CN117109704A - 露天矿山边坡地下水位监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种露天矿山边坡地下水位监测装置，矿山边坡包括边坡台阶(9)，边坡台阶(9)上设有安装基板(1)，安装基板(1)底端设有水位测量机构，安装基板(1)上设有信号发射器(5)，边坡台阶(9)上还设有支柱(6)，支柱(6)上设有监测装置和供电装置，采用本发明的露天矿山边坡地下水位监测装置，水位检测准确性高、显示结果直观、安全系数高。
Description
技术领域
本发明属于地下水水位监测领域，具体地说，本发明涉及一种露天矿山边坡地下水位监测装置。
背景技术
露天矿是把覆盖在矿体上部及其周围的浮土和围岩剥去，把废石运到排土场，从敞露的矿体上直接采掘矿石，露天矿在开采过程中，必须将境界内的矿、岩划分成一定厚度的水平分层，以便由上向下逐层进行开采，这些阶梯抉的工作面叫做台阶，每个台阶大多使用独立的穿孔和采掘设备，因此在露天矿开采过程中，边坡的防护措施必不可少，而在露天矿边坡中，地下水的变化对边坡的稳定性和安全性有着重要的影响，因此，准确地监测和预测地下水的变化情况是保护露天矿边坡的重要手段之一。
而由于露天矿边坡环境的复杂性，传感器采集到的数据可能会出现不稳定、存在短周期波动、漂移等情况，导致数据的精度和准确性下降；其次，传统的数据采集方式虽然采用了数据传输技术，但面对的是采集区域广、传输距离长的问题，传输受限，无法直观地展示监测结果，更无法及时提醒工作人员。
公告号为CN211717562U的发明专利，于2020年10月20日公开了名称为一种漂浮式无线地下水位监测仪，该监测仪包括放置箱和浮板，放置箱的底部开设有竖槽，且竖槽的内部安装有塞子，放置箱的外壁左侧开设有第一横槽，且第一横槽的内部安装有限位杆，并且限位杆的上方设置有限位弹簧，浮板设置在限位杆的右侧，且浮板的顶部设置有第一轴承，并且第一轴承的右侧设置有卡板，卡板的下方开设有卡槽，且卡槽设置在浮板的顶部。该漂浮式无线地下水位监测仪，不能提高水位检测准确性、不可直观显示检测结果、不可提高使用的安全系数。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种水位检测准确性高、显示结果直观、安全系数高的露天矿山边坡地下水位监测装置。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
该露天矿山边坡地下水位监测装置，所述矿山边坡包括边坡台阶，所述边坡台阶上设有安装基板，所述安装基板底端设有水位测量机构，所述安装基板上设有信号发射器，所述边坡台阶上还设有支柱，所述支柱上设有监测装置和供电装置。
所述水位测量机构包括浮板，所述浮板设在水面上，所述安装基板底端设有密封腔，所述密封腔内设有压力传感器；所述密封腔底端为开口端，所述密封腔内设有活塞杆，所述活塞杆一端设有活塞，另一端伸出密封腔，所述浮板固定在活塞底端。
所述支柱位于安装基板一侧，所述监测装置包括显示屏，所述支柱上设有操纵箱，所述显示屏位于操纵箱上方；所述供电装置包括光伏板，所述光伏板设在支柱上方，所述支柱内设有蓄电池，所述蓄电池与光伏板电连接。
所述支柱顶端设有电动伸缩杆，所述显示屏设在电动伸缩杆底端，所述光伏板设在电动伸缩杆顶端。
所述电动伸缩杆上设有安装平台，所述安装平台上设有蜂鸣器。
所述电动伸缩杆侧端连接有延伸杆，所述延伸杆上设有监控摄像头。
所述安装基板底端固定连接有水位杆，所述水位杆上设有水位刻度线，所述水位杆位于密封腔一侧，所述浮板上设有通孔，所述水位杆穿过通孔，所述浮板上位于水位杆正前方设有防水摄像头。
所述光伏板底端连接有支撑杆，所述支撑杆底端固定在电动伸缩杆上，所述支撑杆成对设置。
所述安装基板两端设有螺栓，所述安装基板通过螺栓固定在边坡台阶上。
所述信号发射器上设有发射天线，所述发射天线成对设在信号发射器顶端。
本发明的技术效果为：采用本发明的露天矿山边坡地下水位监测装置，解决了现有技术中数据的精度和准确性下降、无法直观地展示监测结果以及无法及时提醒工作人员的问题。
