CN103868494A - 一种地表沉陷监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地表沉陷监测系统，属于煤矿地表沉陷监测领域。本发明技术方案包括监测主站、若干个监测分站、监测中心服务器、连通管和水箱，地表上布置有一个测量基准点和若干个测量分点，水箱位于所述测量基准点处，每个监测分站布置在与其对应的测量分点处，水箱的底部与监测主站联通，监测主站和若干个监测分站通过连通管贯穿联通，若干个监测分站之间为串联连接，监测主站处的连通管内安设有数据采集装置，每个监测分站处的连通管内安设有数据采集装置；监测主站将收集到的信息传输至监测中心服务器。本发明监测系统能够实现自动检测、监测精度可靠、节省人力。

Description

一种地表沉陷监测系统

技术领域

本发明属于煤矿地表沉陷监测领域，具体涉及一种地表沉陷监测系统。

背景技术

煤矿采空区地表沉陷严重破坏了矿区环境，采空区地表沉陷的监测和控制已成为矿区环境治理的重要措施，对地表沉降规律的实时监测是采空区地表沉降控制和环境评价的重要手段。常采用监测方法有GPS定位测量、经纬仪测量法，前者采用卫星差分定位技术，即使采用测绘机的定位测量仪器，其定位精度也不过数十厘米级，必须采用多个基站的数小时差分运算才能得到，而且随时间的漂移较大，GPS定位测量法由于成本较高不适用于大面积分布监测，经纬仪测量法采用地测方法可以做到较高的精度，可达到毫米级，但是其必须由人工进行测量，很难做到对沉降区长期实时监测。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种地表沉陷监测系统，该监测系统能够实现自动检测、监测精度可靠、节省人力。

本发明技术方案包括：

一种地表沉陷监测系统，包括监测主站、若干个监测分站、监测中心服务器、连通管和水箱，所述地表上布置有一个测量基准点和若干个测量分点，所述水箱位于所述测量基准点处，每个监测分站布置在与其对应的测量分点处，所述水箱的底部与所述监测主站联通，所述监测主站和若干个监测分站通过所述连通管贯穿联通，所述若干个监测分站之间为串联连接，所述监测主站处的连通管内安设有数据采集装置，所述每个监测分站处的连通管内安设有数据采集装置；所述监测主站将收集到的信息传输至监测中心服务器。

所述监测主站包括单片机、时钟控制器、通讯控制器、数据存储器、数据采集装置和电源，所述单片机分别与所述时钟控制器、通讯控制器、数据存储器、数据采集装置和电源连接。

所述监测分站包括单片机、数据采集装置、ZigBee通讯模块、时钟控制器和电源，所述单片机分别与所述数据采集装置、ZigBee通讯模块、时钟控制器和电源连接。

所述数据采集装置为具有温度补偿功能的微压差半导体传感器，放大器和转换器。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明提出了一种地表沉陷监测系统，包括监测主站、若干个监测分站、监测中心服务器、连通管和水箱，连通管将监测主站和若干个监测分站贯穿连接，并且在监测主站处和每个监测分站处的连通管内安设有数据采集控制装置，按设计要求布置好系统后，对监测主站和监测分站巡测周期设定，以监测主站时钟为基准通过ZigBee网络对监测分站时钟同步授时，关闭监测主站和监测分站，监测主站和监测分站按照时间设定同步启动，监测主站向监测分站发出巡测命令并开始测量，监测分站接收命令后对数据进行测量，将测量结果发送回监测主站，监测主站进行存储；完成一次测量任务后，监测主站、监测分站关机，等待下一个测量周期；监测主站和监测分站每日按规定时间启动，以监测主站时间为基准再次向监测分站同步授时，以保证时间的准确，同时监测主站将一天数据发送监测中心服务器进行处理。本发明布置多个主站和分站相结合的观测线路实现整个矿区或大片采空区的地表变形监测与分析，本发明监测系统原理简单、能够实现自动检测，监测精度可靠，成本较低，节省了大量人工。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步清楚、完整的说明：

图1为本发明地表沉陷系统的布局示意图；

图2为本发明地表沉陷系统的组成示意图；

图中，1、水箱，2、连通管，3、监测中心服务器，E0、监测主站，E1、E2...Ei、监测分站。

具体实施方式

本发明提出了一种地表沉陷监测系统，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做进一步清楚、完整的说明。

