CN116255142A - 一种煤田地质勘探用智能数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了地质勘探数据采集技术领域的一种煤田地质勘探用智能数据采集装置,包括从上到下依次设有的连接部、存储部、处理层、安装层和钻头，处理层内设有转运箱，转运箱包括呈圆柱型的箱体，箱体上方设有LED灯和摄像头，处理层两侧均转动配合有呈弧形的刮板，刮板一侧固定连接有转轴，转轴一端齿轮啮合有动力件，安装层内设有安装面板；打开和关闭刮板，使其能够对不同深度的土壤样本进行取样，通过摄像头对土壤样本进行拍照，安装面板对照片上矿石的表面反光度进行判断，以此来对土壤样本进行筛选并分别存放，保证样本数据充足，使地质勘探的分析结果更加精确。

Description

一种煤田地质勘探用智能数据采集装置

技术领域

本发明属于地质勘探数据采集技术领域，具体是一种煤田地质勘探用智能数据采集装置。

背景技术

煤炭地质勘探，运用煤炭地质学的理论和研究方法及技术手段，对煤矿藏进行的勘探评价和经济评价。包括找煤、普查、详查、精查等四个阶段。基本任务是查明煤炭资源的数量、质量及赋存的地质条件和开采技术条件，为煤炭工业的规划布局提供可靠的资源情况，为煤矿建设提供地质依据。

例如中国专利公告号为CN212513736U的专利公开了一种地球物理勘探用的数据采集装置，包括连接部，所述连接部底部外壁设置有采集部，采集部底部外壁设置有储存部，储存部一侧外壁设置有密封门，储存部底部外壁设置有第一钻头，采集部为中空结构，采集部内壁设置有保护框，保护框顶部内壁和底部内壁分别开有四条滑槽。

该方案能对多个深度的样品进行钻探取样，并将样品进行分开保存，但是，该方案仍存在一定的缺陷，在取样过程中，由于勘探深度较深，储存部的空间有限，采集的样品数量有限，采集的特征样品可能会造成遗漏，不便于后续地质勘探的分析。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种煤田地质勘探用智能数据采集装置，使其能够对不同深度的土壤样本进行筛选并分别存放，保证特征样本数据充足，使地质勘探的分析结果更加精确。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种煤田地质勘探用智能数据采集装置，包括从上到下依次设有的连接部、存储部、处理层、安装层和钻头；

存储部和处理层内设有第一腔室和第二腔室；第一腔室下方设有第三腔室；第一腔室内设有若干存储箱；

第二腔室内设有转运箱，转运箱上方设有第一卷帘电机和第二卷帘电机，转运箱两侧均连接有拉绳，转运箱两侧通过拉绳分别与第一卷帘电机和第二卷帘电机的输出轴连接；

转运箱包括呈圆柱型的箱体，箱体上方设有LED灯和摄像头，箱体一侧开有进料口，箱体另一侧开有出料口，第三腔室通过出料口与转运箱内部连通；箱体内放置有L型板，L型板与箱体转动配合，L型板的短端位于出料口上，箱体底部中心处安装有第三电机，第三电机的输出轴穿过箱体底部并与L型板的长端中心处连接；

处理层两侧均转动配合有呈弧形的刮板，靠近进料口一侧的刮板朝向与钻头转动方向相反，远离进料口一侧的刮板朝向与钻头转动方向相同，刮板一侧固定连接有转轴，转轴与处理层转动配合，转轴一端穿过处理层并同轴连接有第一锥齿轮，第一锥齿轮分别啮合有第二锥齿轮和第三锥齿轮；

安装层内设有第一电机和第二电机，第一电机的输出轴与第二锥齿轮同轴连接，第二电机的输出轴与第三锥齿轮同轴连接；

安装腔内还设有安装面板，安装面板包括信号输入模块、对比模块和信号输出模块，安装面板与LED灯、摄像头、第一电机、第二电机和第三电机电连接。

采用上述方案的原理及有益效果：通过钻头和连接部，便于将存储部、处理层和安装层深入不同深度的土壤内进行取样；

当需要进行土壤取样时，安装面板通过第二电机的输出轴带动第三锥齿轮转动，第三锥齿轮带动第一锥齿轮转动，从而使转轴一侧的刮板转动，使刮板与处理层之间形成一个空隙，由于靠近进料口一侧的刮板朝向与钻头转动方向相反，远离进料口一侧的刮板朝向与钻头转动方向相同，当钻头进行转动时，靠近第二电机一侧的刮板会将刮取的外界土壤通过空隙排入到转运箱中，以此来对不同深度的土壤样本进行取样；