该装置利用浮板随水面的升降并结合密封腔内的压力变化实现了对地下水的水位监测，密封腔内的压力传感器对压力的检测可准确测量地下水的水位，还可结合对浮板高度的观测可进一步提升测量结果的准确性。该装置还通过光伏板和蓄电池解决了露天矿采掘环境设备用电的问题，通过信号发射器和操纵箱实现了采集数据信号的无限传输，设置了用于警示的蜂鸣器提高了工作人员的安全性。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明的露天矿山边坡地下水位监测装置的结构示意图；
图2是本发明的露天矿山边坡地下水位监测装置的水位测量机构的结构示意图；
图3是本发明的露天矿山边坡地下水位监测装置的监测装置和供电装置的结构示意图；
图4是本发明的露天矿山边坡地下水位监测装置的立柱的结构示意图。
图中标记为：1、安装基板；101、密封腔；102、螺栓；2、水位杆；201、水位刻度线；3、浮板；301、活塞杆；302、活塞；303、通孔；304、防水摄像头；4、压力传感器；5、信号发射器；501、发射天线；6、支柱；601、操纵箱；602、蓄电池；7、电动伸缩杆；701、显示屏；702、安装平台；703、蜂鸣器；704、监控摄像头；705、延伸杆；8、光伏板；801、支撑杆；9、边坡台阶。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1至图4所示，该露天矿山边坡地下水位监测装置，矿山边坡包括边坡台阶9，边坡台阶9上设有安装基板1，安装基板1底端设有水位测量机构，安装基板1上设有信号发射器5，边坡台阶9上还设有支柱6，支柱6上设有监测装置和供电装置。
该装置可提高数据的精度和准确性、直观显示监测结果还可及时提醒工作人员，具备水位检测、光能供电、无线信号传输、自动报警的功能，适用于露天矿山采掘的使用环境。
采用显示屏701可直观显示水位的监测结果，同时显示屏701还可观测防水摄像头304和监控摄像头704的显示的图像；采用光伏板8用于对整体监测装置进行供电，解决了露天矿山环境下设备难以用电的问题，
如图1所示，水位测量机构包括浮板3，浮板3设在水面上，安装基板1底端设有密封腔101，密封腔101内设有压力传感器4；密封腔101底端为开口端，密封腔101内设有活塞杆301，活塞杆301一端设有活塞302，另一端伸出密封腔101，浮板3固定在活塞302底端。
密封腔101内部顶端固定安装有压力传感器4，活塞杆301的上下移动使密封腔101内部压力发生变化，通过压力传感器4检测的压力即可计算出当前水位高度。活塞302配合安装在密封腔101内，以确保密封腔101密封性能良好。
在进行监测时，浮板3可随水位的升降在水面上上升与降低，浮板3带动活塞杆301箱密封腔101内部上下移动，当活塞杆301向上推动时，带动活塞302向上推动，使密封腔101内部加压，当活塞杆301向下移动时，使密封腔101泄压，密封腔101内部的压力情况通过压力传感器4监测出，进而通过压力的大小判断水位高度。压力传感器4采集的数据可传递至信号发射器5，进而进行信号发送。
在浮板3上下升降的过程中，还可结合防水摄像头304的使用，可获得更准确的水位测量结果。
如图1和图3所示，支柱6位于安装基板1一侧，监测装置包括显示屏701，支柱6上设有操纵箱601，显示屏701位于操纵箱601上方；供电装置包括光伏板8，光伏板8设在支柱6上方，支柱6内设有蓄电池602，蓄电池602与光伏板8电连接。
如图4所示，支柱6的正面设置有操纵箱601，操纵箱601可接收来自信号发射器5的信号，操纵箱601的正面呈双开门设置，支柱6的内部呈中空设置，支柱6的内部设置有蓄电池602与光伏板8相连接。
采用显示屏701可直观显示监测结果，同时显示屏701还可观测防水摄像头304和监控摄像头704的采集图像；采用光伏板8用于对整体监测装置进行供电，解决了露天矿山环境下设备难以用电的问题，光伏板8转化的电能可由蓄电池602存储，信号发射器5和操纵箱601分别用于发送和接收信号，蜂鸣器703用于警示操作人员。
