CN115684556B - 一种矿山地热深井水分智慧监测系统及方法 - Google Patents

一种矿山地热深井水分智慧监测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种矿山地热深井水分智慧监测系统及方法，属于深井水分监测技术领域，包括水分检测器、纵向位置调节装置、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置、主控制装置。通过纵向位置调节装置、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置之间的配合，可以克服深井井壁的凹凸不平部分的水分检测，不会影响检测精度。水分检测器、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置、纵向位置调节装置有序开启，可避免部分装置误动作，从而引发后续的误测等，对水分检测精度进一步保障。

Description

一种矿山地热深井水分智慧监测系统及方法
技术领域
本发明属于深井水分监测技术领域，具体涉及一种矿山地热深井水分智慧监测系统及方法。
背景技术
矿山地热深井温度监测是地热资源开发利用的一项基础性工作，对于掌握热储及其周边地质环境的动态变化，保障资源的长期可持续开发利用具有重要的意义，现有的深井井壁水分检测相关研究还停留在传统阶段，如：通过固定安装在深井井壁上的检测器进行实时水分检测；或通过可移动式的检测器，需要开展检测工作时，移动至深井井口，向深井中投放检测器进行实时水分检测等。
但是，我们在现场操作过程中发现，检测器固定安装的方式检测效果并不理想，如果大密度地固定安装检测器，一方面是成本投入偏大，另一方面是一段时间周期后，对检测器的检修维护工作极为繁琐，同样也造成人工成本和时间周期成本增加；对于移动式检测器而言，虽然检修维护工作开展较为便利，但其检测深度范围有限，超出检测深度范围后其检测精度也不理想，而且需要相关操作人员实时在场；并且，深井井壁的凹凸不平，投放检测器后，若检测器刚好对应凹陷的部分，而不是对应凸起部分，则无法进行接触检测，影响检测精度。
因此，现阶段需设计一种矿山地热深井水分智慧监测系统及方法，来解决以上问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种矿山地热深井水分智慧监测系统及方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，可以克服深井井壁的凹凸不平部分的水分检测，不会影响检测精度。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种矿山地热深井水分智慧监测系统，包括水分检测器、纵向位置调节装置、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置、主控制装置；所述主控制装置分别与所述水分检测器、纵向位置调节装置、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置连接；
所述水分检测器用于检测深井井壁的实时水分数据；
所述纵向位置调节装置用于在纵向上调节所述水分检测器的上升和下降；
所述接触感应装置用于感应所述水分检测器是否与深井井壁接触；
所述图像采集装置用于采集所述水分检测器周边的实时图像数据，并获取所述水分检测器的检测方向相对于与其对应的深井井壁凹陷方向之间的相对角度；
所述检测方向转动装置根据所述相对角度将所述水分检测器的检测方向转动至与其对应的深井井壁凹陷方向一致；
所述横向位置调节装置用于在横向上调节所述水分检测器的水平位移。
进一步的，所述主控制装置控制所述水分检测器、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置关闭，控制所述纵向位置调节装置开启；
当所述水分检测器在纵向上调节至设定纵深时，所述主控制装置控制所述接触感应装置开启；
当感应到所述水分检测器与深井井壁未接触时，所述主控制装置控制所述图像采集装置开启；
当获取到所述水分检测器的检测方向相对于与其对应的深井井壁凹陷方向之间的相对角度时，所述主控制装置控制所述检测方向转动装置开启；
当所述水分检测器的检测方向转动至与其对应的深井井壁凹陷方向一致，所述主控制装置控制所述横向位置调节装置开启。
进一步的，当接触感应装置感应到所述水分检测器与深井井壁接触时，所述主控制装置控制所述水分检测器开启。
进一步的，还包括震动检测装置、电动抗震装置、计时装置；所述震动检测装置、电动抗震装置、计时装置分别与所述主控制装置连接；
所述震动检测装置用于检测所述水分检测器是否震动；
所述电动抗震装置用于根据所述水分检测器的实时震动信息提供对其进行抵抗的震动，从而消除所述水分检测器的震动；
所述计时装置用于在所述水分检测器震动停止时开始计时。