外界土壤会掉落L型板上，当第二电机运行一段时间后，安装面板会基于设定的时间反向控制第二电机，从而使刮板闭合，安装面板会启动LED灯和摄像头启动，摄像头会对L型板上土壤样本进行拍照，并将图片发送至安装面板，对比模块会对图片中矿石表面的反光度进行识别，对比模块会基于设定的阈值来判断该土壤样本是否符号条件；

若土壤样本的反光度大于阈值，第一卷帘电机和第二卷帘电机通过拉绳拉动转运箱上升，通过控制第一卷帘电机的输出轴和第二卷帘电机的输出轴转动圈数，从而实现转运箱与不同的存储箱对接，再通过第三电机的输出轴带动L型板在转运箱内转动，以此来打开出料口，从而将土壤样本从出料口排入到存储箱中，使其能够对不同深度的土壤样本进行分别存放；

若土壤样本的反光度小于阈值，第三电机的输出轴带动L型板在转运箱内转动，以此来打开出料口，安装面板启动第一电机，打开远离进料口一侧的刮板，该刮板与钻头转动方向相同，由于转头在不停的转动，形成一个离心作用力，将土壤样本从出料口排出，再通过刮板与处理层之间的空隙排出，使其能够对不同深度的土壤样本进行筛选并分别存放，保证样本数据充足，使地质勘探的分析结果更加精确。通过钻头和连接部，便于将存储部、处理层和安装层深入不同深度的土壤内进行取样；

当需要进行土壤取样时，安装面板通过第二电机的输出轴带动第三锥齿轮转动，第三锥齿轮带动第一锥齿轮转动，从而使转轴一侧的刮板转动，使刮板与处理层之间形成一个空隙，由于两侧刮板的朝向相反，因此一侧的刮板与钻头运动方向相同，另一侧的刮板与钻头运动方向相反，当钻头进行转动时，靠近第二电机一侧的刮板会将刮取的外界土壤通过空隙排入到转运箱中，以此来对不同深度的土壤样本进行取样；

外界土壤会掉落L型板上，当第二电机运行一段时间后，安装面板会基于设定的时间反向控制第二电机，从而使刮板闭合，安装面板会启动LED灯和摄像头启动，摄像头会对L型板上土壤样本进行拍照，并将图片发送至安装面板，对比模块会对图片中矿石表面的反光度进行识别，对比模块会基于设定的阈值来判断该土壤样本是否符号条件；

若土壤样本的反光度大于阈值，第一卷帘电机和第二卷帘电机通过拉绳拉动转运箱上升，通过控制第一卷帘电机的输出轴和第二卷帘电机的输出轴转动圈数，从而实现转运箱与不同的存储箱对接，再通过第三电机的输出轴带动L型板在转运箱内转动，以此来打开出料口，从而将特征样本从出料口排入到存储箱中，使其能够对不同深度的特征样本进行分别存放；

若土壤样本的反光度小于阈值，第三电机的输出轴带动L型板在转运箱内转动，以此来打开出料口，安装面板启动第一电机，打开处理层另一侧的刮板，该刮板与钻头转动方向相同，由于转头在不停的转动，形成一个离心作用力，将土壤样本从出料口排出，再通过刮板与处理层之间的空隙排出，使其能够对不同深度的土壤样本进行筛选并分别存放，保证特征样本数据充足，使地质勘探的分析结果更加精确。

进一步，存储部和处理层内竖向安装有竖板，竖板将存储部和处理层分割为第一腔室和第二腔室；存储部和处理层之间设有横板，横板将处理层内的第一腔室分割为第三腔室。

有益效果：竖板能将存储部和处理层分割为第一腔室和第二腔室，使两个腔室相互独立，同时竖板能起到一个支撑的作用；横板便于将第三腔室与第一腔室和第二腔室分割开来，从而第三腔室成为一个独立空间。

