CN111256776B - 一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置与方法，包括：底座；支撑杆，四个所述支撑杆分别固定连接于底座的底部四角；控制机构，所述控制机构螺钉连接于底座的顶部后侧；导轨，两个所述导轨分别可拆卸设置于底座的左侧两端，且位于前侧的导轨内腔底部从左至右均开设有卡槽；加强筋，所述加强筋可拆卸设置于导轨的左侧；滑块，所述滑块插接于导轨的内腔左侧。本发明在实际使用时，可对塌陷坑水位高度机械式监测，无需工作人员靠近塌陷坑，安全性大幅度提高，而且，缩小了工作人员的劳动强度，节省人力，实现塌陷坑水位红线预警的实时监测，更利于水位监测使用。

Description

一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置与方法

技术领域

本发明涉及岩溶塌陷监测技术领域，具体为一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置与方法。

背景技术

岩溶塌陷是岩溶洞穴、上覆沉积物及地下水，构成固体、液体及气体三相力学平衡体系，地下水位变动达到一定幅度，平衡破坏，上覆松散沉积物突然塌落，形成上大下小的圆锥形塌陷坑。地下水运动是塌陷产生的动力条件，地下水位急剧变化带是塌陷产生的敏感区，水动力条件的改变是产生塌陷的主要触发因素。水动力条件发生急剧变化的原因主要有降雨、水库蓄水、井下充水、灌溉渗漏、严重干旱、矿井排水、强烈抽水等。此外，地震、附加荷载、人为排放的酸碱废液对可溶岩的强烈溶蚀等均可诱发岩溶地面塌陷；

在发生岩溶塌陷时，由于岩溶塌陷并不是易发现象，因此，通常是工作人员肉眼、或采用手持式液位仪等工具对塌陷坑水位频繁监测，避免水位超过水位预警红线，为控制水位预留出充足时间，防止水位上涨引起水灾。采用传统方式监测水位时，工作人员避免不了需要靠近塌陷坑边缘，危险性较大，而且，频繁人工检测势必会造成工作人员疲劳，浪费人力，水位监测很难达到实时监测，因此，有必要提出一种岩溶塌陷专用水位红线监测预警设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置与方法，以至少解决现有技术岩溶塌陷坑水位监测危险性大、浪费劳动力、达不到实时监测的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置，包括：

底座；

支撑杆，四个所述支撑杆分别固定连接于底座的底部四角；

控制机构，所述控制机构螺钉连接于底座的顶部后侧；

导轨，两个所述导轨分别可拆卸设置于底座的左侧两端，且位于前侧的导轨内腔底部从左至右均开设有卡槽；

加强筋，所述加强筋可拆卸设置于导轨的左侧；

滑块，所述滑块插接于导轨的内腔左侧；

牵引机构，所述牵引机构可拆卸设置于滑块的顶部；

拉杆，所述拉杆通过销轴转动连接于牵引机构的顶部前侧；

卡杆，所述卡杆的一端可拆卸设置于拉杆的底部中心位置，且卡杆的另一端与卡槽插接对牵引机构制动；

所述控制机构包括：柜体，所述柜体螺钉连接于底座的顶部后侧；警报灯，所述报警灯螺钉连接于柜体的顶部；柜门，所述柜门铰接于柜体的前侧右端；控制面板和蜂鸣器，所述控制面板和蜂鸣器分别螺钉连接于柜门的前侧；PLC控制器和液位仪，所述PLC控制器和液位仪分别螺钉连接于柜体的内腔后侧上下两端，且液位仪、警报灯、控制面板和蜂鸣器均与PLC控制器电性连接；

所述牵引机构包括：支撑板，所述支撑板可拆卸设置于滑块的顶部；第一耳板和电机,所述第一耳板和电机分别螺钉连接于支撑板的顶部前后两侧，且电机与PLC控制器电性连接；线轴，所述线轴的一侧通过联轴器锁紧于电机的输出端，且线轴的另一侧通过轴承转动连接于第一耳板的后侧顶部；绳索，所述绳索缠绕于线轴的外壁，且绳索的一端贯穿支撑板的内腔与支撑板的底部右侧绑接；动滑轮，所述动滑轮设置于绳索的底部；转轴，所述转轴穿插于动滑轮的中心位置；第二耳板，两个所述第二耳板分别可拆卸设置于转轴的外壁前后两端；配重块，所述配重块可拆卸设置于第二耳板的底部，所述配重块的底部中心位置可拆卸设置有液位仪的探头。