结合图1所示，一种地表沉陷监测系统，包括监测主站E0、若干个监测分站E1、E2...Ei、监测中心服务器3、连通管2和水箱1，事先按照煤矿测量设计手册布置测量点，具体布置为一个测量基准点和若干个测量分点，将连通管铺设固定在地面上，并使得连通管通过各测量点；H0是水箱中水的表面与主站微压差半导体传感器（地面基准点）之间的高程差；H1（2,3，..i）是第一（二，三，..）个分站微压差半导体传感器与主站微压差半导体传感器（地面基准点）之间的高程差；

在测量基准点处布置水箱1和监测主站E0，水箱1位置应高于基准点的标高，在每个测量分点处布置监测分站，连通管2将水箱1、监测主站E0和若干个监测分站贯穿连通，并且每个监测分站之间是通过连通管串联连接的；

在监测主站E0处的连通管2开口，将数据采集装置伸入监测主站E0处的连通管内，在每个监测分站处的连通管2内也安设数据采集装置，安设完成后，将连通管2开口处密封；

保证水箱和连通管连通的情况下，向水箱1内注水，待连通管2内充满水，将连通管2尾端密封。

本发明监测主站包括单片机、时钟控制器、通讯控制器、数据存储器、数据采集装置和电源，单片机通过线路分别与时钟控制器、通讯控制器、数据存储器、数据采集装置和电源连接，通讯控制器包括ZigBee通讯模块和GPRS通讯模块，时钟控制器定时启动监测主站，单片机可根据用户需要设定巡测周期。

结合图2所示，每个监测分站包括数据采集装置、ZigBee通讯模块、单片机、时钟控制器和电源，单片机通过线路分别与时钟控制器、ZigBee通讯模块、数据采集装置和电源连接，时钟控制器定时启动各分站，单片机根据用户需要设定巡测周期，本发明中所有的数据采集装置均是具有温度补偿功能的微压差半导体传感器、放大器和转换器，监测中心服务器3包括GPRS通讯模块和数据处理软硬件，监测分站通过ZigBee通讯模块进行数据传递与控制，监测主站和监测中心服务器3利用GPRS通讯网络通讯。

本发明地表沉陷系统的监测方法：

步骤1、按照煤矿测量设计手册布置测量基准点和测量分点，将连通管铺设固定在地面并保证连通管通过测量基准点和各个测量分点；

步骤2、将监测主站和水箱布置在测量基准点处，各监测分站布置在其它测量分点，将监测主站和各个监测分站的数据采集装置伸入连通管内，并固定密封；

步骤3、将水箱和连通管联通，并向水箱内注水，待连通管内充满水，将连通管尾端密封；

步骤4、开启监测主站和监测分站，通过监测主站的时钟控制器给分站的时钟控制器授时，根据用户需要设定监测分站和监测主站的巡测周期，关闭监测分站和监测主站；

步骤5、监测主站和监测分站时钟定时器按照巡测周期时间启动巡测程序，监测主站通过ZigBee通讯网络向各分站发出巡测信号，监测分站和监测主站按周期测量各点水压，通过ZigBee通讯网络发回监测主站，将数据存储在数据存储器内，关闭监测主站和监测分站；等待下一个巡测周期；

步骤6、每隔24小时，以监测主站时间为基准，监测主站通过ZigBee通讯网络向各个监测分站同步授时；

步骤7、监测主站定时将每天测量的数据通过GPRS通讯网络发送至监测中心服务器，监测中心服务器对测量数据进行分析。

Claims (4)

1.一种地表沉陷监测系统，包括监测主站、若干个监测分站、监测中心服务器、连通管和水箱，其特征在于：所述地表上布置有一个测量基准点和若干个测量分点，所述水箱位于所述测量基准点处，每个监测分站布置在与其对应的测量分点处，所述水箱的底部与所述监测主站联通，所述监测主站和若干个监测分站通过所述连通管贯穿联通，所述若干个监测分站之间为串联连接，所述监测主站处的连通管内安设有数据采集装置，所述每个监测分站处的连通管内安设有数据采集装置；所述监测主站将收集到的信息传输至监测中心服务器。

2.根据权利要求1所述的一种地表沉陷监测系统，其特征在于：所述监测主站包括单片机、时钟控制器、通讯控制器、数据存储器、数据采集装置和电源，所述单片机分别与所述时钟控制器、通讯控制器、数据存储器、数据采集装置和电源连接。

3.根据权利要求1所述的一种地表沉陷监测系统，其特征在于：所述监测分站包括单片机、数据采集装置、ZigBee通讯模块、时钟控制器和电源，所述单片机分别与所述数据采集装置、ZigBee通讯模块、时钟控制器和电源连接。

4.根据权利要求2或3所述一种地表沉陷监测系统，其特征在于：所述数据采集装置为具有温度补偿功能的微压差半导体传感器，放大器和转换器。

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