CN115479947A - 一种采煤塌陷区地质灾害监测装置 - Google Patents

一种采煤塌陷区地质灾害监测装置 Download PDF

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郭栋
孙明勤
曾祥凯
杜宗萌
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王桂敏
贾庆辉
赵春贺
孙凤娜
田甜
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Abstract

一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，包括主体稳定框架部分、裂缝检测机构、红外监测机构、信号接收传输机构；信号接收传输机构固定安装在塌陷区的中间处，监测装置分为五组环绕在信号接收传输机构的周围一定距离固定安装，监测装置包括主体稳定框架部分、裂缝检测机构、红外监测机构，裂缝检测机构滑动安装在主体稳定框架部分的内部，红外监测机构活动安装在主体稳定框架部分的上方处；主体稳定框架部分用于保持监测装置的稳定性以及太阳能充电，裂缝检测机构用于监测裂缝情况，红外监测机构用于和信号接收传输机构配合监测地面塌陷情况，信号接收传输机构用于接收信号以及反馈信号。

Description

一种采煤塌陷区地质灾害监测装置
技术领域
本发明涉及地质监测技术领域，特别涉及一种采煤塌陷区地质灾害监测装置。
背景技术
一般地面塌陷均会伴随地裂缝产生，也就是地表岩、土体在自然或人为因素作用下产生开裂，并在地面形成一定长度和宽度裂缝的地质现象，当这种现象发生在有人类活动的地区时，便可成为一种地质灾害；
尤其是在煤矿采空区，地裂缝通常需要定期监测观察，根据裂缝开裂变化程度来进一步分析，目前的信息采集通常需要人工进行采集，存在一定的安全隐患；因此需要一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，此装置可以将采集的信息实时的发送至检测中心，不需要人工定期测量采集信息，大大提高了效率，提高了测量的精准度。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，此装置可以将采集的信息实时的发送至检测中心，不需要人工定期测量采集信息，大大提高了效率，提高了测量的精准度。
本发明所使用的技术方案是：一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，包括主体稳定框架部分、裂缝检测机构、红外监测机构、信号接收传输机构；
所述的信号接收传输机构固定安装在塌陷区的中间处，监测装置分为五组环绕在信号接收传输机构的周围一定距离固定安装，监测装置包括主体稳定框架部分、裂缝检测机构、红外监测机构，裂缝检测机构滑动安装在主体稳定框架部分的内部，红外监测机构活动安装在主体稳定框架部分的上方处；主体稳定框架部分用于保持监测装置的稳定性以及太阳能充电，裂缝检测机构用于监测裂缝情况，红外监测机构用于和信号接收传输机构配合监测地面塌陷情况，信号接收传输机构用于接收信号以及反馈信号；
所述的主体稳定框架部分包括：主支架、稳固架、连接板、脚支架、支脚、滑块A、太阳能板、连杆组；
所述的稳固架固定安装在主支架的两侧，连接板固定安装在主支架的上端处，脚支架固定安装在主支架靠下处的侧面；支脚滑动安装在滑块A上，支脚和滑块A之间安装有弹簧，弹簧产生拉力，滑块A滑动安装在脚支架上的滑槽内，滑槽内的短杆上安装有弹簧，弹簧产生弹力；太阳能板的背面上的铰座和连杆组的外侧端转动连接，连杆组内侧端上方的连杆滑动安装在连接板下面的弧形滑槽内，连杆组内侧端下方的连杆转动安装在连接板下面的圆孔内。
优选的，所述的裂缝检测机构包括：固定板、滑轨、滑块B、支架A、插销、感应头；
所述的滑轨固定安装在两个固定板之间，滑块B滑动安装在滑轨上，支架A固定安装在滑块B中间，插销固定安装在支架A的两端；感应头固定安装在滑轨两端的小板上。
优选的，所述的裂缝检测机构包括：丝杆、滑杆、伺服电机、从动齿轮、皮带轮；
