CN110243342A - 一种水上及干滩安全监测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水上及干滩安全监测设备，包括起承载作用的支架，以及起浮力支撑作用的浮球；浮球与支架相互连接后所形成的整体外廓，在俯视或仰视方向上呈三角形。本发明的目的在于：针对现有水上及干滩安全监测设备存在无法兼顾漂浮性与平稳性的问题，提供一种新型的水上及干滩安全监测设备。该监测设备在保持设备重量不变的基础上，对设备的形状进行改进做防风设计，从而能够在不降低设备漂浮性的前提下提高设备平稳性。该监测设备能够兼具数据采集的灵敏度，以及更小的数据波动范围，最终得到更准确的监测数据。
Description
技术领域
本发明属于安全监测设备技术领域。具体地，涉及一种应用于水上及干滩区域的安全监测设备。
背景技术
近年来，中国滑坡泥石流事故频发，对国家及社会造成了重大经济损失和不良影响。尤其在矿产开发区域，矿区尾矿库是筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。矿石粉碎和提炼产生的大量废弃砂体，排放在山坳里，层层堆积，体积可达数万立方米。尾矿库沉积体积大，推移幅度大，根据矿区大小不同可达几百米。
尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源，如果监管不当或因大暴雨等情况，存在溃坝危险。一旦发生事故，会造成滑坡泥石流等灾害，极容易造成重特大事故，后果不堪设想。因此，对尾矿库进行安全监测就显得尤为重要。对尾矿库情况进行实时监测，发现险情后及时疏散居民及财产，以保障人民生命及财产安全。
其中，尾矿库水中及干滩位置，是尾矿库的重点监测区域。水上及干滩安全监测，为提前预防作出可靠依据。对于尾矿库水上及干滩监测设备而言，一方面需要保证监测设备能够漂浮于水面之上，另一方面又需要保证监测设备在受到风力的作用下仍能保持平稳。良好的漂浮性能可以保证设备采集数据具有足够的灵敏度，而良好的平稳性能则可以保证所采集的数据不存在过大波动范围，最终以获取准确的监测数据。但是，保证设备浮于水面上要求监测设备重量足够轻，而重量轻则导致监测设备的平稳性下降，如何兼顾两者，或寻找两者之间的平衡点，是尾矿库水上及干滩安全监测设备需要解决的基本问题。
目前，比较有效地处理监测设备兼顾漂浮性能与平稳性能问题的方法，就是通过理论知识分析、专家集体经验与实际监测工况相结合，所形成的综合集成的监测方案，使得水上及干滩安全监测设备的设计、生产制造及监测成本始终居高不下，另外，如果设计不合理，则很难满足水上监测的需求。因此，如何解决水上及干滩监测设配平稳性与漂浮性兼具的问题，也是尾矿库安全监测界一直关注的焦点问题。长期以来，业内工程师进行了大量的研究工作，但至今仍未找到根本的解决理论和方法。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有水上及干滩安全监测设备存在无法兼顾漂浮性与平稳性的问题，提供一种新型的水上及干滩安全监测设备。该监测设备在保持设备重量不变的基础上，对设备的形状进行改进做防风设计，从而能够在不降低设备漂浮性的前提下提高设备平稳性。该监测设备能够兼具数据采集的灵敏度，以及更小的数据波动范围，最终得到更准确的监测数据。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种水上及干滩安全监测设备，包括起承载作用的支架，以及起浮力支撑作用的浮球；浮球与支架相互连接后所形成的整体外廓，在俯视或仰视方向上呈三角形。本方案通过浮球为设备提供浮力，以保障采集数据的灵敏度。在此基础上，不改变设备重量，因而对采集数据的灵敏度不会造成影响，同时通过设备对外形做改进的方式，对设备的风载进行优化降低，从而提高了设备的平稳性，进而保证采集的数据不存在过大波动范围。最终，本方案得以实现对所采集数据的灵敏度与数据波动范围更小的兼顾，从而得到更准确的监测数据。
作为优选方案，整体外廓呈正三角形。正三角形在各个方向上的风载一致，作用效果也一致，因此效果更优。
