CN110206539A - 一种超深钻孔水位智能监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超深钻孔水位智能监测装置，具体涉及钻孔水位监测技术领域。其解决了现有的超深钻孔水位测量测量误差大，实时性差的不足。该超深钻孔水位智能监测装置，包括套筒，所述套筒内固定有智能控制器、直流电机、V型槽转盘、导向轮和固定钩，V型槽转盘套装在直流电机的转轴上，直流电机驱动V型槽转盘转动，V型槽转盘上绕有测绳，测绳的一端连有电容式水位开关，另一端依次绕过绝对式编码器、导向轮、动滑轮后固定于固定钩处，动滑轮上连有平衡重锤，直流电机的运行状态通过智能控制器控制，同步转动的绝对式编码器将自身角位移量信号传送至智能控制器。
Description
技术领域
本发明属于钻孔水位监测技术领域，具体涉及一种超深钻孔水位智能监测装置。
背景技术
在煤矿开采过程中，矿井地下水可随时造成管涌、渗透等灾害，严重威胁着煤矿的安全生产。因此，对矿井水文进行实时、准确的监测和灾害预报显得尤为重要。为预防水害，在矿井井田范围内建立了许多水文地质观测孔，以此来实现对矿井下水文的实时监测与预报。
目前针对超深钻孔水位测量主要采用投入式水压传感器测量法和人工测量法，这两种测量方式存在以下不足：
1.投入式水压传感器测量法安装时需要现场标定水压传感器，标定过程中需更安装人员多次将水压传感器在水中下放、上提一定距离，这就增加了安装繁冗度，并且容易因下放、上提的距离测量不准确会导致传感器标定误差；
2.投入式水压传感器的测量精度随着量程的增大而降低，当长时间在水压力环境下工作，又容易产生零点漂移，需要人工定期标定，故本发明装置采用电容式水位开关形式测量水位；
3.人工测量方式通过人工下放、上提水位开关测量水位，测量结果会受到人为因素的影响，使得测量中的误差难以控制，也无法满足实时监测的要求；
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出了一种采用仿人工测量方式，用直流电机驱动代替人工上提、下放水位开关进行钻孔水位智能监测的超深钻孔水位智能监测装置。
本发明具体采用如下技术方案：
一种超深钻孔水位智能监测装置，包括套筒，所述套筒内固定有智能控制器、直流电机、V型槽转盘、导向轮和固定钩，V型槽转盘套装在直流电机的转轴上，直流电机驱动V型槽转盘转动，V型槽转盘上绕有测绳，测绳的一端连有电容式水位开关，另一端依次绕过绝对式编码器、导向轮、动滑轮后固定于固定钩处，动滑轮上连有平衡重锤，直流电机的运行状态通过智能控制器控制，同步转动的绝对式编码器将自身角位移量信号传送至智能控制器。
优选地，所述套筒呈圆柱形，套筒内还设有天线和可充电锂电池，套筒的顶端镶嵌有太阳能板，太阳能板的正面暴露于外部，太阳能板、可充电锂电池和智能控制器串联。
优选地，所述直流电机、绝对式编码器、导向轮和动滑轮通过测绳的联动实现同步机械传动。
优选地，所述绝对式编码器安装于直流电机斜下方，导向轮安装于绝对式编码器斜下方，当测绳依次绕线经过直流电机上的V型槽转盘、绝对式编码器和导向轮时，这段的测绳呈倒S状。
优选地，所述导向轮的中间套装支撑轴，支撑轴一端固定于套筒内壁，对测绳进行导向，并防止测绳缠绕。
优选地，所述天线通过基座底部磁盘吸附在套筒内壁，通过移动网络将数据传送至移动One-NET云平台，外部工作人员通过监测计算机登录固定IP从云端获取相关数据和图表信息。
优选地，所述智能控制器内部电路包括蓝牙模组，实现移动设备通过蓝牙连接智能控制器修改测量相关参数。
优选地，当所述电容式水位开关接触到水面后，通过测绳向智能控制器传送警示信号，智能控制器控制直流电机停转，同步转动的绝对式编码器将自身角位移量信号传送给智能控制器，智能控制器接收信号经过计算得到水位埋深，智能控制器将测量的数据值通过内部的NB-lOT通信模组连接外接天线经由移动网发送至移动OneNET云平台，同时智能控制器控制直流电机反转，带动电容式水位开关上移，当电容式水位开关离开水面后，智能控制器控制直流电机停转，完成一个测量过程。
本发明具有如下有益效果：
本超深钻孔水位智能监测装置采用仿人工测量方式，用直流电机驱动代替人工上提、下放水位开关进行钻孔水位智能监测，解决了人工测量容易产生误差、投入式水压传感器发生零点漂移的问题，能够实时监测钻孔动态水位信息，适于管径较小、孔内水位埋深较大的钻孔，能够自动实时监测超深钻孔水位数据。
附图说明
图1为超深钻孔水位智能监测装置结构示意图；
图2为超深钻孔水位智能监测装置控制原理框图。