进一步，存储箱重叠放置在横板上，存储箱右侧壁和竖板上均开有若干中转口，第二腔室通过中转口与存储箱内部连通。

有益效果：横板能支撑起存储箱，便于存储箱的安装，中转口便于第二腔室与存储箱内部连通，便于土壤样本进入存储箱内。

进一步，处理层和安装层之间设有隔板，转运箱放置在隔板上。

有益效果：隔板能起到一个分割处理层和安装层的作用，同时便于支撑起转运箱。

进一步，进料口位于出料口的斜上方，且出料口的直径小于中转口的直径。

有益效果：进料口位于出料口的斜上方，便于土壤样本的进入和排出，出料口的直径小于中转口的直径，在土壤样本从出料口排出时，便于土壤样本进入中转口。

进一步，刮板一侧固定连接有切削部，且位于处理层两侧的切削部朝向相反。

有益效果：切削部便于将外界的土壤样本进行刮取，从而对土壤样本进行收集，位于处理层两侧的切削部朝向相反，在钻头下钻过程中，一个切削部的朝向与钻头转动方向一致，这个切削部只与土壤发生接触，而另一个切削部与钻头转动方向相反，钻头运动时，土壤样本会进入切削部与处理层之间的空隙，从而对土壤样本进行收集。

进一步，安装层内设有安装腔，安装腔内设有第一电机和第二电机，隔板底部两侧均固定连接有呈L型的支撑架，第一电机和第二电机分别固定连接在支撑架上，支撑架与隔板之间设有配合腔，配合腔内设有第一锥齿轮，转轴穿过处理层并与第一锥齿轮同轴连接，第一电机的输出轴穿过支撑架并其转动配合，且第一电机的输出轴同轴连接有第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合；第二电机的输出轴穿过支撑架并其转动配合，且第二电机的输出轴同轴连接有第三锥齿轮，第一锥齿轮与第三锥齿轮啮合。

有益效果：安装腔能提供一个安装空间，支撑架便于支撑起第一电机和第二电机，第一锥齿轮便于带动转轴进行转动；第一电机的输出轴同轴连接有第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，便于第一电机的输出轴通过齿轮啮合带动转轴进行转动；第二电机的输出轴同轴连接有第三锥齿轮，第一锥齿轮与第三锥齿轮啮合，便于第二电机的输出轴通过齿轮啮合带动转轴进行转动。

进一步，安装面板还与第一卷帘电机和第二卷帘电机电连接。

有益效果：便于安装面板控制第一卷帘电机和第二卷帘电机进行工作，从而将转运箱在存储部内进行上下运动。

附图说明

图1为本发明实施例智能数据采集装置的示意图。

图2为本发明实施例智能数据采集装置的主视图。

图3为图2的局部A的放大图。

图4为图2的局部B的放大图。

图5为图2的刮板的示意图。

图6为本发明实施例智能数据采集装置的电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：连接部1、钻头11、竖板12、连接口121、第一腔室13、第二腔室14、横板15、第三腔室16、安装层2、安装腔21、安装面板22、第一电机23、第二锥齿轮231、第二电机24、第三锥齿轮241、隔板25、支撑架251、配合腔252、处理层3、刮板31、切削部311、转轴32、第一锥齿轮321、存储部4、第一卷帘电机41、第二卷帘电机42、拉绳43、存储箱5、中转口51、转运箱6、进料口61、出料口62、L型板63、第三电机64、LED灯71、摄像头72。

实施例基本如附图1和附图2所示：一种煤田地质勘探用智能数据采集装置，包括从上到下依次设有的连接部1、存储部4、处理层3、安装层2和钻头11；

存储部4和处理层3内部中空，存储部4和处理层3内竖向安装有竖板12，竖板12将存储部4和处理层3分割为第一腔室13和第二腔室14，第一腔室13位于第二腔室14的左侧；第一腔室13下方设有第三腔室16，第一腔室13与第三腔室16之间分割有横板15，横板15位于存储部4和处理层3之间，横板15与处理层3固定连接；第一腔室13内设有若干存储箱5，存储箱5重叠放置在横板15上，存储箱5右侧壁和竖板12上分别开有若干中转口51，第二腔室14通过中转口51与存储箱5内部连通；

处理层3和安装层2之间设有隔板25，隔板25固定安装在安装层2上，第二腔室14内设有转运箱6，转运箱6放置在隔板25上，转运箱6上方设有第一卷帘电机41和第二卷帘电机42，第一卷帘电机41和第二卷帘电机42均固定安装在存储部4内壁上，转运箱6两侧均连接有拉绳43，转运箱6两侧通过拉绳43分别与第一卷帘电机41和第二卷帘电机42的输出轴连接；

