CN218822371U - 一种尾矿库干摊长度动态测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种尾矿库干摊长度动态测量装置，包括设置在堆积坝轴线上的基座，所述基座顶部设有支架，所述支架上设有超声波测量机构，所述超声波测量机构包括滑槽，所述滑槽内设有滑块，所述支架上固定有第一伺服电机，所述第一伺服电机输出端设有丝杆，所述滑块中部开设有螺纹通孔，所述滑块下方固定连接有超声波物位测量计，所述超声波物位测量计的一侧设有激光定位装置，所述基座上均匀设有多组激光测量装置；本实用新型解决了现有的尾矿库干摊长度测量装置，不能对尾矿库的库内水边界线进行精准的定位，导致测量精度不够的问题，同时不受天气和光照的影响，实现了对尾矿库干摊长度的动态测量，实时监控，保证了尾矿库的安全运行。

Description

一种尾矿库干摊长度动态测量装置

技术领域

本实用新型属于尾矿库安全监测技术领域，具体涉及一种尾矿库干摊长度动态测量装置。

背景技术

尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地所构成的，用以堆存选矿后所排出尾矿或其他工业生产中所排出废渣(例如：发电废渣)的场所；它是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，因此对尾矿库进行安全监测势在必行。尾矿库主要通过尾矿坝(尾矿坝包括初期坝和堆积坝两部分；初期坝是指基建中用作支撑后期尾矿堆存体的坝；堆积坝是指生产过程中在初期坝坝顶以上用尾矿充填堆筑而成的坝)来拦截尾矿矿浆中的固体尾矿和水。随着尾矿矿浆的逐渐排放，尾矿矿浆中的水逐渐下沉汇聚，尾矿矿浆中的固体尾矿由于受到水力冲击而在尾矿坝的拦截面上形成沉积体。在尾矿库安全技术领域中，该沉积体的表层露出水面部分通常被称为沉积滩或干滩；干滩的最高点位于干滩与尾矿坝外坡的交汇处，此处通常被称为滩顶；干滩的滩顶至尾矿库内水边线之间的水平距离通常被称为干滩长度。干滩长度是衡量尾矿库是否安全运行的重要指标，如果超标可能引发库内水位漫顶、尾矿库溃坝等安全事故，因此必须对尾矿库的干滩长度进行监测。

尾矿库干滩长度是一个随时动态变量值，随着后期选厂排渣量的增加尾矿库干滩长度和干滩坡度也会随之变化；按照目前现有的监测手段主要是通过全站仪，图像识别，激光固定测距进行测量。

全站仪自动化在线监测测量干滩长度存在的问题——1.不能适应全天候24小时自动化监测；2.被测点位发生变化时需要人工干预，自动化监测效率低下。

图像识别技术运用在自动化监测测量干滩长度时存在的问题——1.图像识别技术需要现场环境相对比较单一；2.图像识别技术对图像反差有较高的要求，反差大了识别率降低或者根本识别不到；3.图像识别技术对图片的有效像素要求较高，图片像素大小必须要达到一定的要求才能提高识别精度；实际情况是干滩滩面纵深比较长，一般大于200米以上，而且是水与沙结合体，对于图像识别是的痛点之一。白天的时候一旦出太阳，整个滩面反差很大，基本上是完全反射太阳光线，这一点对于图像识别来讲也是痛点之二。尾矿库滩面纵深长而且宽，无法做到相对近距离广角拍摄，所以无法提高图像的有效像素，利用图像识别技术应用在自动化尾矿库干滩长度监测方面技术还不成熟，存在很大的错报误报情况；该技术不适合应用在该项测量方面。