其中，1为电容式水位开关，2为测绳，3为V型槽转盘，4为直流电机，5为绝对式编码器，6为导向轮，7为动滑轮，8为平衡重锤，9为固定钩，10为智能控制器，11为可充电锂电池，12为天线，13为太阳能板，14为OneNET云平台，15为监测计算机，16为手机，17为套筒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图1所示，一种超深钻孔水位智能监测装置，包括套筒，所述套筒内固定有智能控制器10、直流电机4、V型槽转盘3、导向轮6和固定钩9，V型槽转盘3套装在直流电机4的转轴上，直流电机驱动V型槽转盘转动，V型槽转盘3上绕有测绳2，测绳2的一端连有电容式水位开关1，另一端依次绕过绝对式编码器5、导向轮6、动滑轮7后固定于固定钩9处，动滑轮7上连有平衡重锤8，直流电机4的运行状态通过智能控制器10控制，同步转动的绝对式编码器5将自身角位移量信号传送至智能控制器10。
套筒呈圆柱形，套筒内还设有天线12和可充电锂电池11，套筒的顶端镶嵌有太阳能板13，太阳能板13的正面暴露于外部，太阳能板13、可充电锂电池11和智能控制器10串联。
直流电机4、绝对式编码器5、导向轮6和动滑轮7通过测绳的联动实现同步机械传动。
绝对式编码器5安装于直流电机4斜下方，导向轮6安装于绝对式编码器5斜下方，固定钩9位于钻孔孔口处的套筒内壁上，当测绳2依次绕线经过直流电机上的V型槽转盘3、绝对式编码器5和导向轮6时，这段的测绳呈倒S状。
导向轮6的中间套装支撑轴，支撑轴一端固定于套筒内壁，对测绳2进行导向，并防止测绳缠绕。
天线12通过基座底部磁盘吸附在套筒内壁，通过移动网络将数据传送至移动OneNET云平台14，外部工作人员通过监测计算机15登录固定IP从云端获取相关数据和图表信息。
智能控制器内部电路包括蓝牙模组，通过智能蓝牙模实现手机16等移动设备通过蓝牙连接智能控制器修改测量相关参数。
如图2所示，测量过程中，将套筒安装于钻孔处，电容式水位开关1、动滑轮7和平衡重锤8放入钻孔内，当电容式水位开关1接触到水面后，通过测绳2向智能控制器10传送警示信号，智能控制器10控制直流电机停转，同步转动的绝对式编码器5将自身角位移量信号传送给智能控制器10，智能控制器10接收信号经过计算得到水位埋深，智能控制器10将测量的数据值通过内部的NB-lOT通信模组连接外接天线经由移动网发送至移动OneNET云平台14，同时智能控制器控制直流电机反转，带动电容式水位开关上移，当电容式水位开关离开水面后，智能控制器控制直流电机停转，完成一个测量过程。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种超深钻孔水位智能监测装置，包括套筒，其特征在于，所述套筒内固定有智能控制器、直流电机、V型槽转盘、导向轮和固定钩，V型槽转盘套装在直流电机的转轴上，直流电机驱动V型槽转盘转动，V型槽转盘上绕有测绳，测绳的一端连有电容式水位开关，另一端依次绕过绝对式编码器、导向轮、动滑轮后固定于固定钩处，动滑轮上连有平衡重锤，直流电机的运行状态通过智能控制器控制，同步转动的绝对式编码器将自身角位移量信号传送至智能控制器。
2.如权利要求1所述的一种超深钻孔水位智能监测装置，其特征在于，所述套筒呈圆柱形，套筒内还设有天线和可充电锂电池，套筒的顶端镶嵌有太阳能板，太阳能板的正面暴露于外部，太阳能板、可充电锂电池和智能控制器串联。
3.如权利要求1所述的一种超深钻孔水位智能监测装置，其特征在于，所述直流电机、绝对式编码器、导向轮和动滑轮通过测绳的联动实现同步机械传动。
4.如权利要求1所述的一种超深钻孔水位智能监测装置，其特征在于，所述绝对式编码器安装于直流电机斜下方，导向轮安装于绝对式编码器斜下方，当测绳依次绕线经过直流电机上的V型槽转盘、绝对式编码器和导向轮时，这段的测绳呈倒S状。
5.如权利要求1所述的一种超深钻孔水位智能监测装置，其特征在于，所述导向轮的中间套装支撑轴，支撑轴一端固定于套筒内壁，对测绳进行导向，并防止测绳缠绕。
6.如权利要求2所述的一种超深钻孔水位智能监测装置，其特征在于，所述天线通过基座底部磁盘吸附在套筒内壁，通过移动网络将数据传送至移动One-NET云平台，外部工作人员通过监测计算机登录固定IP从云端获取相关数据和图表信息。
7.如权利要求1所述的一种超深钻孔水位智能监测装置，其特征在于，所述智能控制器内部电路包括蓝牙模组，实现移动设备通过蓝牙连接智能控制器修改测量相关参数。
8.如权利要求6所述的一种超深钻孔水位智能监测装置，其特征在于，当所述电容式水位开关接触到水面后，通过测绳向智能控制器传送警示信号，智能控制器控制直流电机停转，同步转动的绝对式编码器将自身角位移量信号传送给智能控制器，智能控制器接收信号经过计算得到水位埋深，智能控制器将测量的数据值通过内部的NB-lOT通信模组连接外接天线经由移动网发送至移动OneNET云平台，同时智能控制器控制直流电机反转，带动电容式水位开关上移，当电容式水位开关离开水面后，智能控制器控制直流电机停转，完成一个测量过程。
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