CN111323083A - 一种矿区生态环境监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矿区生态环境监测装置及方法，属于环境监测技术领域，包括：可升降支撑架包括底座和液压升降柱；地上监测单元包括地上监测箱、无线信号发送模块、空气质量监测元件、植被覆盖度测量仪、可伸缩监测架和监测平台，地上监测箱设置在液压升降柱顶部，监测平台设置在可伸缩监测架上，空气质量监测元件和植被覆盖度测量仪均设置在监测平台上，监控单元包括控制柜、控制器、显示屏与控制器电连接的无线信号收发模块、报警器、GPS定位器、风力强度测定模块、温湿度传感器和大压力传感器，地下监测单元包括深度调节模块、监测筒和地下监测箱。本发明可对地上和地下环境中的各指标值进行实时监测，以更好地为控制环境污染提供实施依据。

Description

一种矿区生态环境监测装置及方法

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种矿区生态环境监测装置及方法。

背景技术

随着我国能源需求的增大，能源的开采力度也随之增大，而过快的能源开采对生态环境也造成了一定的影响，特别是占我国能源消耗70％的煤炭资源，由于其开发规模迅速扩张，导致煤田矿区生态环境状况受到不同程度的影响。

为了掌握煤田矿区生态环境状况并指导矿区进行合理的治理，使煤田矿区能实现绿色开采，必须及时、准确地掌握煤田矿区的生态环境状况，并进行合理的测量。现有技术的测量方法主要建立在人工调查的基础上，其调查的准确性、全面性和及时性等都受到很大的局限，不仅经济投入高而且测评周期长，这种方法在对大范围的煤田矿区进行动态的生态测评时尤其显得不足。

在矿区地质环境进行检测时，需要用到很多传感器，但是由于矿区地质环境的环境有时较为恶劣，监测期间容易被破坏，造成财产损失。

因此，本申请提出一种矿区生态环境监测装置及方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种矿区生态环境监测装置及方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种矿区生态环境监测装置，包括地上监测单元、地下监测单元、可升降支撑架和监控单元；

所述可升降支撑架包括底座和设置在所述底座上的液压升降柱；

所述地上监测单元包括地上监测箱、无线信号发送模块、空气质量监测元件、植被覆盖度测量仪、设置在所述地上监测箱内的可伸缩监测架和监测平台，所述地上监测箱设置在所述液压升降柱顶部，所述监测平台设置在所述可伸缩监测架上，所述空气质量监测元件和植被覆盖度测量仪均设置在所述监测平台上，所述可伸缩监测架带动所述监测平台上下移动，所述地上监测箱顶部开设有与所述监测平台配合的窗口，所述窗口上设置有自动盖板；

所述监控单元包括控制柜、控制器、显示屏及与所述控制器电连接的无线信号收发模块、报警器、GPS定位器、风力强度测定模块、温湿度传感器和大压力传感器，所述控制柜设置在所述底座顶部一侧，所述控制器、无线信号收发模块和GPS定位器均设置在所述控制柜内，所述显示屏和报警器均设置在所述控制柜外壁，所述温湿度传感器、风力强度测定模块和大压力传感器均设置在所述控制柜顶部；所述无线信号发送模块与所述无线信号收发模块通过无线信号通信连接，所述空气质量监测元件用于监测空气质量参数，并通过所述无线信号发送模块将空气质量参数发送给所述控制器，所述植被覆盖度测量仪用于监测植被覆盖率，并通过所述无线信号发送模块将植被覆盖率发送给所述控制器；

所述地下监测单元包括深度调节模块、监测筒和地下监测箱，所述地下监测箱设置在所述底座顶部另一侧，所述深度调节模块设置在所述底座底部并与所述底座可拆卸连接，所述深度调节模块与所述监测筒连接、用于调节所述监测筒的深度，所述地下监测箱内设置有地下水监测元件和水泵，所述水泵的进水口连接进水管一端，所述进水管另一端与所述监测筒连通，所述地下水监测元件与所述控制器电连接。