结合如图4所示，转运箱6包括呈圆柱型的箱体，箱体上方设有LED灯71和摄像头72(例如型号为AR0230的摄像头模块)，LED灯71和摄像头72分别固定连接在箱体一侧的竖板12和安装层2上，箱体右侧开有进料口61，箱体左侧开有出料口62，进料口61位于出料口62的斜上方，且出料口62的直径小于中转口51的直径，竖板12上还开有连接口121，第三腔室16通过连接口121和出料口62与转运箱6内部连通；箱体内放置有L型板63，L型板63的短端呈弧形，L型板63的长端为圆形，L型板63的长端放置在箱体内，L型板63的短端位于L型板63的长端的一侧，L型板63与箱体转动配合，L型板63的短端位于出料口62上，箱体底部中心处安装有第三电机64，第三电机64的输出轴穿过箱体底部并与L型板63的长端中心处连接；

结合如图5所示，处理层3两侧均转动配合有呈弧形的刮板31，靠近进料口61一侧的刮板31朝向与钻头11转动方向相反，远离进料口61一侧的刮板31朝向与钻头11转动方向相同，刮板31一侧固定连接有切削部311，刮板31另一侧固定连接有转轴32，转轴32与处理层3转动配合；

结合如图3所示，安装层2内设有安装腔21，安装腔21内设有第一电机23和第二电机24，隔板25底部两侧均固定连接有呈L型的支撑架251，第一电机23和第二电机24分别固定连接在支撑架251上，支撑架251与隔板25之间设有配合腔252，配合腔252内分别设有第一锥齿轮321，转轴32穿过处理层3并与第一锥齿轮321同轴连接，第一电机23的输出轴穿过支撑架251并其转动配合，且第一电机23的输出轴同轴连接有第二锥齿轮231，第一锥齿轮321与第二锥齿轮231啮合；第二电机24的输出轴穿过支撑架251并与其转动配合，且第二电机24的输出轴同轴连接有第三锥齿轮241，第一锥齿轮321与第三锥齿轮241啮合；

结合如图6所示，安装腔21内还设有安装面板22，安装面板22固定连接在安装层2上，安装面板22为常见的电路板，安装面板22包括信号输入模块、对比模块和信号输出模块，对比模块例如型号为OpenMV4的图像识别嵌入视觉识别模块，安装面板22与第一卷帘电机41、第二卷帘电机42、LED灯71、摄像头72、第一电机23、第二电机24和第三电机64电连接。

具体实施过程如下：

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，通过钻头11和连接部1，便于将存储部4、处理层3和安装层2深入不同深度的土壤内进行取样；

当需要进行土壤取样时，安装面板22通过第二电机24的输出轴带动第三锥齿轮241转动，第三锥齿轮241带动右侧的第一锥齿轮321转动，从而使转轴32一侧的刮板31转动，使刮板31与处理层3之间形成一个空隙，由于靠近进料口61一侧的刮板31朝向与钻头11转动方向相反，切削部311会与处理层3之间形成空隙，当钻头11进行转动时，靠近第二电机24一侧的切削部311会切削外界土壤，外界土壤通过空隙排入到转运箱6中，以此来对不同深度的土壤样本进行取样；

外界土壤会经过进料口61掉落L型板63上，当第二电机24运行一段时间后，安装面板22会基于设定的时间反向控制第二电机24，从而使刮板31闭合，此时，安装面板22会启动LED灯71和摄像头72，摄像头72会对L型板63上土壤样本进行拍照，并将图片发送至安装面板22，对比模块会对图片中矿石表面的反光度进行识别，对比模块会基于设定的阈值来判断该土壤样本是否符号条件；

若土壤样本的反光度大于阈值，第一卷帘电机41和第二卷帘电机42通过拉绳43拉动转运箱6上升，通过控制第一卷帘电机41的输出轴和第二卷帘电机42的输出轴转动圈数，从而实现转运箱6与不同的存储箱5对接，再通过第三电机64的输出轴带动L型板63在转运箱6内转动，以此来打开出料口62与中转口51对接，由于出料口62小于中转口51，进料口61位于出料口62的斜上方，通过转头转动时产生的离心力，将特征样本从出料口62排入到存储箱5中，使其能够对不同深度的特征样本进行分别存放；