激光测距自动化在线监测测量干滩长度时存在的问题——1.激光测距在白天对于测量目标距离较远时激光光束会发散和受到太阳光线干扰根本无法准确测量距离；2.激光测距不能对尾矿库的库内水边界线进行精准的定位，导致测量出的数值不够精确；3.被测目标时一个动态值，而激光测距只能针对固定距离测量，所以也不能很好适应干滩长度的测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于为解决现有的尾矿库干摊长度测量装置，不能对尾矿库的库内水边界线进行精准的定位，导致测量出的数值不够精确的问题，特提供一种测量精度高的尾矿库干摊长度动态测量装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种尾矿库干摊长度动态测量装置，包括设置在堆积坝轴线上的基座，所述基座顶部设有支架，所述支架垂直于堆积坝轴线布置，所述支架上设有超声波测量机构，所述超声波测量机构包括开设在支架下端面的滑槽，所述滑槽内设有滑块，所述滑块可在滑槽内沿滑槽的长度方向自由移动，所述支架上固定有第一伺服电机，所述第一伺服电机输出端设有丝杆，所述滑块中部开设有与丝杆适配的螺纹通孔，所述滑块下方固定连接有超声波物位测量计，所述超声波物位测量计的一侧设有激光定位装置，所述基座上沿基座的高度方向均匀设有多组激光测量装置。

使用时，视坝长及水边线弯曲情况，取多个干滩长度较短处形成断面，在断面于堆积坝轴线的交点处安装基座，利用超声波物位测量计实时监测库水位高度变化和干滩堆渣区坡度变化，从而对尾矿库内的水边界线进行定位，同时进行测距得出干摊长度A，定位完成后转动第一伺服电机带动滑块移动至水边界线正上方，再通过多组激光定位装置发射激光对水边界线上的一点进行定位，之后通过激光测量装置发射激光至定位点上，进行测距，之后通过算法计算出多组干摊长度B，之后将干摊长度A和多组干摊长度B进行比对校准，最后得出精准的干摊长度，同时取多个断面处的数据进行比较，取最小值为最终的干摊长度。

上述方案中，所述超声波测量机构设有三组，三组超声波测量机构分别位于尾矿库内干滩摊顶处、尾矿库内水边线处、尾矿库内水面处三处的正上方。

使用时，利用尾矿库内干滩摊顶处的超声波测量机构得出摊顶高度，利用尾矿库内水边线处的超声波测量机构定位水边线并测算出干摊的坡度变化，利用尾矿库内水面处的超声波测量机构得出液面高度，对尾矿库进行实时监控，保障尾矿库的使用安全，当尾矿库内液面高度发生大规模变化时，三组超声波测量机构均可用于对水边线的定位，使得尾矿库内水边线的定位更加的准确。

上述方案中，所述激光测量装置包括支架，所述支架上设有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上设有激光发射器，所述激光发射器下方设有角度测量机构。

上述方案中，所述角度测量机构包括固定连接在支架上呈水平设置的角度测量盘，所述激光发射器的下方设有量角支杆，所述量角支杆的轴线与主激光发射器的轴线呈垂直设置，所述角度测量盘的外缘上设有弧形槽，所述弧形槽内底部设有与弧形槽相适配的压力感应器，所述量角支杆的前端抵靠在压力感应器上。

使用时，利用量角支杆与压力感应器的接触，得出激光发射器的实时角度，再根据角度、发射的激光的长度建立三角模型，从而计算出干摊的长度。

上述方案中，所述支架下方设有多组支撑框架，所述支撑框架的下端固定在尾矿库内底部。

上述方案中，所述滑槽的外缘处固定连接有防尘板，所述防尘板中心开设有条形孔，所述滑块上固定连接有连接杆，所述连接杆贯穿条形孔伸出滑槽外，且连接杆可在条形孔内沿条形孔的长度方向自由移动，所述连接杆的外端固定连接有安装台，所述超声波物位测量计和激光定位装置均设置在安装台的下端面上。