优选的，所述导轨的内腔为“凸”字形，且滑块与导轨相适配插接。

优选的，所述卡杆的底部为弧形。

优选的，所述动滑轮、配重块和液位仪的探头中心线在同一垂线上。

上述装置的使用方法，包括以下步骤，

步骤一，支撑杆插入位于岩溶塌陷坑边缘硬质土层内，使牵引机构朝向塌陷坑中心，完成本装置定位，向上抬起拉杆，促使卡杆向上移动移出卡槽，解除牵引机构的制动，根据塌陷坑的塌陷形态，向左或向右侧拉动拉杆，滑块拖动牵引机构向左或向右侧移动，使牵引机构上液位仪的探头下放不会受到塌陷坑堆积的松散土体阻挡，再将卡杆插入相对应位置的卡槽内，对牵引机构制动，实现牵引机构的位置调整；

步骤二，对控制机构上的控制面板进行操作，促使PLC控制器控制电机顺时针或逆时针旋转，线轴跟随电机顺时针或逆时针旋转，对绳索进行释放或收卷，在动滑轮和配重块的重力下使绳索向下逐渐拉长或上升，促使液位仪上的探头向下或向上移动，待液位仪上的探头高度到达塌陷坑水位红线预警高度，控制电机停止工作，完成液位仪的探头调整，便可对塌陷坑进行水位监测预警；

步骤三，当水位上升高度超过液位仪探头监测水位红线预警高度时，液位仪向PLC控制器发出电信号，PLC控制器控制警报灯和蜂鸣器工作，警报灯闪烁发光，蜂鸣器发声报警，从而提醒工作人员塌陷坑水位上升高度达到危险水位。

本发明提出的一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置与方法，有益效果在于：

本发明通过导轨、卡槽、滑块、拉杆和卡杆的配合可使牵引机构向左或向右侧移动，以此调整牵引机构的放置位置，通过牵引机构可使液位仪上的探头向上或向下移动，确保液位仪的探头到达水位监测红线高度，在控制机构的配合下实现塌陷坑水位红线预警，从而在实际使用时，可对塌陷坑水位高度机械式监测，无需工作人员靠近塌陷坑，安全性大幅度提高，而且，缩小了工作人员的劳动强度，节省人力，实现塌陷坑水位红线预警的实时监测，更利于水位监测使用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1中的控制机构展开图；

图3为图1中导轨正面剖视图；

图4为图1中的牵引机构结构示意图。

图中：1、底座，2、支撑杆，3、控制机构，31、柜体，32、警报灯，33、柜门，34、控制面板，35、蜂鸣器，36、PLC控制器，37、液位仪，4、导轨，5、卡槽，6、加强筋，7、滑块，8、牵引机构，81、支撑板，82、第一耳板，83、电机，84、线轴，85、绳索，86、动滑轮，87、转轴，88、第二耳板，89、配重块，9、拉杆，10、卡杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置，包括底座1、支撑杆2、控制机构3、导轨4、卡槽5、加强筋6、滑块7、牵引机构8、拉杆9和卡杆10，四个支撑杆2分别固定连接于底座1的底部四角，支撑杆2的底部为圆锥形，利于支撑杆2插入塌陷坑边缘的硬质土层内，从而可对本装置固定，控制机构3螺钉连接于底座1的顶部后侧，两个导轨4分别可拆卸设置于底座1的左侧两端，且位于前侧的导轨4内腔底部从左至右均开设有卡槽5，每两个相邻的卡槽5之间的间距为20-30cm，便于对牵引机构8的位置进行调整，加强筋6可拆卸设置于导轨4的左侧，通过加强筋6加强两个导轨4之间的稳定性，滑块7插接于导轨4的内腔左侧，通过滑块7在导轨4上的滑动实现牵引机构8的左右移动，牵引机构8可拆卸设置于滑块7的顶部，拉杆9通过销轴转动连接于牵引机构8的顶部前侧，拉杆9的长度大于等于导轨4的长度，确保工作人员站在底座1上时就能对牵引机构8进行牵引，卡杆10的一端可拆卸设置于拉杆9的底部中心位置，且卡杆10的另一端与卡槽5插接对牵引机构8制动；