优选地，所述空气质量监测元件包括PM2.5监测单元、有害气体监测单元、空气质量监测单元、颗粒物监测单元和噪声监测单元；

所述有害气体监测单元用于实时监测空气中的有害气体浓度，并将监测值实时发送给所述控制器；

所述PM2.5监测单元用于实时监测空气中的有PM2.5浓度，并将监测值实时发送给所述控制器；

所述空气质量监测单元用于实时监测空气的指标参数值，并将所述指标参数值实时发送给所述控制器；

所述颗粒物监测单元用于实时监测空气中的颗粒物种类和浓度，并将监测值实时发送给所述控制器；

所述噪声监测单元用于对区域环境中的噪声进行实时监控，并将监测值实时发送给所述控制器；

所述地下水监测元件包括PH传感器、盐度传感器和溶解氧传感器；

所述PH传感器用于检测地下水的PH值；

所述盐度传感器用于检测地下水的盐度值；

所述溶解氧传感器用于检测地下水的溶解氧值。

优选地，所述可伸缩监测架包括第一丝杠电机、第一丝杠和光杆，所述第一丝杠电机设置在所述地上监测箱内部底板上，所述第一丝杠下端通过联轴器与所述第一丝杠电机的输出轴固定连接，所述第一丝杠上端与所述地上监测箱顶板转动连接，所述光杆上下两端分别与所述地上监测箱的顶板和底板固定连接，所述第一丝杠上螺纹连接有第一丝杠螺母，所述监测平台底部两端向外延伸形成两个安装座，一端所述安装座上开设有与所述第一丝杠螺母配合的第一通孔，另一端所述安装座上开设有与所述光杆配合的第二通孔，所述第一丝杠螺母设置在所述第一通孔内并与所述第一通孔固定连接，所述光杆穿过所述第二通孔并与所述第二通孔滑动连接。

优选地，所述深度调节模块包括第二丝杠电机、第二丝杠和套筒，所述第二丝杠电机设置在所述底座内，所述第二丝杠电机的输出轴穿过所述底座并通过联轴器与所述第二丝杠固定连接，所述套筒套接在所述第二丝杠电机和第二丝杠外，所述第二丝杠外螺纹连接有第二丝杠螺母，所述监测筒上端套接在所述第二丝杠螺母上，并与所述第二丝杠螺母固定连接。

优选地，所述监测筒内设置有水位传感器，所述水位传感器与所述控制器电连接。

优选地，所述底座底部设置有固定锥刺。

优选地，所述控制器内设置有数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块和通信模块。

本发明还提供一种矿区生态环境监测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：将地下监测单元的深度调节模块和监测筒安装在底面以下，将所述可升降支撑架固定在监测环境中，并将地上监测单元和监控单元依次安装好，通过所述固定锥刺将底座固定牢靠，并进行各器件的调试；

步骤2：所述风力强度测定模块、温湿度传感器和大压力传感器实时监测环境中的风力强度、温湿度及大气压力信号，并将各信号发送到所述控制器；

步骤3：所述控制器通过所述风力强度、温湿度及大气压力信号判断是否打开所述自动盖板，并将所述可升缩监测架向上调节；

步骤4：当所述可升缩监测架接收到上升指令时，所述电动伸缩杆向上伸长，带动所述空气质量监测元件和植被覆盖度测量仪均伸出到所述监测箱外，对环境进行实时监测，并将监测值发送到所述控制器；同时，所述深度调节模块带动所述监测筒下降到需要监测的水位深度处，所述水泵抽取所述监测筒中的水，通过所述地下水监测元件进行水质量监测，并将监测值发送到所述控制器；

步骤5：所述控制器对接收到的信号进行处理后，判断所述信号是否超标，当信号超标时，向所述报警器发送报警指令，并将处理后的值通过所述无线信号收发模块发送到监测中心。

本发明提供的矿区生态环境监测装置及方法可对环境中的各指标值进行实时监测，通过设置可伸缩监测架和监测平台，将监测元件放置在监测平台上，当监控单元监控到外部环境过于恶劣时，通过可伸缩监测架的回缩将监测元件收回到监测箱中，对监测元件进行保护；如果某种物质超过指标，报警单元就会发出报警声，能够实现对环境的精准检测，及时发现污染并控制，减小了对环境的污染，通过地下水监单元可对地下水水质进行检测，功能齐全，智能化程度高，能够更好地为控制环境污染提供实施依据。

附图说明

图1为本发明实施例1的矿区生态环境监测装置的结构示意图；

图2为地上监测单元的结构示意图；

图3为地下监测单元的结构示意图。

附图标记说明：

底座1、液压升降柱2、地上监测箱3、可伸缩监测架4、第一丝杠电机41、第一丝杠42和光杆43、监测平台5、控制柜6、控制器7、显示屏8、深度调节模块9、第二丝杠电机91、第二丝杠92、套筒93、第二丝杠螺母94、监测筒10、地下监测箱11、水位传感器12、固定锥刺13、地下水监测元件14、水泵15、进水管16。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。