若土壤样本的反光度小于阈值，第三电机64的输出轴带动L型板63在转运箱6内转动，以此来打开出料口62，安装面板22启动第一电机23，第一电机23的输出轴带动第二锥齿轮231转动，再通过第二锥齿轮231带动左侧第一锥齿轮321转动，第一锥齿轮321带动转轴32转动，从而打开处理层3左侧的刮板31，由于远离进料口61一侧的刮板31朝向与钻头11转动方向相同，转头不停转动所形成的离心作用力，将土壤样本从出料口62排出，再通过刮板31与处理层3之间的空隙排出，使其能够对不同深度的特征样本进行筛选并分别存放，保证样本数据充足，使地质勘探的分析结果更加精确。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种煤田地质勘探用智能数据采集装置，其特征在于：包括从上到下依次设有的连接部、存储部、处理层、安装层和钻头；

存储部和处理层内设有第一腔室和第二腔室；第一腔室下方设有第三腔室；第一腔室内设有若干存储箱；

第二腔室内设有转运箱，转运箱上方设有第一卷帘电机和第二卷帘电机，转运箱两侧均连接有拉绳，转运箱两侧通过拉绳分别与第一卷帘电机和第二卷帘电机的输出轴连接；

转运箱包括呈圆柱型的箱体，箱体上方设有LED灯和摄像头，箱体一侧开有进料口，箱体另一侧开有出料口，第三腔室通过出料口与转运箱内部连通；箱体内放置有L型板，L型板与箱体转动配合，L型板的短端位于出料口上，箱体底部中心处安装有第三电机，第三电机的输出轴穿过箱体底部并与L型板的长端中心处连接；

处理层两侧均转动配合有呈弧形的刮板，靠近进料口一侧的刮板朝向与钻头转动方向相反，远离进料口一侧的刮板朝向与钻头转动方向相同，刮板一侧固定连接有转轴，转轴与处理层转动配合，转轴一端穿过处理层并同轴连接有第一锥齿轮，第一锥齿轮分别啮合有第二锥齿轮和第三锥齿轮；

安装层内设有第一电机和第二电机，第一电机的输出轴与第二锥齿轮同轴连接，第二电机的输出轴与第三锥齿轮同轴连接；

安装腔内还设有安装面板，安装面板包括信号输入模块、对比模块和信号输出模块，安装面板与LED灯、摄像头、第一电机、第二电机和第三电机电连接。

2.根据权利要求1所述的煤田地质勘探用智能数据采集装置，其特征在于：存储部和处理层内竖向安装有竖板，竖板将存储部和处理层分割为第一腔室和第二腔室；第一腔室与第三腔室之间分割有横板，横板位于存储部和处理层之间，横板与处理层固定连接。

3.根据权利要求2所述的煤田地质勘探用智能数据采集装置，其特征在于：存储箱重叠放置在横板上，存储箱右侧壁和竖板上分别开有若干中转口，第二腔室通过中转口与存储箱内部连通。

4.根据权利要求3所述的煤田地质勘探用智能数据采集装置，其特征在于：处理层和安装层之间设有隔板，隔板固定安装在安装层上，转运箱放置在隔板上。

5.根据权利要求4所述的煤田地质勘探用智能数据采集装置，其特征在于：进料口位于出料口的斜上方，且出料口的直径小于中转口的直径。

6.根据权利要求5所述的煤田地质勘探用智能数据采集装置，其特征在于：刮板一侧固定连接有切削部，且位于处理层两侧的切削部朝向相反。

7.根据权利要求6所述的煤田地质勘探用智能数据采集装置，其特征在于：安装层内设有安装腔，安装腔内设有第一电机和第二电机，隔板底部两侧均固定连接有呈L型的支撑架，第一电机和第二电机分别固定连接在支撑架上，支撑架与隔板之间设有配合腔，配合腔内设有第一锥齿轮，转轴穿过处理层并与第一锥齿轮同轴连接，第一电机的输出轴穿过支撑架并其转动配合，且第一电机的输出轴同轴连接有第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合；第二电机的输出轴穿过支撑架并其转动配合，且第二电机的输出轴同轴连接有第三锥齿轮，第一锥齿轮与第三锥齿轮啮合。

8.根据权利要求1所述的煤田地质勘探用智能数据采集装置，其特征在于：安装面板还与第一卷帘电机和第二卷帘电机电连接。

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