本发明属于煤矿巷道围岩支护，涉及一种无线分布式多点锚杆应力装置及工作方法。
背景技术：
1、矿用锚杆是指应用于矿井巷道及地下工程围岩支护的一种工具,他将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身支护自身，可保证矿井巷道及地下工程围岩的稳定。现在锚杆不仅用于矿山，也用于工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行主体加固。锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，起到围岩支护作用。整根锚杆分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域，其功能是对锚杆施加预应力。
2、锚杆支护利用围岩自身强度实现主动支护，但随着围岩的受力、形变、离层、破碎，锚杆锚固力也呈现增长、稳定、衰减、丧失的变化过程，因此，通过连续动态监测围岩中锚杆体的轴力、弯力、拉伸形变、弯曲形变、应力来压方向等工况参数可评价围岩支护的稳定性和安全性。目前国内煤矿巷道有多种形状，如梯形、拱形、矩形、圆形和椭圆形等不同形状，随着全长和加长锚固工艺的推广应用，由于外部端头锚杆测力计无法测量全锚、加长锚杆的真实受力，无法准确掌握巷道围岩内部压力变化的方向及大小。市面上针对巷道顶板(或两帮)锚杆的受力分析，采用锚杆(索)应力传感器来监测锚杆单一的轴向应力数据，因锚杆(索)应力传感器无法连续动态监测围岩中锚杆体的轴力、弯力、拉伸形变、弯曲形变、应力来压方向等工况参数，对评价围岩支护的稳定性和安全性，缺少更全面的指导依据。
3、现有锚杆应力监测装置多为有线式，有线式多点锚杆应力装置需要用线缆总线逐个将监测点连接在一起，线缆总线统一给各测点设备供电及通讯。因此，需要线缆数量多，线缆铺设工作量大，工序繁多，整体施工效率比较低，特别是在井下长距离的监测系统。多点式锚杆应力装置安装在巷道掘进/回采工作面，其巷道内存在大型机械设备工作的现状，故有线式多点锚杆应力装置的电缆总线在巷道内容易被大型机械设备破坏。同时，单个测点的总线被破坏后，可能会影响整条总线的供电或通讯的稳定性。同时，目前也存在部分无线式锚杆，虽然避免了大量的接线，但由于矿山压力不仅仅包含常规围岩应力监测，同时包含围岩瞬间的冲击地压监测，矿山冲击地压是无规律瞬时的，如要准确无误的捕捉到矿山冲击地压的数据，其对传感器数据采集的响应速度及实时性要求非常高，但现有的无线式锚杆很难做到这一点，采集数据不精确，且响应速度与时效性较差。
4、公开号为cn 112798037a的发明专利申请文件，公开了一种基于管缝式锚杆的格栅化式岩体应力及振动监测装置，包括管缝式锚杆杆体、应变与振动感应器集成格栅、硅胶外套、固定托盘、信息智能集成装置、有线传输单元，应变与振动感应器集成格栅由多个高精度的应变感应器和两个振动感应器组成，并且应变与振动感应器集成格栅可通过对比文件特有的辅助安装装置安装至管缝式锚杆内。该对比文件采用格栅化式多点监测可以更精确广泛的感知岩体发生的微小应变，增加了监测设备整体的精确性，同时依托获得的多点应变数据，建立监测钻孔的栅格化模型，既能够直观的观察到岩体的微小变形，又能够判断每个点的应变感应器的工作情况，大大增加了监测数据的可视化程度。但对比文件在高应力的矿下环境下容易损坏，抗拉强度较弱，工作稳定性较差。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于现有有线式锚杆监测技术接线复杂，测点易被破坏，无线式锚杆监测存在检测效果差的问题。
2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
3、一种无线分布式多点锚杆应力装置，包括人机终端、采集器端、锚杆传感器端，人机终端与采集器端进行无线传输，采集器端采集锚杆传感器端采集的信号并存储、上传至人机终端；
4、其中采集器端包括：第一mcu模块、存储模块、蓝牙模块、433无线通讯模块、第一485通讯模块，锚杆传感器端包括第二mcu模块、第二485通讯模块、ad模块；所述第一mcu模块与存储模块、蓝牙模块、433无线通讯模块、第一485通讯模块、锚第二mcu模块连接，第一485通讯模块还与锚杆传感器的第二485通讯模块连接，第二mcu模块还与、第二485通讯模块、ad模块连接；