实施例1

本发明提供了一种矿区生态环境监测装置，具体如图1所示，包括地上监测单元、地下监测单元、可升降支撑架和监控单元；

可升降支撑架包括底座1和设置在底座1上的液压升降柱2；

地上监测单元包括地上监测箱3、无线信号发送模块、空气质量监测元件、植被覆盖度测量仪、设置在地上监测箱3内的可伸缩监测架4和监测平台5，地上监测箱3设置在液压升降柱2顶部，监测平台5设置在可伸缩监测架4上，无线信号发送模块、空气质量监测元件和植被覆盖度测量仪均设置在监测平台5上，可伸缩监测架4带动监测平台5上下移动，地上监测箱3顶部开设有与监测平台5配合的窗口，窗口上设置有自动盖板；通过设置可伸缩监测架和监测平台，将监测元件放置在监测平台上，当监控单元监控到外部环境过于恶劣时，通过可伸缩监测架的回缩将监测元件收回到监测箱中，对监测元件进行保护。

监控单元包括控制柜6、控制器7、显示屏8与控制器7电连接的无线信号收发模块、报警器、GPS定位器、风力强度测定模块、温湿度传感器和大压力传感器；本实施例中，控制器7内设置有数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块和通信模块。控制柜6设置在底座1顶部一侧，控制器7、无线信号收发模块和GPS定位器均设置在控制柜6内，显示屏8和报警器均设置在控制柜6外壁，温湿度传感器、风力强度测定模块和大压力传感器均设置在控制柜6顶部，用于检测外部环境的恶劣程度；无线信号发送模块与无线信号收发模块通过无线信号通信连接，空气质量监测元件用于监测空气质量参数，并通过无线信号发送模块将空气质量参数发送给控制器7，植被覆盖度测量仪用于监测植被覆盖率，并通过无线信号发送模块将植被覆盖率发送给控制器7；

地下监测单元包括深度调节模块9、监测筒10和地下监测箱11，地下监测箱11设置在底座1顶部另一侧，深度调节模块9设置在底座1底部并与底座1可拆卸连接，深度调节模块9与监测筒10连接、用于调节监测筒10的深度，地下监测箱11内设置有地下水监测元件14和水泵15，水泵15的进水口连接进水管16一端，进水管16另一端与监测筒10连通，地下水监测元件14与控制器7电连接。

具体的，本实施例中，空气质量监测元件包括PM2.5监测单元、有害气体监测单元、空气质量监测单元、颗粒物监测单元和噪声监测单元；有害气体监测单元用于实时监测空气中的有害气体浓度，并将监测值实时发送给控制器7；本实施例中监测到的有害气体有SO2、NO2、CO及O3。PM2.5监测单元用于实时监测空气中的有PM2.5浓度，并将监测值实时发送给控制器7；空气质量监测单元用于实时监测空气的指标参数值，并将指标参数值实时发送给控制器7；颗粒物监测单元用于实时监测空气中的颗粒物种类和浓度，并将监测值实时发送给控制器7；噪声监测单元用于对区域环境中的噪声进行实时监控，并将监测值实时发送给控制器7；地下水监测元件14包括PH传感器、盐度传感器和溶解氧传感器；PH传感器用于检测地下水的PH值；盐度传感器用于检测地下水的盐度值；溶解氧传感器用于检测地下水的溶解氧值。

进一步地，如图2所示，本实施例中，可伸缩监测架4包括第一丝杠电机41、第一丝杠42和光杆43，第一丝杠电机41设置在地上监测箱3内部底板上，第一丝杠42下端通过联轴器与第一丝杠电机41的输出轴固定连接，第一丝杠42上端与地上监测箱3顶板转动连接，光杆43上下两端分别与地上监测箱3的顶板和底板固定连接，第一丝杠42上螺纹连接有第一丝杠螺母，监测平台5底部两端向外延伸形成两个安装座，一端安装座上开设有与第一丝杠螺母配合的第一通孔，另一端安装座上开设有与光杆43配合的第二通孔，第一丝杠螺母设置在第一通孔内并与第一通孔固定连接，光杆43穿过第二通孔并与第二通孔滑动连接。第一丝杠电机41带动第一丝杠42转动，第一丝杠螺母带动监测平台5沿第一丝杠42和光杆43上下移动。