水位的检测过程中，操纵箱601接收由信号发射器5上的发射天线201发射出的监测结果的信号，通过解译后可显示在显示屏701上，进而直观的展示监测结果，而在监测中，发现水位过高时，通过安装平台702顶端的蜂鸣器703进行提示周边人员，进行撤离。
如图3所示，支柱6顶端设有电动伸缩杆7，显示屏701设在电动伸缩杆7底端，光伏板8设在电动伸缩杆7顶端。电动伸缩杆7底端为固定部可安装显示屏701，电动伸缩杆7上端为伸缩部，因此电动伸缩杆7可带动光伏板8进行升降从而防止边坡过高将光伏板8遮挡，可充分利用光能发电。光伏板8倾斜设置，可扩大与太阳光的接触面积，进一步利用光能。
电动伸缩杆7上设有安装平台702，安装平台702上设有蜂鸣器703。蜂鸣器703作为报警装置，当水位过高时，蜂鸣器703可提示周边人员，进行撤离，提高装置的安全性。蜂鸣器703成对设置，两个蜂鸣器703安装在安装平台702的上端的左右两端，提高警示效果。
电动伸缩杆7侧端连接有延伸杆705，延伸杆705上设有监控摄像头704。延伸杆705用于安装监控摄像头704，为监控摄像头704提供广阔视野，监控摄像头704可观测该装置的周边环境，保证操作人员操作时的安全。
如图2所示，安装基板1底端固定连接有水位杆2，水位杆2位于密封腔101一侧，浮板3上设有通孔303，水位杆2穿过通孔303，浮板3上位于水位杆2正前方设有防水摄像头304。
浮板3漂浮在水面上，浮板3所在高度即为水位的高度，因此增设水位杆2通过浮板3的升降来检测水位高度，通过观测水位刻度线201可直观测量水位高度。
在浮板3上下升降的途中，浮板3位于水位杆2的水位刻度线201的位置，通过防水摄像头304对水位刻度线201进行摄像判断水位高度，再配合压力传感器4的使用，可使水位结果更加准确。其中，防水摄像头304显示画面可通过显示屏701观测。
如图2所示，浮板3上固定连接有活塞杆301，活塞杆301的顶端固定安装有活塞302，活塞302嵌入安装于密封腔101内部，浮板3开设有通孔303，水位杆2与通孔303在同一轴线上，并且通孔303的直径相较于水位杆2的直径大2cm，因此水位杆2可穿过通孔303。
如图3所示，光伏板8底端连接有支撑杆801，支撑杆801底端固定在电动伸缩杆7上，支撑杆801成对设置。光伏板8底端设置有两根支撑杆801与电动伸缩杆7的上侧固定连接；设置支撑杆801有利于分散光伏板8的重量，可降低光伏板8的晃动，保证光伏板8随电动伸缩杆7升降时和使用时的稳定性和可靠性。
如图1所示，安装基板1两端设有螺栓102，安装基板1通过螺栓102固定在边坡台阶9上。采用螺栓102固定使安装基板1稳定，使安装在安装基板1上的部件位置稳固，保证装置的可靠性。
信号发射器5上设有发射天线201，发射天线201成对设在信号发射器5顶端。发射天线201设在信号发射器5的顶端的两端，提高信号发送的覆盖范围。
实施例一：在进行监测时，通过地底的密封腔101、水位杆2与浮板3对底部的水位进行监测，水位的升高与降低带动浮板3在水面上上升与降低，进而带动活塞杆301箱密封腔101内部上下移动，当活塞杆301向上推动时，带动活塞302向上推动，使密封腔101内部加压，当活塞杆301向下移动时，使密封腔101泄压，密封腔101内部的压力情况通过压力传感器4监测出，进而通过压力的大小判断水位高度。
随后将监测结果通过信号发射器5的发射天线201发射出，由操纵箱601的信号接收器接收，解译后通过显示屏701显示出，即可直观的展示监测结果。其中光伏板8对整个装置进行能源供给，发电后通过蓄电池602进行存储，保障装置的电力运行，可以通过电动伸缩杆7的伸缩带动光伏板8升降进行光能发电，防止边坡过高将光伏板8遮挡，而在监测中，发现水位过高时，通过安装平台702上的蜂鸣器703进行提示周边人员，进行撤离。
实施例二：在上述水位监测过程中，可在安装基板1底端额外增设水位杆2和在浮板3上安装防水摄像头304，在浮板3上下升降的途中，浮板3位于水位杆2的水位刻度线201的位置，通过防水摄像头304对刻度进行摄像判断水位高度，显示在显示屏701上，结合压力传感器4采集的数据，提高了水位数据的准确性。