5、所述锚杆传感器端还包括锚杆体(1)、保护罩(2)、受力体(3)、紧定螺母(4)、垫片(5)、第一o型密封圈(6)、第二o型密封圈(7)、主板(8)、电阻式应变片(9)、航插(10)、应变传感器；所述锚杆体(1)内开槽轴向设置有12个不同位置贴装的应变传感器，12个应变传感器分为6组，每组应变传感器分别安装在杆体内部上下层相对的位置；锚杆体(1)的尾端与紧定螺母(4)和受力体(3)连接；受力体(3)上还环有电阻式应变片(9)；紧定螺母(4)的头部安装有垫片(5)；受力体(3)外罩有保护罩(2)，保护罩(2)通过第一o型密封圈(6)、第二o型密封圈(7)与受力体(3)连接；保护罩(2)内安装有环形主板(8)；保护罩(2)上安装有航插(10)。
6、本发明包括人机终端、采集器端、锚杆传感器端，其中锚杆传感器端通过锚杆应力装置保留原始外部端头锚杆应力传感器测量轴力的功能，同时以锚杆为载体，在杆体内开槽轴向12个不同位置贴装应变传感器，杆体内部12个应变传感器分为6组，其每组应变传感器分别贴在杆体内部上下层相对的位置，每个应变传感器由单独进行应力数据采集，可以检测出杆体的轴力、弯力、拉伸形变、弯曲形变、应力来压方向等工况参数，检测的准确性高，响应速度快，可准确的捕捉到矿山冲击地压的数据，并通过采集端对锚杆传感器端采集的工况参数实时存储并无线传输至人机终端，避免了复杂的接线铺设，实时性强。
7、进一步的，所述第一mcu模块包括单片机u10，所述单片机u10的第51-56引脚与存储模块连接，单片机u10的第46-48引脚与蓝牙模块连接，单片机u10的第77、81、82、92、93引脚与433无线通讯模块连接，单片机u10的第70、86、87引脚与第一485通讯模块连接，单片机u10的第72、76引脚与锚杆传感器的第二mcu模块连接。
8、进一步的，所述存储模块包括单片机u2，所述单片机u2的第7引脚与单片机u10的第51引脚连接，单片机u2的第16引脚与单片机u10的第52引脚连接，单片机u2的第8引脚与单片机u10的第53引脚连接，单片机u2的第15引脚与单片机u10的第54引脚连接，单片机u2的第1引脚与单片机u10的第55引脚连接,单片机u2的第3引脚与单片机u10的第56引脚连接。
9、进一步的，所述蓝牙模块包括单片机u8，所述单片机u8的第1引脚与单片机u10的第48引脚连接，单片机u8的第2引脚与单片机u10的第47引脚连接，单片机u8的第3引脚与单片机u10的第46引脚连接。
10、进一步的，所述433无线通讯模块包括单片机u11，所述单片机u11的第3引脚与单片机u10的第82引脚连接，单片机u11的第4引脚与单片机u10的第92引脚连接，单片机u11的第5引脚与单片机u10的第93引脚连接，单片机u11的第6引脚与单片机u10的第81引脚连接，单片机u11的第7引脚与单片机u10的第77引脚连接。
11、进一步的，所述第一485通讯模块包括单片机u3，所述单片机u3的第1引脚与单片机u10的第87引脚连接，单片机u3的第2引脚和第3引脚连接到一起与单片机u10的第70引脚连接，单片机u3的第4引脚与单片机u10的第86引脚连接，单片机u3的第6引脚与第二485通讯模块连接，单片机u3的第7引脚也与第二485通讯模块连接。
12、进一步的，所述第二mcu模块包括单片机u20，所述单片机u20的第25、26引脚与ad模块连接，单片机u20的第29、30、31引脚与第二485通讯模块连接，单片机u20的第34引脚与单片机u10的第72引脚连接，单片机u20的第37引脚与单片机u20的第76引脚连接。
13、进一步的，所述第二485通讯模块包括单片机u1，所述单片机u1的第1引脚与单片机u20的第31引脚连接，单片机u1的第2引脚与第3引脚连接在一起接单片机u20的第29引脚，单片机u1的第4引脚与单片机u20的第30引脚连接，单片机u1的第6引脚与单片机u3的第6引脚连接，单片机u1的第7引脚与单片机u3的第7引脚连接。
14、进一步的，所述ad模块包括单片机u21，所述单片机u21的第11引脚与单片机u20的第26引脚连接，单片机u21的第12引脚与单片机u20的第25引脚连接。
15、一种无线分布式多点锚杆应力装置的工作方法，包括以下步骤，
16、步骤1、在煤矿巷道岩层内部打直径22mm的圆孔，将锚杆体(1)与锚杆锚固剂插入孔中，直至垫片(5)贴合岩层表面，随后使用扭矩扳手拧动紧定螺母(4)，使预紧力达到一定数值；
17、步骤2、12个应变传感器进行应力数据采集，根据6组应变传感器检测出杆体的轴力、弯力、拉伸形变、弯曲形变、应力来压方向的工况参数,；
18、步骤3、通过ad模块将检测出的工况参数采集处理并传输至第二mcu模块，第二mcu模块通过第二485通讯模块与采集端进行数据传输，将锚杆传感器端采集到的工况参数传输至采集端；