控制机构3包括柜体31、警报灯32、柜门33、控制面板34、蜂鸣器35、PLC控制器36和液位仪37，柜体31螺钉连接于底座1的顶部后侧，警报灯32螺钉连接于柜体31的顶部，警报灯32闪烁发光，利于工作人员在夜间发现塌陷坑水位预警，柜门33铰接于柜体31的前侧右端，控制面板34和蜂鸣器35分别螺钉连接于柜门33的前侧，通过对控制面板34操作，可使PLC控制器36控制电机83顺时针或逆时针旋转，蜂鸣器35发声报警，用于提醒工作人员水位上升至水位红线预警高度，PLC控制器36和液位仪37分别螺钉连接于柜体31的内腔后侧上下两端，且液位仪37、警报灯32、控制面板34和蜂鸣器35均与PLC控制器36电性连接，液位仪37用于水位监测使用；

牵引机构8包括支撑板81、第一耳板82、电机83、线轴84、绳索85、动滑轮86、转轴87、第二耳板88和配重块89，支撑板81可拆卸设置于滑块7的顶部,第一耳板82和电机83分别螺钉连接于支撑板81的顶部前后两侧，且电机83与PLC控制器36电性连接，线轴84的一侧通过联轴器锁紧于电机83的输出端，且线轴84的另一侧通过轴承转动连接于第一耳板82的后侧顶部，当线轴84顺时针或逆时针旋转时，线轴84可对绳索85进行释放或收卷，从而实现动滑轮86高度的下降或上升，绳索85缠绕于线轴84的外壁，且绳索85的一端贯穿支撑板81的内腔与支撑板81的底部右侧绑接，动滑轮86设置于绳索85的底部，当动滑轮86受绳索85牵引滚动时，配重块89和液位仪37的探头能始终保持竖直状态，转轴87穿插于动滑轮86的中心位置，两个第二耳板88分别可拆卸设置于转轴87的外壁前后两端，配重块89可拆卸设置于第二耳板88的底部，利用配重块89的重力，可提高液位仪37的探头稳定性，防止液位仪37的探头晃动，所述配重块89的底部中心位置可拆卸设置有液位仪37的探头。

作为优选方案，更进一步的，导轨4的内腔为“凸”字形，且滑块7与导轨4相适配插接，防止滑块7脱离导轨4，提高牵引机构8左右移动的稳定性。

作为优选方案，更进一步的，卡杆10的底部为弧形，便于卡杆10向卡槽5内插入。

作为优选方案，更进一步的，动滑轮86、配重块89和液位仪37的探头中心线在同一垂线上，确保动滑轮86、配重块89和液位仪37的探头重力在一条直线上，防止液位仪37的探头来回晃动。

一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置的使用方法，包括以下步骤，

步骤一，支撑杆2插入位于岩溶塌陷坑边缘硬质土层内，使牵引机构8朝向塌陷坑中心，完成本装置定位，向上抬起拉杆9，促使卡杆10向上移动移出卡槽5，解除牵引机构8的制动，根据塌陷坑的塌陷形态，向左或向右侧拉动拉杆9，滑块7拖动牵引机构8向左或向右侧移动，使牵引机构8上液位仪37的探头下放不会受到塌陷坑堆积的松散土体阻挡，再将卡杆10插入相对应位置的卡槽5内，对牵引机构8制动，实现牵引机构8的位置调整；

步骤二，对控制机构3上的控制面板34进行操作，促使PLC控制器36控制电机83顺时针或逆时针旋转，线轴84跟随电机83顺时针或逆时针旋转，对绳索85进行释放或收卷，在动滑轮86和配重块89的重力下使绳索85向下逐渐拉长或上升，促使液位仪37上的探头向下或向上移动，待液位仪37上的探头高度到达塌陷坑水位红线预警高度，控制电机83停止工作，完成液位仪37的探头调整，便可对塌陷坑进行水位监测预警；

步骤三，当水位上升高度超过液位仪37探头监测水位红线预警高度时，液位仪37向PLC控制器36发出电信号，PLC控制器36控制警报灯32和蜂鸣器35工作，警报灯32闪烁发光，蜂鸣器35发声报警，从而提醒工作人员塌陷坑水位上升高度达到危险水位。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置，其特征在于，包括：

