания нижнего черпакового барабана.

Формулы (1) и (2) приведены для случая, когда антенна 1 расположена над центром верхнего черпакового барабана на одной прямой с антенной 4 и проекцией центра нижнего черпакового барабана.

Для данного типа драги и для выбранной расстановки антенн 1 и 4 радиогеодезической системы величины a, h_ВЧБ, r_НЧБ, l являются постоянными, могут быть определены после разворачивания предлагаемого устройства на драге и вводятся в блок обработки радиогеодезической системы с целью вычисления координат нижнего черпакового барабана и глубины черпания драги по измеренным величинам Х₁, Y₁; X₂, Y₂; .

При расстановке антенн 1 и 4 целесообразно антенну 4 удалять на драге от антенны 1 на максимально возможное расстояние (l l_макс.). что обеспечивает наименьшую относительную погрешность вычисления координат нижнего черпакового барабана при постоянной величине погрешности определения координат антенн 1 и 4 радиогеодезической системы.

При расстановке антенн 1 и 4 радиогеодезической системы на одном уровне относительно уреза воды уменьшается трудоемкость вычисления координат антенн 1 и 4 в радиогеодезической системе, поскольку отпадает необходимость дважды (для каждой антенны) приводить координаты антенн к одной горизонтальной плоскости.

С целью определения координат подвижного объекта устройство должно включать в состав не менее двух опорных береговых станций, обеспечивающих измерение не менее дух дальностей (разностей дальностей).

Блок 3 обработки работает следующим образом.

Опорный генератор 15 вырабатывает непрерывный гармонический сигнал, который поступает на первый 10 и второй 11 фазовые измерители и на устройство 14 автоподстройки частоты и фазы для приведения частоты опорного генератора 15 к частоте и фазе опорных генераторов береговых станций, а синхронизатор 13 выдает импульсы заданной длительности на первый коммутатор 7, второй коммутатор 9 и вычислительный узел 12 для синхронизации их работы с работой береговых станций. В начале цикла измерения по команде от синхронизатора 13 первый коммутатор 7 и второй коммутатор 9 подключают к вычислительному узлу 12 первый канал определения фазового сдвига принимаемого сигнала, включающий первую антенну 1, приемник 8 и первый измеритель 10, затем второй канал, включающий вторую антенну 4, приемник 8 и второй фазовый измеритель 11. Измерения производят относительно обеих береговых станций.

Вычислительный узел 12 при известной скорости распространения радиоволн и измеренных величинах фазовых сдвигов определяет расстояния (разности расстояний) от береговых станций до антенны 1 и антенны 4, вычисляет координаты этих антенн. По сигналу управления от синхронизатора 13 осуществляется ввод информации от датчика 6 углового положения в вычислительный узел 12.

По измеренным координатам антенн 1 и 4 и углу наклона в вычислительном узле 12 определяются координаты нижнего черпакового барабана, глубина черпания и выдаются для индикации или для управления работой драги в автоматическом режиме работы.

Вычислительный узел 12 может быть реализован по структурной схеме, приведенной на фиг.3. Дешифратор 19 обеспечивает выбор постоянного 17 или оперативного 18 запоминающих элементов, в которых хранятся программы, константы или текущая информация соответственно. Микропроцессорный модуль 16 выполняет обработку и обмен информацией в соответствии с блок-схемой на фиг.4 и связан с блоками 17, 18 и 19 шиной адреса (ША) и информационной шиной данных (ШД), может иметь управляющие выходы с сигналами "Чтение" и "Запись" для управления постоянным 17 и оперативным 18 запоминающими элементами соответственно. Например, "Вывод" для вывода информации по шине ШД на индикацию, вход "Запрос прерывания" для ввода информации в вычислительный узел 12 по сигналам синхронизатора 13.

Поскольку антенны 1 и 4 разнесены в пространстве, сигналы радиогеодезической системы проходят соответствующие расстояния в среде распространения и пути по фидерным линиям до места расположения блока 3 обработки. При этом сигналы имеют дополнительные задержки, причем ско-рость распространения сигналов в фидерах обычно меньше, чем в свободном пространстве. Поэтому для расчета координат антенн 1 и 4 необходимо учитывать задержки сигнала в фидерах 2 и 5, которые могут быть записаны в постоянном запоминающем элементе 17 в виде констант.

В случае разнесения береговых станций, установленных неподвижно, по высоте и учете координат Z можно определять не только координаты драги в плане, но и в трехмерном пространстве.

Датчик 6 углового положения может быть выполнен на основе дражных глубиномеров, определяющих глубину черпания по углу наклона черпаковой рамы.