所述的丝杆的上下端转动安装在主支架上的圆孔内，丝杆与固定板中间的孔螺纹连接，滑杆上下端固定安装在主支架上，滑杆与固定板两端的圆孔滑动连接，伺服电机固定安装在主支架侧面的小板上，伺服电机的电机齿轮与从动齿轮相啮合，从动齿轮固定安装在丝杆靠上处，皮带轮固定安装在丝杆靠上处，从动齿轮的下方处，主支架上两侧安装的皮带轮通过皮带连接。
优选的，所述的红外监测机构包括：底座A、支撑板、支架B、支架C、配重块、红外感应头；
所述的底座A转动安装在连接板上，支撑板固定安装在底座A上，支架B转动安装在支撑板上的轴上，支架C两端的轴转动安装在支架B上的圆孔内，配重块固定安装在红外感应头的下端，红外感应头的两侧固定安装在支架C上。
优选的，所述的红外监测机构包括：蜗杆A、双齿齿轮、棘爪、蜗杆B；
所述的蜗杆A转动安装在连接板下面的小板的圆孔内，蜗杆A与底座A的齿相啮合；双齿齿轮转动安装在底座A下端的轴上，双齿齿轮上的斜齿与棘爪相啮合，棘爪转动安装在底座A下面的短轴上，双齿齿轮的正齿与蜗杆B相啮合，蜗杆B转动安装在连接板下面的小板的圆孔内。
优选的，所述的信号接收传输机构包括：底座B、支柱、数据处理器、信号接收板、信号发射器；
所述的支柱固定安装在底座B上，数据处理器固定安装在支柱的侧面，信号接收板固定安装在支柱侧面的连接杆上，信号发射器固定安装在支柱的上端。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明在使用时，可以在复杂的地形环境下使设备保持平稳的状态，大大提高了监测的精准性。
本发明在使用时，采用多台监测装置平均分布的方式，从而使数据的采集更加的全面精准。
本发明在使用时，监测装置即使受到塌陷的影响，设备偏移，也会保证红外监测机构的水平，从而使接收装置精准的捕获塌陷偏移产生的数据。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的监测装置的整体结构示意图。
图3、图4、图5为本发明的监测装置的去壳结构示意图。
图6、图7为本发明的主体稳定框架部分的结构示意图。
图8、图9、图10为本发明的裂缝检测机构的结构示意图，
图11、图12为本发明的红外监测机构的结构示意图。
图13、图14为本发明的信号接收传输机构的结构示意图。
附图标号
1-主体稳定框架部分；2-裂缝检测机构；3-红外监测机构；4-信号接收传输机构；101-主支架；102-稳固架；103-连接板；104-脚支架；105-支脚；106-滑块A；107-太阳能板；108-连杆组；201-固定板；202-滑轨；203-滑块B；204-支架A；205-插销；206-感应头；207-丝杆；208-滑杆；209-伺服电机；210-从动齿轮；211-皮带轮；301-底座A；302-支撑板；303-支架B；304-支架C；305-配重块；306-红外感应头；307-蜗杆A；308-双齿齿轮；309-棘爪；310-蜗杆B；401-底座B；402-支柱；403-数据处理器；404-信号接收板；405-信号发射器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
实施例如图1-14所示，一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，包括主体稳定框架部分1、裂缝检测机构2、红外监测机构3、信号接收传输机构4；
信号接收传输机构4固定安装在塌陷区的中间处，监测装置分为五组环绕在信号接收传输机构4的周围一定距离固定安装，监测装置包括主体稳定框架部分1、裂缝检测机构2、红外监测机构3，裂缝检测机构2滑动安装在主体稳定框架部分1的内部，红外监测机构3活动安装在主体稳定框架部分1的上方处；主体稳定框架部分1用于保持监测装置的稳定性以及太阳能充电，裂缝检测机构2用于监测裂缝情况，红外监测机构3用于和信号接收传输机构4配合监测地面塌陷情况，信号接收传输机构4用于接收信号以及反馈信号；
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图6、图7所示，主体稳定框架部分1包括：主支架101、稳固架102、连接板103、脚支架104、支脚105、滑块A106、太阳能板107、连杆组108；