底座(1)；

支撑杆(2)，四个所述支撑杆(2)分别固定连接于底座(1)的底部四角；

控制机构(3)，所述控制机构(3)螺钉连接于底座(1)的顶部后侧；

导轨(4)，两个所述导轨(4)分别可拆卸设置于底座(1)的左侧两端，且位于前侧的导轨(4)内腔底部从左至右均开设有卡槽(5)；

加强筋(6)，所述加强筋(6)可拆卸设置于导轨(4)的左侧；

滑块(7)，所述滑块(7)插接于导轨(4)的内腔左侧；

牵引机构(8)，所述牵引机构(8)可拆卸设置于滑块(7)的顶部；

拉杆(9)，所述拉杆(9)通过销轴转动连接于牵引机构(8)的顶部前侧；

卡杆(10)，所述卡杆(10)的一端可拆卸设置于拉杆(9)的底部中心位置，且卡杆(10)的另一端与卡槽(5)插接对牵引机构(8)制动；

所述控制机构(3)包括：

柜体(31)，所述柜体(31)螺钉连接于底座(1)的顶部后侧；

警报灯(32)，所述警报灯(32)螺钉连接于柜体(31)的顶部；

柜门(33)，所述柜门(33)铰接于柜体(31)的前侧右端；

控制面板(34)和蜂鸣器(35)，所述控制面板(34)和蜂鸣器(35)分别螺钉连接于柜门(33)的前侧；

PLC控制器(36)和液位仪(37)，所述PLC控制器(36)和液位仪(37)分别螺钉连接于柜体(31)的内腔后侧上下两端，且液位仪(37)、警报灯(32)、控制面板(34)和蜂鸣器(35)均与PLC控制器(36)电性连接；

所述牵引机构(8)包括：

支撑板(81)，所述支撑板(81)可拆卸设置于滑块(7)的顶部；

第一耳板(82)和电机(83),所述第一耳板(82)和电机(83)分别螺钉连接于支撑板(81)的顶部前后两侧，且电机(83)与PLC控制器(36)电性连接；

线轴(84)，所述线轴(84)的一侧通过联轴器锁紧于电机(83)的输出端，且线轴(84)的另一侧通过轴承转动连接于第一耳板(82)的后侧顶部；

绳索(85)，所述绳索(85)缠绕于线轴(84)的外壁，且绳索(85)的一端贯穿支撑板(81)的内腔与支撑板(81)的底部右侧绑接；

动滑轮(86)，所述动滑轮(86)设置于绳索(85)的底部；

转轴(87)，所述转轴(87)穿插于动滑轮(86)的中心位置；

第二耳板(88)，两个所述第二耳板(88)分别可拆卸设置于转轴(87)的外壁前后两端；

配重块(89)，所述配重块(89)可拆卸设置于第二耳板(88)的底部，所述配重块(89)的底部中心位置可拆卸设置有液位仪(37)的探头。

2.根据权利要求1所述的一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置，其特征在于：所述导轨(4)的内腔为“凸”字形，且滑块(7)与导轨(4)相适配插接。

3.根据权利要求1所述的一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置，其特征在于：所述卡杆(10)的底部为弧形。

4.根据权利要求1所述的一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置，其特征在于：所述动滑轮(86)、配重块(89)和液位仪(37)的探头中心线在同一垂线上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种用于岩溶塌陷区水位红线监测预警装置的使用方法，包括以下步骤，

步骤一，支撑杆(2)插入位于岩溶塌陷坑边缘硬质土层内，使牵引机构(8)朝向塌陷坑中心，完成本装置定位，向上抬起拉杆(9)，促使卡杆10向上移动移出卡槽(5)，解除牵引机构(8)的制动，根据塌陷坑的塌陷形态，向左或向右侧拉动拉杆(9)，滑块(7)拖动牵引机构(8)向左或向右侧移动，使牵引机构(8)上液位仪(37)的探头下放不会受到塌陷坑堆积的松散土体阻挡，再将卡杆(10)插入相对应位置的卡槽(5)内，对牵引机构(8)制动，实现牵引机构(8)的位置调整；

步骤二，对控制机构(3)上的控制面板(34)进行操作，促使PLC控制器(36)控制电机(83)顺时针或逆时针旋转，线轴(84)跟随电机(83)顺时针或逆时针旋转，对绳索(85)进行释放或收卷，在动滑轮(86)和配重块(89)的重力下使绳索(85)向下逐渐拉长或上升，促使液位仪(37)上的探头向下或向上移动，待液位仪(37)上的探头高度到达塌陷坑水位红线预警高度，控制电机(83)停止工作，完成液位仪(37)的探头调整，便可对塌陷坑进行水位监测预警；

步骤三，当水位上升高度超过液位仪(37)探头监测水位红线预警高度时，液位仪(37)向PLC控制器(36)发出电信号，PLC控制器(36)控制警报灯(32)和蜂鸣器(35)工作，警报灯(32)闪烁发光，蜂鸣器(35)发声报警，从而提醒工作人员塌陷坑水位上升高度达到危险水位。

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