一种岩溶塌陷水气压力监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及地质监测技术领域，具体涉及到一种岩溶塌陷水气压力监测系统。


背景技术：

2.岩溶塌陷是一种突发性灾害，其发生的主要触发因素为岩溶地下水动力条件的变化，包括水源地抽水、矿山排水、降雨和河水位上升等。通过对岩溶管道裂隙系统中地下水气压力的变化信息进行监测，可反映岩溶地下水气压力的突变过程及原因，对岩溶塌陷的监测、预警有着重要的科学意义。目前的岩溶塌陷水气压力监测系统主要采用地质雷达进行监测，但随着岩溶区地面的沉降会导致地质雷达发生偏移的现象，稳定性和安全性较差，且在监测传感器失效、故障或者工作完成后无法回收导致监测成本过高。
3.综上所述，如何克服上述缺陷，是本领域技术人员需解决的问题。


技术实现要素：

4.本方案针对上文提到的问题和需求，提出一种岩溶塌陷水气压力监测系统，其由于采取了如下技术方案而能够解决上述技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种岩溶塌陷水气压力监测系统，包括：多个监测点和用户监测端；
6.每个监测点包括数据检测模块、预警控制模块和电源模块；
7.所述数据检测模块包括保护管和设置在所述保护管内的压力检测装置，所述保护管用于探入监测钻孔内，通过所述压力检测装置对岩溶管道裂隙中水气压力的变化信息进行采集；
8.所述预警控制模块与所述数据检测模块电连接，所述预警控制模块用于接收检测的水气压力的变化信息，并进行异常报警，还用于接收用户监测端的控制信号；
9.所述电源模块用于为所述数据检测模块和所述预警控制模块提供所需电能，所述预警控制模块和所述电源模块均设置在对应监测点的地表监测箱内。
10.进一步地，所述保护管的管道上端密封，所述保护管为根据所测水、气压力选取的能够承受大压强的空心圆管。
11.进一步地，所述压力检测装置包括渗压计和温度检测探头，所述渗压计和所述温度检测探头与所述预警控制模块通过连接线连接。
12.进一步地，所述预警控制模块包括mcu控制器、数据通信模块和指示预警模块；
13.所述数据通信模块包括4gdtu模块和zigbee模块，所述数据通信模块用于将检测的实时数据信息发送至用户监测端，并与监测系统内另一监测点进行联动预警；
14.所述指示预警模块包括led指示灯和蜂鸣报警器，所述led指示灯的控制端和所述蜂鸣报警器的控制端均与所述mcu控制器的信号输出端电连接。
15.进一步地，所述电源模块包括备用电源模块和太阳能电源模块；所述备用电源模
块包括蓄电池组，所述太阳能电源模块包括太阳能电池板、太阳能控制器和电压转换模块，所述蓄电池组与所述太阳能电池板均与所述太阳能控制器电连接，所述电压转换模块包括多个dc-dc转换器，所述电压转换模块的输入端与所述太阳能控制器的电压输出端电连接。
16.进一步地，所述用户监测端包括本地服务器和上位计算机，所述本地服务器与所述上位计算机电连接。
17.更进一步地，所述用户监测端还包括用于显示各监测点水气压力监测信息的led显示屏装置，所述led显示屏装置与所述上位计算机电连接。
18.从上述的技术方案可以看出，本实用新型的有益效果是：
19.1、本实用新型可由用户监测端通过数据通信模块对多个监测点进行远程集中监测，以及通过预警控制模块对异常情况进行联动预警，并且对用于数据检测的传感元件可随时更换、回收利用，大幅降低了监测成本。
20.2、可连续、稳定地监测岩溶管道裂隙系统水气压力的变化信息，并且可根据需要控制监测采样频率。
21.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，下文中将结合附图对实施本实用新型的最优实施例进行更详尽的描述，以便能容易地理解本实用新型的特征和优点。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下文将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，其中，附图仅仅用于展示本实用新型的一些实施例，而非将本实用新型的全部实施例限制于此。