作为优选方案，在俯视或仰视方向上，支架外廓呈六边形，浮球外廓呈圆形；浮球设置有三个，三个浮球连接在支架外廓六边形中相互间隔的三条边上，使整体外廓呈三角形。本方案提供一种浮球与支架相互结合的优选方式，由于浮球质量更轻，而支架承载各种设备重量更重，因而将浮球设置在支架周围，使设备重量集中与中心，从而使设备更易受不均匀风载而转动，达到提高设备稳定性的效果。
作为优选方案，支架外廓六边形中未与浮球连接的三条边以支架中心呈圆周阵列，且三个条边与整体外廓相对边相互平行。本方案通过对支架结构进行优化，进一步减小了设备的风载。
作为优选方案，三个浮球外廓圆形的圆心以支架中心呈圆周阵列，且三个浮球外廓圆形半径相互一致，使整体外廓呈正三角形。本方案通过对浮球进行优化设计，达到了正三角形的形式，在各个方向上的风载一致，作用效果也一致，因此效果更优。
作为优选方案，支架上方设置有光伏板，光伏板倾斜设置，且倾斜方向朝向支架中心。光伏板是监测设备的必要供电部件，本方案将光伏板倾斜设置，能够使光伏板对准光照以提高供电效率，同时将光伏板倾斜方向朝向设备中心，使风载作用在光伏板上的风载能够降低。
作为优选方案，光伏板设置有三个，分别布置在三个浮球上方。三个光伏板同时为设备供电，能够保障设备的用电量需求。同时，光伏板正对浮球所在位置为整体三角形外廓的端点，通过向设备中心倾斜设置的光伏板，能够进一步减小设备风载。
作为优选方案，支架上设置有用于放置控制箱的设备舱，且设备舱位于支架中心。控制箱中集成了各种传感器，、供电设备、信息传输设备等，重量较大，因此将设备舱设置在支架中心，能够使设备更易受不均匀风载而转动。
作为优选方案，控制箱为整体板材钣金结构。钣金结构密封性强，当受到较大风浪或降雨时，能够保障设备防水性能。
综上所述，由于采用了上述技术方案，相比于现有技术，本发明的有益效果是：本发明通过浮球为设备提供浮力，以保障采集数据的灵敏度。在此基础上，不改变设备重量，因而对采集数据的灵敏度不会造成影响，同时通过设备对外形做改进的方式，对设备的风载进行优化降低，从而提高了设备的平稳性，进而保证采集的数据不存在过大波动范围。最终，本发明得以实现对所采集数据的灵敏度与数据波动范围更小的兼顾，从而得到更准确的监测数据。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
图2是实施例1的俯视图。
图3是一种传统矩形外廓形式的水上及干滩安全监测设备。
图4是实施例1受风载不均匀作用发生旋转示意图。
图5是实施例1旋转至风载最小状态示意图。
图6是实施例2支架的结构示意图。
图7是实施例2支架的俯视图。
图8是实施例2浮球的结构示意图。
图9是实施例2横架的结构示意图。
图10是实施例3或4的结构示意图。
图11是实施例3或4的俯视图。
附图中部件所对应的标记：1-支架、2-浮球、3-整体外廓、4-横架、5-支架外廓、6-光伏板、7-控制箱、8-设备舱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例公开了一种水上及干滩安全监测设备，如图1-2所示，包括起承载作用的支架，以及起浮力支撑作用的浮球；浮球与支架相互连接后所形成的整体外廓，在俯视或仰视方向上呈三角形。整体外廓优选呈正三角形。
图3所示为一种传统矩形外廓形式的监测设备，该结构形式风载大，因而稳定性较差。相比之下，图4所示为本实施例三角形外廓形式的监测设备，该结构形式能够受风载不均匀作用而发生旋转。直至图5所示状态，旋转至风载最小状态，受力达到均匀，稳定性最好。
本实施例通过浮球为设备提供浮力，以保障采集数据的灵敏度。在此基础上，不改变设备重量，因而对采集数据的灵敏度不会造成影响，同时通过设备对外形做改进的方式，对设备的风载进行优化降低，从而提高了设备的平稳性，进而保证采集的数据不存在过大波动范围。最终，本实施例得以实现对所采集数据的灵敏度与数据波动范围更小的兼顾，从而得到更准确的监测数据。
实施例2
以实施例1为基础，在俯视或仰视方向上，如图1-2、6-8所示，本实施例将支架外廓设计为六边形，浮球外廓呈圆形；浮球设置有三个，三个浮球连接在支架六边形外廓中相互间隔的三条边上，使整体外廓呈三角形。优选地，支架外廓六边形中未与浮球连接的三条边以支架中心呈圆周阵列，且三个条边与整体外廓相对边相互平行。优选地，三个浮球外廓圆形的圆心以支架中心呈圆周阵列，且三个浮球外廓圆形半径相互一致，使整体外廓呈正三角形。如图1、9所示，浮球与支架之间通过横架相互连接。