进一步地，如图3所示，本实施例中，深度调节模块9包括第二丝杠电机91、第二丝杠92和套筒93，第二丝杠电机91设置在底座1内，第二丝杠电机91的输出轴穿过底座1并通过联轴器与第二丝杠92固定连接，套筒93套接在第二丝杠电机91和第二丝杠92外，第二丝杠92外螺纹连接有第二丝杠螺母94，监测筒10上端套接在第二丝杠螺母94上，并与第二丝杠螺母94固定连接。第二丝杠电机91带动第二丝杠92转动，第二丝杠螺母94带动监测筒10上下移动，根据需要调节监测筒10的测量深度。

为了方便显示地下水位的监测深度，本实施例中，监测筒10内设置有水位传感器12，水位传感器12与控制器7电连接。

同时，本实施例中的底座1底部设置有固定锥刺13，能够将整个装置固定的更加牢靠。

本实施例还提供一种矿区生态环境监测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：将地下监测单元的深度调节模块9和监测筒10安装在底面以下，将可升降支撑架固定在监测环境中，并将地上监测单元和监控单元依次安装好，通过固定锥刺13将底座1固定牢靠，并进行各器件的调试；

步骤2：风力强度测定模块、温湿度传感器和大压力传感器实时监测环境中的风力强度、温湿度及大气压力信号，并将各信号发送到控制器7；

步骤3：控制器7通过风力强度、温湿度及大气压力信号判断是否打开自动盖板，并将可升缩监测架向上调节；

步骤4：当可升缩监测架接收到上升指令时，电动伸缩杆向上伸长，带动空气质量监测元件和植被覆盖度测量仪均伸出到监测箱外，对环境进行实时监测，并将监测值发送到控制器7；同时，深度调节模块9带动监测筒10下降到需要监测的水位深度处，水泵15抽取监测筒10中的水，通过地下水监测元件14进行水质量监测，并将监测值发送到控制器7；

步骤5：控制器7对接收到的信号进行处理后，判断信号是否超标，当信号超标时，向报警器发送报警指令，并将处理后的值通过无线信号收发模块发送到监测中心。

以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种矿区生态环境监测装置，其特征在于，包括地上监测单元、地下监测单元、可升降支撑架和监控单元；

所述可升降支撑架包括底座(1)和设置在所述底座(1)上的液压升降柱(2)；

所述地上监测单元包括地上监测箱(3)、无线信号发送模块、空气质量监测元件、植被覆盖度测量仪、设置在所述地上监测箱(3)内的可伸缩监测架(4)和监测平台(5)，所述地上监测箱(3)设置在所述液压升降柱(2)顶部，所述监测平台(5)设置在所述可伸缩监测架(4)上，所述空气质量监测元件和植被覆盖度测量仪均设置在所述监测平台(5)上，所述可伸缩监测架(4)带动所述监测平台(5)上下移动，所述地上监测箱(3)顶部开设有与所述监测平台(5)配合的窗口，所述窗口上设置有自动盖板；

所述监控单元包括控制柜(6)、控制器(7)、显示屏(8)及与所述控制器(7)电连接的无线信号收发模块、报警器、GPS定位器、风力强度测定模块、温湿度传感器和大压力传感器，所述控制柜(6)设置在所述底座(1)顶部一侧，所述控制器(7)、无线信号收发模块和GPS定位器均设置在所述控制柜(6)内，所述显示屏(8)和报警器均设置在所述控制柜(6)外壁，所述温湿度传感器、风力强度测定模块和大压力传感器均设置在所述控制柜(6)顶部；所述无线信号发送模块与所述无线信号收发模块通过无线信号通信连接，所述空气质量监测元件用于监测空气质量参数，并通过所述无线信号发送模块将空气质量参数发送给所述控制器(7)，所述植被覆盖度测量仪用于监测植被覆盖率，并通过所述无线信号发送模块将植被覆盖率发送给所述控制器(7)；

所述地下监测单元包括深度调节模块(9)、监测筒(10)和地下监测箱(11)，所述地下监测箱(11)设置在所述底座(1)顶部另一侧，所述深度调节模块(9)设置在所述底座(1)底部并与所述底座(1)可拆卸连接，所述深度调节模块(9)与所述监测筒(10)连接、用于调节所述监测筒(10)的深度，所述地下监测箱(11)内设置有地下水监测元件(14)和水泵(15)，所述水泵(15)的进水口连接进水管(16)一端，所述进水管(16)另一端与所述监测筒(10)连通，所述地下水监测元件(14)与所述控制器(7)电连接。

2.根据权利要求1所述的矿区生态环境监测装置，其特征在于，所述空气质量监测元件包括PM2.5监测单元、有害气体监测单元、空气质量监测单元、颗粒物监测单元和噪声监测单元；