稳固架102固定安装在主支架101的两侧，稳固架102的作用是保持机构的稳定性，连接板103固定安装在主支架101的上端处，脚支架104固定安装在主支架101靠下处的侧面；支脚105滑动安装在滑块A106上，支脚105和滑块A106之间安装有弹簧，弹簧产生拉力，弹簧的作用是使四个支脚105在不平整的地面保持平衡，滑块A106滑动安装在脚支架104上的滑槽内，滑槽内的短杆上安装有弹簧，弹簧产生弹力，此弹簧的作用是地面发生裂缝扩大的时候支脚105可以活动，从而保证整个设备的稳定；太阳能板107的背面上的铰座和连杆组108的外侧端转动连接，连杆组108内侧端上方的连杆滑动安装在连接板103下面的弧形滑槽内，连杆组108内侧端下方的连杆转动安装在连接板103下面的圆孔内，连杆组108的调整可以使太阳能板107朝向阳光最充足的方向。
具体的，本发明在使用时，检测装置环绕安装在信号接收传输机构4周围的一定距离，安装时，将支脚105轻微的插进地面，调整并保持装置的平稳，调整好再将太阳能板107向上抬起，并将太阳能板107尽可能的朝向太阳，使其照射面积最大化，从而持续为设备供电；
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图8、图9所示，裂缝检测机构2包括：固定板201、滑轨202、滑块B203、支架A204、插销205、感应头206；
滑轨202固定安装在两个固定板201之间，滑轨202上设有刻度，用来测量移动的距离，从而判断裂缝的程度，滑块B203滑动安装在滑轨202上，支架A204固定安装在滑块B203中间，插销205固定安装在支架A204的两端；感应头206固定安装在滑轨202两端的小板上。
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图10所示，裂缝检测机构2包括：丝杆207、滑杆208、伺服电机209、从动齿轮210、皮带轮211；
丝杆207的上下端转动安装在主支架101上的圆孔内，丝杆207与固定板201中间的孔螺纹连接，丝杆207的转动可以带动固定板201的上下滑动，滑杆208上下端固定安装在主支架101上，滑杆208与固定板201两端的圆孔滑动连接，伺服电机209固定安装在主支架101侧面的小板上，伺服电机209的电机齿轮与从动齿轮210相啮合，从动齿轮210固定安装在丝杆207靠上处，皮带轮211固定安装在丝杆207靠上处，从动齿轮210的下方处，主支架101上两侧安装的皮带轮211通过皮带连接，从而使两个丝杆207转动，从而带动固定板201的滑动。
具体的，设备放置好以后，调整两个支架A204之间的距离，即插销205之间的距离，安装设备时候，裂缝的缝隙必须在两个插销205之间，调整好距离之后，伺服电机209启动，带动丝杆207转动，从而带动固定板201向下滑动，从而带动插销205向地面插进，从而使两个插销205插在裂缝的两侧，当裂缝扩大的时候，插销205会在滑轨202上滑动，滑动的时候感应头206会记录下滑动的距离，从而判断裂缝的开裂程度，插销205滑动的时候物理刻度也会变化，用于工组人员现场勘察时观察使用；
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图11所示，红外监测机构3包括：底座A301、支撑板302、支架B303、支架C304、配重块305、红外感应头306；
底座A301转动安装在连接板103上，支撑板302固定安装在底座A301上，支架B303转动安装在支撑板302上的轴上，支架C304两端的轴转动安装在支架B303上的圆孔内，配重块305固定安装在红外感应头306的下端，红外感应头306的两侧固定安装在支架C304上；
具体的，红外感应头306转动安装在支架C304上，在配重块305的作用下，使红外感应头306始终保持水平，即使设备在塌陷的影响下，也可以使红外感应头306保持水平。
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图12所示，红外监测机构3包括：蜗杆A307、双齿齿轮308、棘爪309、蜗杆B310；