上述方案中，所述安装台下端面上设有图像获取机构，所述图像获取机构设置在安装台上超声波物位测量计远离激光定位装置的一侧。

使用时，利用图像获取机构对水边线进行图像收集，从而保证激光测量装置能够精准的将激光发射至定位点上，保证测量的精准性。

上述方案中，所述基座上设有信号收集箱，所述信号收集箱内设有控制模组，所述超声波物位测量计、激光定位装置和激光测量装置均与控制模组电性连接，且受控制模组控制。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过超声波定位和激光测距相结合的方式，实现了对尾矿库内水边界线的精准定位，解决了现有的尾矿库干摊长度测量装置，不能对尾矿库的库内水边界线进行精准的定位，导致测量出的数值不够精确的问题，同时不受天气和光照的影响，实现了对尾矿库干摊长度的动态测量，实时监控，保证了尾矿库的安全运行。

2.本实用新型利用尾矿库内干滩摊顶处的超声波测量机构得出摊顶高度，利用尾矿库内水边线处的超声波测量机构定位水边线并测算出干摊的坡度变化，利用尾矿库内水面处的超声波测量机构得出液面高度，对尾矿库进行实时监控，保障尾矿库的使用安全，当尾矿库内液面高度发生大规模变化时，三组超声波测量机构均可用于对水边线的定位，使得尾矿库内水边线的定位更加的准确。

3.本实用新型利用量角支杆与压力感应器的接触，得出激光发射器的实时角度，再根据角度、发射的激光的长度建立三角模型，从而计算出干摊的长度，保证了尾矿库干摊长度测量的精准性。

4.本实用新型通过支架下方设有多组支撑框架的方式，提高了整体装置的稳定性，保证了使用安全。

5.本实用新型通过防尘板的设置，起到了防止灰尘进入滑槽内，提高了装置的使用寿命。

6.本实用新型通过图像获取机构的设置，利用图像获取机构对水边线进行图像收集，从而保证激光测量装置能够精准的将激光发射至定位点上，保证测量的精准性，同时可以通过图像获取机构拍摄到的画面对尾矿库内的工作状况进行观察，进一步保证了使用安全。

7.本实用新型通过控制模组的设置，实现了自动化动态测量，保证了尾矿库的安全运行。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型中超声波测量机构的结构示意图；

图3为本实用新型中防尘板的结构示意图；

图4为本实用新型中激光测量装置的结构示意图；

图5为本实用新型中角度测量机构的结构示意图；

其中附图标记具体为：1-基座，2-支架，3-超声波测量机构，4-激光测量装置，5-尾矿库内干滩的摊顶处，6-尾矿库内水边线处，7-尾矿库内水面处，21-滑槽，22-第一伺服电机，23-丝杆，24-支撑框架，31-滑块，32-超声波物位测量计，33-激光定位装置，34-图像获取机构，35-连接杆，36-安装台，41-安装座，42-第二伺服电机，43-激光发射器，44-角度测量机构，211-防尘板，212-条形孔，213-防尘刷，431-量角支杆，441-角度测量盘，442-弧形槽，443-压力感应器。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

一种尾矿库干摊长度动态测量装置，包括设置在堆积坝轴线上的基座1，所述基座1顶部设有支架2，所述支架2垂直于堆积坝轴线布置，其特征在于：所述支架2上设有超声波测量机构3，所述超声波测量机构3包括开设在支架2下端面的滑槽21，所述滑槽21内设有滑块31，所述滑块31可在滑槽21内沿滑槽21的长度方向自由移动，所述支架2上固定有第一伺服电机22，所述第一伺服电机22输出端设有丝杆23，所述滑块31中心开设有与丝杆23适配的螺纹通孔，所述滑块31下方固定连接有超声波物位测量计32，所述超声波物位测量计32的一侧设有激光定位装置33，所述基座1上沿基座1的高度方向均匀设有多组激光测量装置4；