所述有害气体监测单元用于实时监测空气中的有害气体浓度，并将监测值实时发送给所述控制器(7)；

所述PM2.5监测单元用于实时监测空气中的有PM2.5浓度，并将监测值实时发送给所述控制器(7)；

所述空气质量监测单元用于实时监测空气的指标参数值，并将所述指标参数值实时发送给所述控制器(7)；

所述颗粒物监测单元用于实时监测空气中的颗粒物种类和浓度，并将监测值实时发送给所述控制器(7)；

所述噪声监测单元用于对区域环境中的噪声进行实时监控，并将监测值实时发送给所述控制器(7)；

所述地下水监测元件(14)包括PH传感器、盐度传感器和溶解氧传感器；

所述PH传感器用于检测地下水的PH值；

所述盐度传感器用于检测地下水的盐度值；

所述溶解氧传感器用于检测地下水的溶解氧值。

3.根据权利要求1所述的矿区生态环境监测装置，其特征在于，所述可伸缩监测架(4)包括第一丝杠电机(41)、第一丝杠(42)和光杆(43)，所述第一丝杠电机(41)设置在所述地上监测箱(3)内部底板上，所述第一丝杠(42)下端通过联轴器与所述第一丝杠电机(41)的输出轴固定连接，所述第一丝杠(42)上端与所述地上监测箱(3)顶板转动连接，所述光杆(43)上下两端分别与所述地上监测箱(3)的顶板和底板固定连接，所述第一丝杠(42)上螺纹连接有第一丝杠螺母，所述监测平台(5)底部两端向外延伸形成两个安装座，一端所述安装座上开设有与所述第一丝杠螺母配合的第一通孔，另一端所述安装座上开设有与所述光杆(43)配合的第二通孔，所述第一丝杠螺母设置在所述第一通孔内并与所述第一通孔固定连接，所述光杆(43)穿过所述第二通孔并与所述第二通孔滑动连接。

4.根据权利要求1所述的矿区生态环境监测装置，其特征在于，所述深度调节模块(9)包括第二丝杠电机(91)、第二丝杠(92)和套筒(93)，所述第二丝杠电机(91)设置在所述底座(1)内，所述第二丝杠电机(91)的输出轴穿过所述底座(1)并通过联轴器与所述第二丝杠(92)固定连接，所述套筒(93)套接在所述第二丝杠电机(91)和第二丝杠(92)外，所述第二丝杠(92)外螺纹连接有第二丝杠螺母(94)，所述监测筒(10)上端套接在所述第二丝杠螺母(94)上，并与所述第二丝杠螺母(94)固定连接。

5.根据权利要求4所述的矿区生态环境监测装置，其特征在于，所述监测筒(10)内设置有水位传感器(12)，所述水位传感器(12)与所述控制器(7)电连接。

6.根据权利要求1所述的矿区生态环境监测装置，其特征在于，所述底座(1)底部设置有固定锥刺(13)。

7.根据权利要求1所述的矿区生态环境监测装置，其特征在于，所述控制器(7)内设置有数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块和通信模块。

8.一种根据权利要求1至7任一项所述的矿区生态环境监测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将地下监测单元的深度调节模块(9)和监测筒(10)安装在底面以下，将所述可升降支撑架固定在监测环境中，并将地上监测单元和监控单元依次安装好，通过所述固定锥刺(13)将底座(1)固定牢靠，并进行各器件的调试；

步骤2：所述风力强度测定模块、温湿度传感器和大压力传感器实时监测环境中的风力强度、温湿度及大气压力信号，并将各信号发送到所述控制器(7)；

步骤3：所述控制器(7)通过所述风力强度、温湿度及大气压力信号判断是否打开所述自动盖板，并将所述可升缩监测架向上调节；

步骤4：当所述可升缩监测架接收到上升指令时，所述电动伸缩杆向上伸长，带动所述空气质量监测元件和植被覆盖度测量仪均伸出到所述监测箱外，对环境进行实时监测，并将监测值发送到所述控制器(7)；同时，所述深度调节模块(9)带动所述监测筒(10)下降到需要监测的水位深度处，所述水泵(15)抽取所述监测筒(10)中的水，通过所述地下水监测元件(14)进行水质量监测，并将监测值发送到所述控制器(7)；

步骤5：所述控制器(7)对接收到的信号进行处理后，判断所述信号是否超标，当信号超标时，向所述报警器发送报警指令，并将处理后的值通过所述无线信号收发模块发送到监测中心。

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