23.图1为本实用新型一种岩溶塌陷水气压力监测系统的组成结构示意图。
24.图2为本实施例中监测点在工程应用上的应用示意图。
25.附图标记：
26.保护管1、压力检测装置2、地表监测箱3、密封材料4、裂隙或管道系统5、砂砾层6、岩溶地基层7。
具体实施方式
27.为了使得本实用新型的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本实用新型具体实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需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。
28.本技术公开了一种可对多个监测点进行连续、稳定地远程集中监测，以及对异常情况进行联动预警，可随时更换、回收利用传感元件，降低监测成本的岩溶塌陷水气压力监测系统。
29.以下结合图1至图2示出的内容，对该系统进行说明，该系统包括：多个监测点和用户监测端，所述用户监测端设置在综合监控中心，监测人员可通过用户监测端对各个监测点进行远程集中监测，各监测点设置在岩溶易塌陷地区，用于捕捉岩溶裂隙或管道系统中
地下水气压力的连续性变化。
30.具体地，每个监测点包括数据检测模块、预警控制模块和电源模块。所述数据检测模块包括保护管1和设置在所述保护管1内的压力检测装置2，所述保护管1用于探入监测钻孔内，通过所述压力检测装置2对岩溶管道裂隙中对应温度的水气压力的变化信息进行采集，采集信息时按照预设的采样频率进行采集。
31.所述保护管1的管道上端密封，所述保护管1为根据所测水、气压力选取的能够承受大压强的空心圆管。所述压力检测装置2包括渗压计和温度检测探头，所述渗压计和所述温度检测探头与所述预警控制模块通过连接线连接。
32.在进行岩溶地面塌陷动力因素检测时，按照地下水监测工程技术规范一般采用钻探方式形成标准的监测孔，进而获取监测信息。在本实施例中，成孔过程中跟套管钻进，终孔后，则在套管内放入护管并拔出钢套管。保护管1的直径应不小于φ70mm，放至孔底。在隔绝保护管1内外界环境时，沿钢套管和护管之间浇注水泥砂浆至地面。在密封时保护管1口注入膨胀泡沫密封。如图2所示，在裂隙或管道系统5上覆岩土层中采取在保护管1外与钻孔壁之间灌注水泥砂浆等措施确保隔绝保护管内外界环境，覆岩土层包括砂砾层6和岩溶地基层7。密封材料4为水泥砂浆和膨胀泡沫。
33.所述预警控制模块与所述数据检测模块电连接，所述预警控制模块用于接收检测的水气压力的变化信息，并进行异常报警，还用于接收用户监测端的控制信号。
34.所述预警控制模块包括mcu控制器、数据通信模块和指示预警模块；所述数据通信模块包括4gdtu模块和zigbee模块，所述数据通信模块用于将检测的实时数据信息发送至用户监测端，并与监测系统内另一监测点进行联动预警；所述指示预警模块包括led指示灯和蜂鸣报警器，所述led指示灯的控制端和所述蜂鸣报警器的控制端均与所述mcu控制器的信号输出端电连接。
35.在本实施例中，所述数据检测模块将地下检测信息通过连接线上传至设置在地表上的mcu控制器，mcu控制器根据检测信号控制指示预警模块进行预警，并将检测信息通过4gdtu模块上传至用户监测端，并通过zigbee模块与系统内的另一监测点进行通信和联动预警，在进行联动预警时，可发送预警信号至相邻监测点，进而控制相邻监测点的指示预警模块同时进行预警。led指示灯可用于在夜晚进行指示，蜂鸣报警器和led指示灯可对周围巡检人员等进行预警指示，避免造成人员伤害。
36.所述电源模块用于为所述数据检测模块和所述预警控制模块提供所需电能，所述预警控制模块和所述电源模块均设置在对应监测点的地表监测箱2内。所述电源模块包括备用电源模块和太阳能电源模块；所述备用电源模块包括蓄电池组，所述太阳能电源模块包括太阳能电池板、太阳能控制器和电压转换模块，所述蓄电池组与所述太阳能电池板均与所述太阳能控制器电连接，所述电压转换模块包括多个dc-dc转换器，所述电压转换模块的输入端与所述太阳能控制器的电压输出端电连接。
37.在本实施例中，电源模块可通过太阳能供电，更加绿色环保，且可在太阳能电池板停止供电时，由太阳能控制器控制所述蓄电池组为各模块供电，当太阳能电池板恢复供电时，则太阳能控制器对蓄电池组进行充电，保证紧急供电和合理节约电能。