蜗杆A307转动安装在连接板103下面的小板的圆孔内，蜗杆A307与底座A301的齿相啮合，蜗杆A307用于控制底座A301的小度数转动；双齿齿轮308转动安装在底座A301下端的轴上，双齿齿轮308上的斜齿与棘爪309相啮合，棘爪309转动安装在底座A301下面的短轴上，双齿齿轮308的正齿与蜗杆B310相啮合，蜗杆B310转动安装在连接板103下面的小板的圆孔内，蜗杆B310用于控制底座A301的大度数转动。
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图13、图14所示，信号接收传输机构4包括：底座B401、支柱402、数据处理器403、信号接收板404、信号发射器405；
支柱402固定安装在底座B401上，数据处理器403固定安装在支柱402的侧面，信号接收板404固定安装在支柱402侧面的连接杆上，信号发射器405固定安装在支柱402的上端；所述的数据处理器(403)、信号接收板(404)和信号发射器(405)进行配合使用，对数据信息进行接收和传输。
具体的，设备在安装好后，需要调整红外感应头306，使红外感应头306对准信号接收板404，通过转动蜗杆A307和蜗杆B310进行转动，蜗杆A307可以进行微调，蜗杆B310可以进行粗调，调整好之后红外感应头306对准信号接收板404，当地面塌陷的时候，红外感应头306在信号接收板404上的照射位置就会改变，从而使数据发生改变，从而进行计算判断塌陷程度。
工作原理：具体的，本发明在使用时，检测装置环绕安装在信号接收传输机构4周围的一定距离，安装时，将支脚105轻微的插进地面，调整并保持装置的平稳，调整好再将太阳能板107向上抬起，并将太阳能板107尽可能的朝向太阳，使其照射面积最大化，从而持续为设备供电；
设备放置好以后，调整两个支架A204之间的距离，即插销205之间的距离，安装设备时候，裂缝的缝隙必须在两个插销205之间，调整好距离之后，伺服电机209启动，带动丝杆207转动，从而带动固定板201向下滑动，从而带动插销205向地面插进，从而使两个插销205插在裂缝的两侧，当裂缝扩大的时候，插销205会在滑轨202上滑动，滑动的时候感应头206会记录下滑动的距离，从而判断裂缝的开裂程度，插销205滑动的时候物理刻度也会变化，用于工组人员现场勘察时观察使用；
由于红外感应头306转动安装在支架C304上，在配重块305的作用下，使红外感应头306始终保持水平，即使设备在塌陷的影响下，也可以使红外感应头306保持水平；
设备在安装好后，需要调整红外感应头306，使红外感应头306对准信号接收板404，通过转动蜗杆A307和蜗杆B310进行转动，蜗杆A307可以进行微调，蜗杆B310可以进行粗调，调整好之后红外感应头306对准信号接收板404，当地面塌陷的时候，红外感应头306在信号接收板404上的照射位置就会改变，从而使数据发生改变，从而进行计算判断塌陷程度。

Claims (7)

1.一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，其特征在于：包括主体稳定框架部分(1)、裂缝检测机构(2)、红外监测机构(3)、信号接收传输机构(4)；
所述的信号接收传输机构(4)固定安装在塌陷区的中间处，监测装置分为五组环绕在信号接收传输机构(4)的周围一定距离固定安装，监测装置包括主体稳定框架部分(1)、裂缝检测机构(2)、红外监测机构(3)，裂缝检测机构(2)滑动安装在主体稳定框架部分(1)的内部，红外监测机构(3)活动安装在主体稳定框架部分(1)的上方处；主体稳定框架部分(1)用于保持监测装置的稳定性以及太阳能充电，裂缝检测机构(2)用于监测裂缝情况，红外监测机构(3)用于和信号接收传输机构(4)配合监测地面塌陷情况，信号接收传输机构(4)用于接收信号以及反馈信号；
所述的主体稳定框架部分(1)包括：主支架(101)、稳固架(102)、连接板(103)、脚支架(104)、支脚(105)、滑块A(106)、太阳能板(107)、连杆组(108)；
所述的稳固架(102)固定安装在主支架(101)的两侧，连接板(103)固定安装在主支架(101)的上端处，脚支架(104)固定安装在主支架(101)靠下处的侧面；支脚(105)滑动安装在滑块A(106)上，支脚(105)和滑块A(106)之间安装有弹簧，弹簧产生拉力，滑块A(106)滑动安装在脚支架(104)上的滑槽内，滑槽内的短杆上安装有弹簧，弹簧产生弹力；太阳能板(107)的背面上的铰座和连杆组(108)的外侧端转动连接，连杆组(108)内侧端上方的连杆滑动安装在连接板(103)下面的弧形滑槽内，连杆组(108)内侧端下方的连杆转动安装在连接板(103)下面的圆孔内。