19、步骤4、采集端的第一485通讯模块采集锚杆传感器端传输的参数信号并与第一mcu模块进行数据交换，第一mcu模块进一步将采集到的工况参数通过存储模块进行存储，并通过蓝牙模块与433无线通讯模块将工况参数实时传输至人机终端。
20、本发明的优点在于：
21、本发明包括人机终端、采集器端、锚杆传感器端，其中锚杆传感器端通过锚杆应力装置保留原始外部端头锚杆应力传感器测量轴力的功能，同时以锚杆为载体，在杆体内开槽轴向12个不同位置贴装应变传感器，杆体内部12个应变传感器分为6组，其每组应变传感器分别贴在杆体内部上下层相对的位置，每个应变传感器由单独进行应力数据采集，可以检测出杆体的轴力、弯力、拉伸形变、弯曲形变、应力来压方向等工况参数，检测的准确性高，响应速度快，可准确的捕捉到矿山冲击地压的数据，并通过采集端对锚杆传感器端采集的工况参数实时存储并无线传输至人机终端，避免了复杂的接线铺设，实时性强。
1.一种无线分布式多点锚杆应力装置，其特征在于，包括人机终端、采集器端、锚杆传感器端，人机终端与采集器端进行无线传输，采集器端采集锚杆传感器端采集的信号并存储、上传至人机终端；
2.根据权利要求1所述的一种无线分布式多点锚杆应力装置，其特征在于，所述第一mcu模块包括单片机u10，所述单片机u10的第51-56引脚与存储模块连接，单片机u10的第46-48引脚与蓝牙模块连接，单片机u10的第77、81、82、92、93引脚与433无线通讯模块连接，单片机u10的第70、86、87引脚与第一485通讯模块连接，单片机u10的第72、76引脚与锚杆传感器的第二mcu模块连接。
3.根据权利要求2所述的一种无线分布式多点锚杆应力装置，其特征在于，所述存储模块包括单片机u2，所述单片机u2的第7引脚与单片机u10的第51引脚连接，单片机u2的第16引脚与单片机u10的第52引脚连接，单片机u2的第8引脚与单片机u10的第53引脚连接，单片机u2的第15引脚与单片机u10的第54引脚连接，单片机u2的第1引脚与单片机u10的第55引脚连接,单片机u2的第3引脚与单片机u10的第56引脚连接。
4.根据权利要求2所述的一种无线分布式多点锚杆应力装置，其特征在于，所述蓝牙模块包括单片机u8，所述单片机u8的第1引脚与单片机u10的第48引脚连接，单片机u8的第2引脚与单片机u10的第47引脚连接，单片机u8的第3引脚与单片机u10的第46引脚连接。
5.根据权利要求2所述的一种无线分布式多点锚杆应力装置，其特征在于，所述433无线通讯模块包括单片机u11，所述单片机u11的第3引脚与单片机u10的第82引脚连接，单片机u11的第4引脚与单片机u10的第92引脚连接，单片机u11的第5引脚与单片机u10的第93引脚连接，单片机u11的第6引脚与单片机u10的第81引脚连接，单片机u11的第7引脚与单片机u10的第77引脚连接。
6.根据权利要求2所述的一种无线分布式多点锚杆应力装置，其特征在于，所述第一485通讯模块包括单片机u3，所述单片机u3的第1引脚与单片机u10的第87引脚连接，单片机u3的第2引脚和第3引脚连接到一起与单片机u10的第70引脚连接，单片机u3的第4引脚与单片机u10的第86引脚连接，单片机u3的第6引脚与第二485通讯模块连接，单片机u3的第7引脚也与第二485通讯模块连接。
7.根据权利要求2所述的一种无线分布式多点锚杆应力装置，其特征在于，所述第二mcu模块包括单片机u20，所述单片机u20的第25、26引脚与ad模块连接，单片机u20的第29、30、31引脚与第二485通讯模块连接，单片机u20的第34引脚与单片机u10的第72引脚连接，单片机u20的第37引脚与单片机u20的第76引脚连接。
8.根据权利要求7所述的一种无线分布式多点锚杆应力装置，其特征在于，所述第二485通讯模块包括单片机u1，所述单片机u1的第1引脚与单片机u20的第31引脚连接，单片机u1的第2引脚与第3引脚连接在一起接单片机u20的第29引脚，单片机u1的第4引脚与单片机u20的第30引脚连接，单片机u1的第6引脚与单片机u3的第6引脚连接，单片机u1的第7引脚与单片机u3的第7引脚连接。
9.根据权利要求7所述的一种无线分布式多点锚杆应力装置，其特征在于，所述ad模块包括单片机u21，所述单片机u21的第11引脚与单片机u20的第26引脚连接，单片机u21的第12引脚与单片机u20的第25引脚连接。
10.一种权利要求1至9任一项所述的无线分布式多点锚杆应力装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤，