38.在本技术中，所述用户监测端包括本地服务器和上位计算机，所述本地服务器与所述上位计算机电连接。所述用户监测端还包括用于显示各监测点水气压力监测信息的
led显示屏装置，所述led显示屏装置与所述上位计算机电连接。
39.在本实施例中，本地服务器接收和存储各监测点上传的水气压力变化信息，并通过上位计算机显示各监测点的监测数据，便于监测人员进行查看，还可同时通过led显示屏装置进行数据显示，方便对监测数据进行进一步分析。
40.本技术可连续、稳定地监测岩溶管道裂隙系统水气压力的变化信息，并对多个监测点进行远程集中监测，且可随时更换、回收利用检测元件，降低了监测成本。
41.应当说明的是，本实用新型所述的实施方式仅仅是实现本实用新型的优选方式，对属于本实用新型整体构思，而仅仅是显而易见的改动，均应属于本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种岩溶塌陷水气压力监测系统，其特征在于，包括：多个监测点和用户监测端；每个监测点包括数据检测模块、预警控制模块和电源模块；所述数据检测模块包括保护管(1)和设置在所述保护管(1)内的压力检测装置(2)，所述保护管(1)用于探入监测钻孔内，通过所述压力检测装置(2)对岩溶管道裂隙中水气压力的变化信息进行采集；所述预警控制模块与所述数据检测模块电连接，所述预警控制模块用于接收检测的水气压力的变化信息，并进行异常报警，还用于接收用户监测端的控制信号；所述电源模块用于为所述数据检测模块和所述预警控制模块提供所需电能，所述预警控制模块和所述电源模块均设置在对应监测点的地表监测箱(3)内；所述预警控制模块包括mcu控制器、数据通信模块和指示预警模块；所述数据通信模块包括4gdtu模块和zigbee模块，所述数据通信模块用于将检测的实时数据信息发送至用户监测端，并与监测系统内另一监测点进行联动预警；所述指示预警模块包括led指示灯和蜂鸣报警器，所述led指示灯的控制端和所述蜂鸣报警器的控制端均与所述mcu控制器的信号输出端电连接；所述用户监测端包括本地服务器和上位计算机，所述本地服务器与所述上位计算机电连接；所述用户监测端还包括用于显示各监测点水气压力监测信息的led显示屏装置，所述led显示屏装置与所述上位计算机电连接。2.如权利要求1所述的岩溶塌陷水气压力监测系统，其特征在于，所述保护管(1)的管道上端密封，所述保护管(1)为根据所测水、气压力选取的能够承受大压强的空心圆管。3.如权利要求1所述的岩溶塌陷水气压力监测系统，其特征在于，所述压力检测装置(2)包括渗压计和温度检测探头，所述渗压计和所述温度检测探头与所述预警控制模块通过连接线连接。4.如权利要求1所述的岩溶塌陷水气压力监测系统，其特征在于，所述电源模块包括备用电源模块和太阳能电源模块；所述备用电源模块包括蓄电池组，所述太阳能电源模块包括太阳能电池板、太阳能控制器和电压转换模块，所述蓄电池组与所述太阳能电池板均与所述太阳能控制器电连接，所述电压转换模块包括多个dc-dc转换器，所述电压转换模块的输入端与所述太阳能控制器的电压输出端电连接。

技术总结
本实用新型提供了一种岩溶塌陷水气压力监测系统，涉及地质监测技术领域，包括：多个监测点和用户监测端；每个监测点包括数据检测模块、预警控制模块和电源模块；数据检测模块包括保护管和设置在所述保护管内的压力检测装置，所述保护管用于探入监测钻孔内，通过所述压力检测装置对岩溶管道裂隙中水气压力的变化信息进行采集；预警控制模块用于接收检测的水气压力的变化信息，并进行异常报警，还用于接收用户监测端的控制信号；电源模块用于为所述数据检测模块和所述预警控制模块提供所需电能，预警控制模块和所述电源模块均设置在对应监测点的地表监测箱内，本实用新型降低了监测成本，可对监测点进行远程集中监测，以及对异常情况进行联动预警。异常情况进行联动预警。异常情况进行联动预警。


技术研发人员：高杨 熊龙 丁琛
受保护的技术使用者：广州市地质调查院（广州市地质环境监测中心）
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2023/9/3