实施例3
在实施例1或2的基础上，如图10-11所示，本实施例在支架上方设置有光伏板，光伏板倾斜设置，且倾斜方向朝向支架中心。优选地，光伏板设置有三个，分别布置在三个浮球上方。
实施例4
在实施例1或2的基础上，如图10-11所示，本实施例在支架上设置有用于放置控制箱的设备舱，且设备舱位于支架中心。优选地，控制箱为整体板材钣金结构，相比塑胶件，塑胶件的模具费用高，加工难度大，给产品的研发带来了很大的局限型。钣金加工成本低，可塑性强。控制箱盖再加上防水胶条的设计，使箱体达到了IP65防水等级，计算浮力与重力的关系以后可以在水面平稳的浮起来，防止因风浪吹翻倾覆设备而浸水，引起设备故障或损坏。
此外，控制箱内布置各种传感器，能准确监测尾矿库水位高差。传统的方式采用人工肉眼区分的方式观察水位的高度，存在漏查或观察不及时的情况。而普通水位计已经不能满足沉积体积大，推移幅度大的特种作业方式。该控制箱中的监测设备基于GNSS北斗数据分析采集，从而判断干摊和水位的高差，来识别尾矿库的预警程度。大大的减小了人工成本，提高了响应时间。避免了巨大损失的发生。
监测工作原理为，监测产品基于GNSS定位的滑坡、沉降监测都是基于静态差分测量原理实现的高精度毫米精度监测方案，静态差分是在两个以上监测接收机之间，进行较长时间(通常为半小时以上)的测量，得到高精度位置数据的技术。
数据传输系统组成包括：数据采集、数据传输、数据处理分析与管理。本系统应用北斗、GPS实时监测技术对测量地区形变进行监测，通过4G网络信号，实时发送给服务器平台，解算后通过曲线图的方式展示到网页上，产品独特的算法，能监测设备毫米级乃至亚毫米级的位移，系统整体设计、关键部件研发、软件设计和系统整体测试方案均以此目标为核心，并综合考虑系统稳定性、可靠性、易用性以及环境适应性。软件设计可充分满足实时数据处理要求，并达到标称精度。可为水库、大坝、尾矿库等地形变进行预警，为他们的稳定性、安全性和应对决策提供了科学依据。
设备具备实时性、可靠性、展示性、多功能形变监测系统可对监测数据在后台进行统一处理、分析、评估及预警，监测结果可以使用各种图表直观、形象的展示出来，为相关部门提供必要的决策依据。
矿石尾矿库监测，因矿石粉碎和提炼产生的大量废弃砂体，排放在山坳里，层层的堆积，体积可达数万立方米。如果监管不当或因大暴雨等情况，会造成泥石流等灾害，后果不看设想。监测系统可通过GNSS定位计算水面与沙滩的高程，另外将对干摊浸润孔进行监测，如果水位达到警戒值或浸水时，将由系统作出判断并报警，为提前预防作出可靠依据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水上及干滩安全监测设备，其特征在于：包括起承载作用的支架，以及起浮力支撑作用的浮球；浮球与支架相互连接后所形成的整体外廓，在俯视或仰视方向上呈三角形。
2.根据权利要求1所述的水上及干滩安全监测设备，其特征在于：整体外廓呈正三角形。
3.根据权利要求1所述的水上及干滩安全监测设备，其特征在于：在俯视或仰视方向上，支架外廓呈六边形，浮球外廓呈圆形；浮球设置有三个，三个浮球连接在支架外廓六边形中相互间隔的三条边上，使整体外廓呈三角形。
4.根据权利要求3所述的水上及干滩安全监测设备，其特征在于：支架外廓六边形中未与浮球连接的三条边以支架中心呈圆周阵列，且三个条边与整体外廓相对边相互平行。
5.根据权利要求3或4所述的水上及干滩安全监测设备，其特征在于：三个浮球外廓圆形的圆心以支架中心呈圆周阵列，且三个浮球外廓圆形半径相互一致，使整体外廓呈正三角形。
6.根据权利要求3所述的水上及干滩安全监测设备，其特征在于：支架上方设置有光伏板，光伏板倾斜设置，且倾斜方向朝向支架中心。
7.根据权利要求6所述的水上及干滩安全监测设备，其特征在于：光伏板设置有三个，分别布置在三个浮球上方。
8.根据权利要求1所述的水上及干滩安全监测设备，其特征在于：支架上设置有用于放置控制箱的设备舱，且设备舱位于支架中心。
9.根据权利要求8所述的水上及干滩安全监测设备，其特征在于：控制箱为整体板材钣金结构。
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