进一步的，所述主控制装置控制所述震动检测装置、电动抗震装置、计时装置关闭；
当接触感应装置感应到所述水分检测器与深井井壁接触时，所述主控制装置控制所述震动检测装置开启，控制所述水分检测器关闭；
当检测到所述水分检测器震动时，所述主控制装置控制所述电动抗震装置开启；
当所述电动抗震装置消除所述水分检测器的震动时，所述主控制装置控制所述计时装置开启；
当所述计时装置的计时达到预设时长时，所述主控制装置控制所述水分检测器开启。
还包括智能终端，所述主控制装置与所述智能终端无线通信连接。
一种矿山地热深井水分智慧监测方法，采用如上述的一种矿山地热深井水分智慧监测系统进行矿山地热深井水分智慧监测。
一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被运行时执行如上述的一种矿山地热深井水分智慧监测方法。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本方案其中一个有益效果在于，通过纵向位置调节装置、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置之间的配合，可以克服深井井壁的凹凸不平部分的水分检测，不会影响检测精度。水分检测器、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置、纵向位置调节装置有序开启，可避免部分装置误动作，从而引发后续的误测等，对水分检测精度进一步保障。通过震动检测装置、电动抗震装置、计时装置之间的配合，可以克服水分检测器接触到深井井壁后发生震动、抖动等情况，从而引起的水分检测误差；通过电动抗震装置先将水分检测器的震动消除，再进行水分检测，保障检测效果。震动检测装置、电动抗震装置、计时装置、水分检测器的有序开启，可以避免：震动检测装置的检测时长偏短，而当震动检测装置检测到水分检测器未发生震动后，水分检测器又出现震动的情况。所以再结合计时装置的预设时长来克服上述的偶然误差。
附图说明
图1为本方案实施方式的一种矿山地热深井水分智慧监测系统结构示意图；
图2为本方案实施方式的一种矿山地热深井水分智慧监测系统正常状态时工作原理示意图；
图3为本方案实施方式的一种矿山地热深井水分智慧监测系统的水分检测器震动时工作原理示意图；
图4为本方案实施方式的一种矿山地热深井水分智慧监测系统优化结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1-附图4，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。
在现场操作过程中发现，检测器固定安装的方式检测效果并不理想，如果大密度地固定安装检测器，一方面是成本投入偏大，另一方面是一段时间周期后，对检测器的检修维护工作极为繁琐，同样也造成人工成本和时间周期成本增加；对于移动式检测器而言，虽然检修维护工作开展较为便利，但其检测深度范围有限，超出检测深度范围后其检测精度也不理想，而且需要相关操作人员实时在场；并且，矿山地热深井井壁的凹凸不平，投放检测器后，若检测器刚好对应凹陷的部分，而不是对应凸起部分，则无法进行接触检测，影响检测精度。
如图1所示，提出一种矿山地热深井水分智慧监测系统，包括水分检测器、纵向位置调节装置、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置、主控制装置；所述主控制装置分别与所述水分检测器、纵向位置调节装置、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置连接；
所述水分检测器用于检测深井井壁的实时水分数据；水分检测器包括湿度传感器、第一控制器、第一无线通信单元、第一供电单元；第一控制器分别与湿度传感器、第一供电单元连接，第一控制器通过第一无线通信单元与主控制装置连接；湿度传感器检测到的深井井壁的实时水分数据经第一控制器通过第一无线通信单元远程传输至主控制装置，第一供电单元用于水分检测器的供电，可选用蓄电池或充电电池等。
所述纵向位置调节装置用于在纵向上调节所述水分检测器的上升和下降；纵向位置调节装置包括第一调节电机、第二控制器、第二无线通信单元、第二供电单元；第二控制器分别与第一调节电机、第二无线通信单元、第二供电单元连接；第一调节电机用于在纵向上调节水分检测器的上升和下降，第二控制器用于控制第一调节电机的启动和关闭，第二无线通信单元用于建立第二控制器与主控制装置之间的远程通信，第二供电单元用于给纵向位置调节装置供电，同样可选用蓄电池或充电电池等。
所述接触感应装置用于感应所述水分检测器是否与深井井壁接触；接触感应装置包括压敏传感器阵列、第三控制器、第三无线通信单元、第三供电单元，第三控制器分别与压敏传感器阵列、第三无线通信单元、第三供电单元连接；压敏传感器阵列固定安装在水分检测器四周，用于检测水分检测器是否与深井井壁接触，并向第三控制器反馈；第三控制器通过第三无线通信单元与主控制装置远程网络连接；第三供电单元用于给接触感应装置供电，同样可选用蓄电池或充电电池等。