可采用上述两种实施例结合使用的方法，可消除露天矿边坡环境复杂带来的不利因素，可确保采集到的数据可达到更高的精度和准确性。
该露天矿山边坡地下水位监测装置，解决了现有技术中数据的精度和准确性下降、无法直观地展示监测结果以及无法及时提醒工作人员的问题。
该装置利用浮板3随水面的升降并结合密封腔101内的压力变化实现了对地下水的水位监测，密封腔101内的压力传感器4对压力的检测可准确测量地下水的水位，还可结合对浮板3高度的观测可进一步提升测量结果的准确性。该装置通过光伏板8和蓄电池602解决了露天矿采掘环境设备用电的问题，通过信号发射器5和操纵箱601实现了采集数据信号的无限传输，设置了用于警示的蜂鸣器703提高了工作人员的安全性。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种露天矿山边坡地下水位监测装置，其特征在于：所述矿山边坡包括边坡台阶(9)，所述边坡台阶(9)上设有安装基板(1)，所述安装基板(1)底端设有水位测量机构，所述安装基板(1)上设有信号发射器(5)，所述边坡台阶(9)上还设有支柱(6)，所述支柱(6)上设有监测装置和供电装置。
2.按照权利要求1所述的露天矿山边坡地下水位监测装置，其特征在于：所述水位测量机构包括浮板(3)，所述浮板(3)设在水面上，所述安装基板(1)底端设有密封腔(101)，所述密封腔(101)内设有压力传感器(4)；所述密封腔(101)底端为开口端，所述密封腔(101)内设有活塞杆(301)，所述活塞杆(301)一端设有活塞(302)，另一端伸出密封腔(101)，所述浮板(3)固定在活塞(302)底端。
3.按照权利要求2所述的露天矿山边坡地下水位监测装置，其特征在于：所述支柱(6)位于安装基板(1)一侧，所述监测装置包括显示屏(701)，所述支柱(6)上设有操纵箱(601)，所述显示屏(701)位于操纵箱(601)上方；所述供电装置包括光伏板(8)，所述光伏板(8)设在支柱(6)上方，所述支柱(6)内设有蓄电池(602)，所述蓄电池(602)与光伏板(8)电连接。
4.按照权利要求3所述的露天矿山边坡地下水位监测装置，其特征在于：所述支柱(6)顶端设有电动伸缩杆(7)，所述显示屏(701)设在电动伸缩杆(7)底端，所述光伏板(8)设在电动伸缩杆(7)顶端。
5.按照权利要求4所述的露天矿山边坡地下水位监测装置，其特征在于：所述电动伸缩杆(7)上设有安装平台(702)，所述安装平台(702)上设有蜂鸣器(703)。
6.按照权利要求5所述的露天矿山边坡地下水位监测装置，其特征在于：所述电动伸缩杆(7)侧端连接有延伸杆(705)，所述延伸杆(705)上设有监控摄像头(704)。
7.按照权利要求2-6任一项所述的露天矿山边坡地下水位监测装置，其特征在于：所述安装基板(1)底端固定连接有水位杆(2)，所述水位杆(2)上设有水位刻度线(201)，所述水位杆(2)位于密封腔(101)一侧，所述浮板(3)上设有通孔(303)，所述水位杆(2)穿过通孔(303)，所述浮板(3)上位于水位杆(2)正前方设有防水摄像头(304)。
8.按照权利要求3所述的露天矿山边坡地下水位监测装置，其特征在于：所述光伏板(8)底端连接有支撑杆(801)，所述支撑杆(801)底端固定在电动伸缩杆(7)上，所述支撑杆(801)成对设置。
9.按照权利要求7所述的露天矿山边坡地下水位监测装置，其特征在于：所述安装基板(1)两端设有螺栓(102)，所述安装基板(1)通过螺栓(102)固定在边坡台阶(9)上。
10.按照权利要求9所述的露天矿山边坡地下水位监测装置，其特征在于：所述信号发射器(5)上设有发射天线(201)，所述发射天线(201)成对设在信号发射器(5)顶端。
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| CN117870825B (zh) * | 2024-03-12 | 2024-05-24 | 四川交通职业技术学院 | 一种隧道地下水位勘测装置 |
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