在本实施例中，使用时，视坝长及水边线弯曲情况，取多个干滩长度较短处形成断面，在断面于堆积坝轴线的交点处安装基座，利用超声波物位测量计32实时监测库水位高度变化和干滩堆渣区坡度变化，从而对尾矿库内的水边界线进行定位，同时进行测距得出干摊长度A，定位完成后转动第一伺服电机22带动滑块31移动至水边界线正上方，再通过激光定位装置33发射激光对水边界线上的一点进行定位，之后通过激光测量装置4发射激光至定位点上，进行测距，之后通过算法计算出干摊长度B，之后将干摊长度A和多组干摊长度B进行比对校准，最后得出精准的干摊长度，同时取多个断面处的数据进行比较，取最小值为最终的干摊长度；

利用设置多组激光测量装置的方式，得到多个干摊长度B，在将干摊长度A和多个干摊长度B进行比对校准后，取得精确的干摊长度，通过利用不同高度的激光测量装置的设置，可有效避免天气和光照对测量结果的影响，进一步保证了测量的精度。

实施例2

在实施例1的基础上，所述超声波测量机构3设有三组，三组超声波测量机构3分别位于尾矿库内干滩的摊顶处5、尾矿库内水边线处6、尾矿库内水面处7三处的正上方；

在本实施例中，利用尾矿库内干滩摊顶处5的超声波测量机构3得出摊顶高度，利用尾矿库内水边线处6的超声波测量机构3定位水边线并测算出干摊的坡度变化，利用尾矿库内水面处7的超声波测量机构3得出液面高度，对尾矿库进行实时监控，保障尾矿库的使用安全，当尾矿库内液面高度发生大规模变化时，三组超声波测量机构3均可用于对水边线的定位，使得尾矿库内水边线的定位更加的准确。

实施例3

在实施例1或2的基础上，所述激光测量装置4包括固定连接在基座1上的安装座41，所述安装座41内设有第二伺服电机42，所述第二伺服电机42的输出轴上设有激光发射器43，所述激光发射器43下方设有角度测量机构44。

实施例4

在上述实施例的基础上，所述角度测量机构44包括固定连接在安装座上呈水平设置的角度测量盘441，所述激光发射器43的下方设有量角支杆431，所述量角支杆431的轴线与激光发射器43的轴线呈垂直设置，所述角度测量盘441的外缘上设有弧形槽442，所述弧形槽442内底部设有与弧形槽442相适配的压力感应器443，所述量角支杆431的前端抵靠在压力感应器443上；

在本实施例中，利用量角支杆431与压力感应器443的接触，得出激光发射器43的实时角度，再根据角度、发射的激光的长度建立三角模型，从而计算出干摊的长度。

实施例5

在上述实施例的基础上，所述支架2下方设有多组支撑框架24，所述支撑框架24的下端固定在尾矿库内底部。

实施例6

在上述实施例的基础上，所述滑槽21的外缘处固定连接有防尘板211，所述防尘板211中心开设有条形孔212，所述滑块31上固定连接有连接杆35，所述连接杆35贯穿条形孔212伸出滑槽21外，且连接杆35可在条形孔212内沿条形孔212的长度方向自由移动，所述连接杆35的外端固定连接有安装台36，所述超声波物位测量计32和激光定位装置33均设置在安装台36的下端面上；

在本实施例中，作为一种优选的方式，所述条形孔212内沿条形孔212的长度方向相对设置有两组防尘刷213，两组防尘刷213的刷毛错位设置，利用防尘板211和刷毛213的设置起到了防尘的作用。

实施例7

在上述实施例的基础上，所述安装台36下端面上设有图像获取机构34，所述图像获取机构34设置在安装台36上超声波物位测量计32的远离激光定位装置33的一侧；

在本实施例中，利用图像获取机构34对水边线进行图像收集，从而保证激光测量装置4能够精准的将激光发射至定位点上，保证测量的精准性，同时可以通过图像获取机构34拍摄到的画面对尾矿库内的工作状况进行观察，进一步保证了使用安全。