所述图像采集装置用于采集所述水分检测器周边的实时图像数据，并获取所述水分检测器的检测方向相对于与其对应的深井井壁凹陷方向之间的相对角度；图像采集装置包括摄像头、图像数据处理器、第四无线通信单元、第四供电单元，图像数据处理器分别与摄像头、第四无线通信单元、第四供电单元连接；摄像头用于采集水分检测器周边的实时图像数据并传输至图像数据处理器；图像数据处理器用于识别处理实时图像数据，得到水分检测器的检测方向相对于与其对应的深井井壁凹陷方向之间的相对角度，并通过第四无线通信单元发送至主控制装置；第四供电单元用于给图像采集装置供电，同样可选用蓄电池或充电电池等。
所述检测方向转动装置根据所述相对角度将所述水分检测器的检测方向转动至与其对应的深井井壁凹陷方向一致；检测方向转动装置包括第二调节电机、第五控制器、第五无线通信单元、第五供电单元，第五控制器分别与第二调节电机、第五无线通信单元、第五供电单元连接；第二调节电机用于根据相对角度将水分检测器的检测方向转动至与其对应的深井井壁凹陷方向一致；第五控制器通过第五无线通信单元与主控制装置远程网络连接；第五供电单元用于给检测方向转动装置供电，同样可选用蓄电池或充电电池等。
所述横向位置调节装置用于在横向上调节所述水分检测器的水平位移；横向位置调节装置包括第三调节电机、第六控制器、第六无线通信单元、第六供电单元；第六控制器分别与第三调节电机、第六无线通信单元、第六供电单元连接；第三调节电机用于在横向上调节水分检测器的上升和下降，第六控制器用于控制第三调节电机的启动和关闭，第六无线通信单元用于建立第六控制器与主控制装置之间的远程通信，第六供电单元用于给横向位置调节装置供电，同样可选用蓄电池或充电电池等。
上述方案中，通过纵向位置调节装置、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置之间的配合，可以克服深井井壁的凹凸不平部分的水分检测，不会影响检测精度。
如图2所示，进一步的，所述主控制装置控制所述水分检测器、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置关闭，控制所述纵向位置调节装置开启；
当所述水分检测器在纵向上调节至设定纵深时，所述主控制装置控制所述接触感应装置开启；
当感应到所述水分检测器与深井井壁未接触时，所述主控制装置控制所述图像采集装置开启；
当获取到所述水分检测器的检测方向相对于与其对应的深井井壁凹陷方向之间的相对角度时，所述主控制装置控制所述检测方向转动装置开启；
当所述水分检测器的检测方向转动至与其对应的深井井壁凹陷方向一致，所述主控制装置控制所述横向位置调节装置开启。
上述方案中，水分检测器、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置、纵向位置调节装置有序开启，可避免部分装置误动作，从而引发后续的误测等，对水分检测精度进一步保障。
进一步的，当接触感应装置感应到所述水分检测器与深井井壁接触时，所述主控制装置控制所述水分检测器开启。
进一步的，还包括震动检测装置、电动抗震装置、计时装置；所述震动检测装置、电动抗震装置、计时装置分别与所述主控制装置连接；
所述震动检测装置用于检测所述水分检测器是否震动；
所述电动抗震装置用于根据所述水分检测器的实时震动信息提供对其进行抵抗的震动，从而消除所述水分检测器的震动；
所述计时装置用于在所述水分检测器震动停止时开始计时。
上述方案中，通过震动检测装置、电动抗震装置、计时装置之间的配合，可以克服水分检测器接触到深井井壁后发生震动、抖动等情况，从而引起的水分检测误差；通过电动抗震装置先将水分检测器的震动消除，再进行水分检测，保障检测效果。
如图3所示，进一步的，所述主控制装置控制所述震动检测装置、电动抗震装置、计时装置关闭；
当接触感应装置感应到所述水分检测器与深井井壁接触时，所述主控制装置控制所述震动检测装置开启，控制所述水分检测器关闭；
当检测到所述水分检测器震动时，所述主控制装置控制所述电动抗震装置开启；
当所述电动抗震装置消除所述水分检测器的震动时，所述主控制装置控制所述计时装置开启；
当所述计时装置的计时达到预设时长时，所述主控制装置控制所述水分检测器开启。
上述方案中，震动检测装置、电动抗震装置、计时装置、水分检测器的有序开启，可以避免：震动检测装置的检测时长偏短，而当震动检测装置检测到水分检测器未发生震动后，水分检测器又出现震动的情况。所以再结合计时装置的预设时长来克服上述的偶然误差。
如图4所示，还包括智能终端，所述主控制装置与所述智能终端无线通信连接。实现水分检测相关数据的远程无线通信。
提出一种矿山地热深井水分智慧监测方法，采用如上述的一种矿山地热深井水分智慧监测系统进行矿山地热深井水分智慧监测。