2.根据权利要求1所述的一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，其特征在于：所述的裂缝检测机构(2)包括：固定板(201)、滑轨(202)、滑块B(203)、支架A(204)、插销(205)、感应头(206)；
所述的滑轨(202)固定安装在两个固定板(201)之间，滑块B(203)滑动安装在滑轨(202)上，支架A(204)固定安装在滑块B(203)中间，插销(205)固定安装在支架A(204)的两端；感应头(206)固定安装在滑轨(202)两端的小板上。
3.根据权利要求1所述的一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，其特征在于：所述的裂缝检测机构(2)包括：丝杆(207)、滑杆(208)、伺服电机(209)、从动齿轮(210)、皮带轮(211)；
所述的丝杆(207)的上下端转动安装在主支架(101)上的圆孔内，丝杆(207)与固定板(201)中间的孔螺纹连接，滑杆(208)上下端固定安装在主支架(101)上，滑杆(208)与固定板(201)两端的圆孔滑动连接，伺服电机(209)固定安装在主支架(101)侧面的小板上，伺服电机(209)的电机齿轮与从动齿轮(210)相啮合，从动齿轮(210)固定安装在丝杆(207)靠上处，皮带轮(211)固定安装在丝杆(207)靠上处，从动齿轮(210)的下方处，主支架(101)上两侧安装的皮带轮(211)通过皮带连接。
4.根据权利要求1所述的一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，其特征在于：所述的红外监测机构(3)包括：底座A(301)、支撑板(302)、支架B(303)、支架C(304)、配重块(305)、红外感应头(306)；
所述的底座A(301)转动安装在连接板(103)上，支撑板(302)固定安装在底座A(301)上，支架B(303)转动安装在支撑板(302)上的轴上，支架C(304)两端的轴转动安装在支架B(303)上的圆孔内，配重块(305)固定安装在红外感应头(306)的下端，红外感应头(306)的两侧固定安装在支架C(304)上。
5.根据权利要求1所述的一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，其特征在于：所述的红外监测机构(3)包括：蜗杆A(307)、双齿齿轮(308)、棘爪(309)、蜗杆B(310)；
所述的蜗杆A(307)转动安装在连接板(103)下面的小板的圆孔内，蜗杆A(307)与底座A(301)的齿相啮合；双齿齿轮(308)转动安装在底座A(301)下端的轴上，双齿齿轮(308)上的斜齿与棘爪(309)相啮合，棘爪(309)转动安装在底座A(301)下面的短轴上，双齿齿轮(308)的正齿与蜗杆B(310)相啮合，蜗杆B(310)转动安装在连接板(103)下面的小板的圆孔内。
6.根据权利要求1所述的一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，其特征在于：所述的信号接收传输机构(4)包括：底座B(401)、支柱(402)、数据处理器(403)、信号接收板(404)、信号发射器(405)；
所述的支柱(402)固定安装在底座B(401)上，数据处理器(403)固定安装在支柱(402)的侧面，信号接收板(404)固定安装在支柱(402)侧面的连接杆上，信号发射器(405)固定安装在支柱(402)的上端。
7.根据权利要求6所述的一种采煤塌陷区地质灾害监测装置，其特征在于：所述的数据处理器(403)、信号接收板(404)和信号发射器(405)配合使用，对数据信息进行接收和传输。
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