实施例8

在上述实施例的基础上，所述基座内设有信号收集箱，所述信号收集箱内设有控制模组，所述超声波物位测量计32、激光定位装置33、图像获取机构34和激光测量装置4均与控制模组电性连接，且受控制模组控制；

在本实施例中，通过控制模组的设置，对超声波物位测量计32、激光定位装置33、图像获取机构34和激光测量装置4实现了控制，同时自动收集数据并实时计算干摊长度，实现了对尾矿库干摊长度的自动化动态测量，保证了尾矿库的安全运行。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种尾矿库干摊长度动态测量装置，包括设置在堆积坝轴线上的基座（1），所述基座（1）顶部设有支架（2），所述支架（2）垂直于堆积坝轴线布置，其特征在于：所述支架（2）上设有超声波测量机构（3），所述超声波测量机构（3）包括开设在支架（2）下端面的滑槽（21），所述滑槽（21）内设有滑块（31），所述滑块（31）可在滑槽（21）内沿滑槽（21）的长度方向自由移动，所述支架（2）上固定有第一伺服电机（22），所述第一伺服电机（22）输出端设有丝杆（23），所述滑块（31）中心开设有与丝杆（23）适配的螺纹通孔，所述滑块（31）下方固定连接有超声波物位测量计（32），所述超声波物位测量计（32）的一侧设有激光定位装置（33），所述基座（1）上沿基座（1）的高度方向均匀设有多组激光测量装置（4），所述超声波测量机构设有三组，三组超声波测量机构（3）分别位于尾矿库内干滩的摊顶处（5）、尾矿库内水边线处（6）、尾矿库内水面处（7）三处的正上方，所述激光测量装置（4）包括固定连接在基座（1）上的安装座（41），所述安装座（41）内设有第二伺服电机（42），所述第二伺服电机（42）的输出轴上设有激光发射器（43），所述激光发射器（43）下方设有角度测量机构（44）。

2.根据权利要求1所述的一种尾矿库干摊长度动态测量装置，其特征在于：所述角度测量机构（44）包括固定连接在安装座上呈水平设置的角度测量盘（441），所述激光发射器（43）的下方设有量角支杆（431），所述量角支杆（431）的轴线与激光发射器（43）的轴线呈垂直设置，所述角度测量盘（441）的外缘上设有弧形槽（442），所述弧形槽（442）内底部设有与弧形槽（442）相适配的压力感应器（443），所述量角支杆（431）的前端抵靠在压力感应器（443）上。

3.根据权利要求1所述的一种尾矿库干摊长度动态测量装置，其特征在于：所述支架（2）下方设有多组支撑框架（24），所述支撑框架（24）的下端固定在尾矿库内底部。

4.根据权利要求1所述的一种尾矿库干摊长度动态测量装置，其特征在于：所述滑槽（21）的外缘处固定连接有防尘板（211），所述防尘板（211）中心开设有条形孔（212），所述滑块（31）上固定连接有连接杆（35），所述连接杆（35）贯穿条形孔（212）伸出滑槽（21）外，且连接杆（35）可在条形孔（212）内沿条形孔（212）的长度方向自由移动，所述连接杆（35）的外端固定连接有安装台（36），所述超声波物位测量计（32）和激光定位装置（33）均设置在安装台（36）的下端面上。

5.根据权利要求4所述的一种尾矿库干摊长度动态测量装置，其特征在于：所述安装台（36）下端面上设有图像获取机构（34），所述图像获取机构（34）设置在安装台（36）上超声波物位测量计（32）的远离激光定位装置（33）的一侧。

6.根据权利要求5所述的一种尾矿库干摊长度动态测量装置，其特征在于：所述基座内设有信号收集箱，所述信号收集箱内设有控制模组，所述超声波物位测量计（32）、激光定位装置（33）、图像获取机构（34）和激光测量装置（4）均与控制模组电性连接，且受控制模组控制。

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