提出一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被运行时执行如上述的一种矿山地热深井水分智慧监测方法。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种矿山地热深井水分智慧监测系统，其特征在于，包括水分检测器、纵向位置调节装置、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置、主控制装置；所述主控制装置分别与所述水分检测器、纵向位置调节装置、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置连接；
所述水分检测器用于检测深井井壁的实时水分数据；
所述纵向位置调节装置用于在纵向上调节所述水分检测器的上升和下降；
所述接触感应装置用于感应所述水分检测器是否与深井井壁接触；
所述图像采集装置用于采集所述水分检测器周边的实时图像数据，并获取所述水分检测器的检测方向相对于与其对应的深井井壁凹陷方向之间的相对角度；
所述检测方向转动装置根据所述相对角度将所述水分检测器的检测方向转动至与其对应的深井井壁凹陷方向一致；
所述横向位置调节装置用于在横向上调节所述水分检测器的水平位移。
2.根据权利要求1所述的一种矿山地热深井水分智慧监测系统，其特征在于，所述主控制装置控制所述水分检测器、接触感应装置、图像采集装置、检测方向转动装置、横向位置调节装置关闭，控制所述纵向位置调节装置开启；
当所述水分检测器在纵向上调节至设定纵深时，所述主控制装置控制所述接触感应装置开启；
当感应到所述水分检测器与深井井壁未接触时，所述主控制装置控制所述图像采集装置开启；
当获取到所述水分检测器的检测方向相对于与其对应的深井井壁凹陷方向之间的相对角度时，所述主控制装置控制所述检测方向转动装置开启；
当所述水分检测器的检测方向转动至与其对应的深井井壁凹陷方向一致，所述主控制装置控制所述横向位置调节装置开启。
3.根据权利要求2所述的一种矿山地热深井水分智慧监测系统，其特征在于，当接触感应装置感应到所述水分检测器与深井井壁接触时，所述主控制装置控制所述水分检测器开启。
4.根据权利要求3所述的一种矿山地热深井水分智慧监测系统，其特征在于，还包括震动检测装置、电动抗震装置、计时装置；所述震动检测装置、电动抗震装置、计时装置分别与所述主控制装置连接；
所述震动检测装置用于检测所述水分检测器是否震动；
所述电动抗震装置用于根据所述水分检测器的实时震动信息提供对其进行抵抗的震动，从而消除所述水分检测器的震动；
所述计时装置用于在所述水分检测器震动停止时开始计时。
5.根据权利要求4所述的一种矿山地热深井水分智慧监测系统，其特征在于，所述主控制装置控制所述震动检测装置、电动抗震装置、计时装置关闭；
当接触感应装置感应到所述水分检测器与深井井壁接触时，所述主控制装置控制所述震动检测装置开启，控制所述水分检测器关闭；
当检测到所述水分检测器震动时，所述主控制装置控制所述电动抗震装置开启；
当所述电动抗震装置消除所述水分检测器的震动时，所述主控制装置控制所述计时装置开启；
当所述计时装置的计时达到预设时长时，所述主控制装置控制所述水分检测器开启。
6.根据权利要求1所述的一种矿山地热深井水分智慧监测系统，其特征在于，所述水分检测器包括湿度传感器、第一控制器、第一无线通信单元、第一供电单元；第一控制器分别与湿度传感器、第一供电单元连接，第一控制器通过第一无线通信单元与主控制装置连接。
7.根据权利要求1所述的一种矿山地热深井水分智慧监测系统，其特征在于，所述纵向位置调节装置包括第一调节电机、第二控制器、第二无线通信单元、第二供电单元；第二控制器分别与第一调节电机、第二无线通信单元、第二供电单元连接；所述横向位置调节装置包括第三调节电机、第六控制器、第六无线通信单元、第六供电单元；第六控制器分别与第三调节电机、第六无线通信单元、第六供电单元连接。
8.根据权利要求1所述的一种矿山地热深井水分智慧监测系统，其特征在于，所述接触感应装置包括压敏传感器阵列、第三控制器、第三无线通信单元、第三供电单元，第三控制器分别与压敏传感器阵列、第三无线通信单元、第三供电单元连接。
9.根据权利要求1所述的一种矿山地热深井水分智慧监测系统，其特征在于，所述图像采集装置包括摄像头、图像数据处理器、第四无线通信单元、第四供电单元，图像数据处理器分别与摄像头、第四无线通信单元、第四供电单元连接；所述检测方向转动装置包括第二调节电机、第五控制器、第五无线通信单元、第五供电单元，第五控制器分别与第二调节电机、第五无线通信单元、第五供电单元连接。
10.一种矿山地热深井水分智慧监测方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的一种矿山地热深井水分智慧监测系统进行矿山地热深井水分智慧监测。
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